Determination of Glycols and Alcohols in Fermentation Broths Using Ion-Exclusion Chromatography and Pulsed Amperometric Detection
Aplikace | 2018 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
Fermentace mikroorganismů je zásadní pro výrobu nápojů, potravin, biopaliv a farmaceutik a vyžaduje přesné stanovení alkoholů a glykolů jako klíčových metabolitů pro optimalizaci výtěžnosti a kvality produktů.
Článek popisuje vývoj citlivé a ekologické metody pro stanovení glykolů a alkoholů v komplexních matricích fermentačních médií a alkoholických nápojů. Metoda nahrazuje rizikovou perchlorovou kyselinu methansulfonovou a využívá pulzně amperometrickou detekci s jednorázovou platinovou elektrodou.
Analýzy probíhaly na kolóně Dionex IonPac ICE-AS1 (4×250 mm) při 30 °C, průtoku 0,2 mL·min⁻¹ a elučním činidlem 100 mM methansulfonové kyseliny. Detekce PAD s platinovou elektrodou aplikující třífázový vlnový průběh. Použit systém Dionex ICS-3000 RFIC se SP pumpou, DC modulem, ED detektorem a AS autosamplerem. Vzorky se připravovaly ředěním, odstředěním a heat-quench krokem.
Metoda dosahuje baseline separace methanolu, ethanolu, isopropanolu, glycerolu a propylenglykolu s detekčními limity 1,6–4,5 µM (2–4 ng). Linearita kalibrace byla r² > 0,999. Reprodukovatelnost retencí i ploch při 250 injekcích vykázala RSD < 2 % pro glycerol a ethanol a < 8 % pro propylenglykol. Dynamika tvorby glycerolu a ethanolu ve fermentačních vzorcích S. cerevisiae během 28 h byla úspěšně sledována. Recovery studie v 300× ředění fermentačních vzorků i 400× ředění vzorků vín a piv potvrdily 95–105 % loprocedení.
Metoda nabízí přímou detekci bez derivatizace, ekologický eluční systém a minimální údržbu díky jednorázové elektrodě. Vhodná pro QA/QC, on-line monitorování fermentace, analýzu alkoholických výrobků a farmaceutických procesů.
Očekává se integrace on-line monitoringu, rozšíření sledovaných metabolitů, plná automatizace přípravy vzorků a nasazení v mikrofluidních a průmyslových biotechnologických platformách.
Iontově vylučovací chromatografie s methansulfonovou kyselinou a pulzně amperometrická detekce s jednorázovou platinovou elektrodou poskytují spolehlivé, reprodukovatelné a citlivé stanovení glykolů a alkoholů v náročných matricích.
Iontová chromatografie
ZaměřeníPotraviny a zemědělství
VýrobceThermo Fisher Scientific
Souhrn
Význam tématu
Fermentace mikroorganismů je zásadní pro výrobu nápojů, potravin, biopaliv a farmaceutik a vyžaduje přesné stanovení alkoholů a glykolů jako klíčových metabolitů pro optimalizaci výtěžnosti a kvality produktů.
Cíle a přehled studie / článku
Článek popisuje vývoj citlivé a ekologické metody pro stanovení glykolů a alkoholů v komplexních matricích fermentačních médií a alkoholických nápojů. Metoda nahrazuje rizikovou perchlorovou kyselinu methansulfonovou a využívá pulzně amperometrickou detekci s jednorázovou platinovou elektrodou.
Použitá metodika a instrumentace
Analýzy probíhaly na kolóně Dionex IonPac ICE-AS1 (4×250 mm) při 30 °C, průtoku 0,2 mL·min⁻¹ a elučním činidlem 100 mM methansulfonové kyseliny. Detekce PAD s platinovou elektrodou aplikující třífázový vlnový průběh. Použit systém Dionex ICS-3000 RFIC se SP pumpou, DC modulem, ED detektorem a AS autosamplerem. Vzorky se připravovaly ředěním, odstředěním a heat-quench krokem.
Hlavní výsledky a diskuse
Metoda dosahuje baseline separace methanolu, ethanolu, isopropanolu, glycerolu a propylenglykolu s detekčními limity 1,6–4,5 µM (2–4 ng). Linearita kalibrace byla r² > 0,999. Reprodukovatelnost retencí i ploch při 250 injekcích vykázala RSD < 2 % pro glycerol a ethanol a < 8 % pro propylenglykol. Dynamika tvorby glycerolu a ethanolu ve fermentačních vzorcích S. cerevisiae během 28 h byla úspěšně sledována. Recovery studie v 300× ředění fermentačních vzorků i 400× ředění vzorků vín a piv potvrdily 95–105 % loprocedení.
Přínosy a praktické využití metody
Metoda nabízí přímou detekci bez derivatizace, ekologický eluční systém a minimální údržbu díky jednorázové elektrodě. Vhodná pro QA/QC, on-line monitorování fermentace, analýzu alkoholických výrobků a farmaceutických procesů.
Budoucí trendy a možnosti využití
Očekává se integrace on-line monitoringu, rozšíření sledovaných metabolitů, plná automatizace přípravy vzorků a nasazení v mikrofluidních a průmyslových biotechnologických platformách.
Závěr
Iontově vylučovací chromatografie s methansulfonovou kyselinou a pulzně amperometrická detekce s jednorázovou platinovou elektrodou poskytují spolehlivé, reprodukovatelné a citlivé stanovení glykolů a alkoholů v náročných matricích.
Reference
- Slator A The Rate of Fermentation by Growing Yeast Cells Biochem J 1913 7(2):197-203
- Hough JS The Biotechnology of Malting and Brewing Cambridge Univ Press 1985
- Fix G Principles of Brewing Science 2nd ed Brewers Publications 1999
- Weiss J Ion Chromatography in the Pharmaceutical Industry In Handbook of Ion Chromatography 3rd ed Wiley-VCH 2004
- Thermo Fisher Scientific Application Note 122 Determination of Carbohydrates Alcohols and Glycols in Fermentation Broths 2004
- Thermo Fisher Scientific Application Note 123 Determination of Inorganic Anions and Organic Acids in Fermentation Broths 2004
- Thermo Fisher Scientific Application Note 150 Determination of Amino Acids in Cell Cultures and Fermentation Broths 2003
- Thermo Fisher Scientific Application Note 117 Quantification of Carbohydrates and Glycols in Pharmaceuticals 2000
- National Research Council Health Implications of Perchlorate Ingestion National Academies Press 2005
- Cheng J et al New Waveform for Direct and Sensitive Amperometric Detection Paper IICS 2006
- Thermo Fisher Scientific Application Note 141 Determination of Inorganic Cations and Ammonium in Environmental Waters 2001
- Thermo Fisher Scientific Operator’s Manual Dionex ICS-3000 2005
- Thermo Fisher Scientific Installation Manual Dionex ICS-3000 2005
- Thermo Fisher Scientific Operator’s Manual Dionex AS Autosampler 2005
- Thermo Fisher Scientific Product Manual Dionex IonPac ICE-AS1 2006
- Thermo Fisher Scientific Product Manual Disposable Electrodes 2006
- Thermo Fisher Scientific Installation Guide Disposable Platinum Electrode 2006
- Weiss J Ion-Exclusion Chromatography In Handbook of Ion Chromatography 3rd ed Wiley-VCH 2004
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Beverages Applications Notebook - Alcoholic Beverages
2012|Thermo Fisher Scientific|Příručky
Beverages Applications Notebook Alcoholic Beverages Table of Contents Index of Analytes......................................................................................................................................................................... 3 Introduction to Beverages........................................................................................................................................................... 4 UltiMate 3000 UHPLC+ Systems............................................................................................................................................... 5 IC and RFIC Systems.................................................................................................................................................................. 6 MS Instruments........................................................................................................................................................................... 7 Chromeleon 7 Chromatography Data System Software............................................................................................................ 8 Process Analytical Systems and…
Klíčová slova
fermentation, fermentationbiogenic, biogenicbroths, brothsamines, aminesionpac, ionpacanions, anionsacids, acidswine, wineamperometric, amperometricorganic, organicinorganic, inorganicpulsed, pulsedsuppressed, suppressedammonium, ammoniumquaternary
The determination of carbohydrates, alcohols, and glycols in fermentation broths
2019|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
APPLICATION NOTE 122 The determination of carbohydrates, alcohols, and glycols in fermentation broths Authors Valoran Hanko and Jeffrey S. Rohrer Thermo Fisher Scientific, Sunnyvale, CA, USA Keywords Dionex CarboPac MA1 column, Dionex CarboPac PA1 column, pulsed amperometric detection, PAD, high-performance…
Klíčová slova
fermentation, fermentationglycerol, glycerolerythritol, erythritolraffinose, raffinosebroth, brothrhamnose, rhamnosebroths, brothsarabitol, arabitolarabinose, arabinosegalactitol, galactitolsorbitol, sorbitolglucose, glucoselactose, lactoseribose, ribosegalactose
Determination of Amino Acids in Cell Cultures and Fermentation Broths
2016|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Application Note 150 Determination of Amino Acids in Cell Cultures and Fermentation Broths INTRODUCTION Cell cultures and fermentation broths are used in the manufacture of biotherapeutics and many other biological materials produced using recombinant genetic technology. Broths are also used…
Klíčová slova
amino, aminobroths, brothsfermentation, fermentationacids, acidsbroth, brothsigma, sigmanaoh, naohcarbohydrates, carbohydratescultures, culturesaaa, aaaypd, ypdmedia, mediachemical, chemicalcell, cellculture
An Improved Gradient Method for the AAA-Direct™ Separation of Amino Acids and Carbohydrates in Complex Sample Matrices
2016|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Application Update 152 An Improved Gradient Method for the AAA-Direct™ Separation of Amino Acids and Carbohydrates in Complex Sample Matrices INTRODUCTION AAA-Direct is an established technique for amino acid analysis. This technique has proven capabilities for the separation of amino…
Klíčová slova
aaa, aaaamino, aminocarbohydrates, carbohydratesacids, acidsnaoh, naohdirect, directhci, hcimccoy, mccoyoff, offdulbecco, dulbeccomedium, mediumsodium, sodiumgradient, gradientingredient, ingredientbroth