Profiling galactosyloligosaccharide-containing samples by high-performance anion-exchange chromatography with pulsed amperometric detection (HPAE-PAD)

Význam tématu

Prebiotika jako galaktosyloligosacharidy podporují růst prospěšných bakterií ve střevech a hrají klíčovou roli v kojenecké výživě a průmyslové potravinářské analytice.

Cíle a přehled studie

Cílem je vyvinout metodu vysokovýkonné aniontové výměnné chromatografie s pulzní amperometrickou detekcí pro profilaci práškového a sirupového přípravku obsahujícího galaktosyloligosacharidy. Studie zahrnuje ověření správného označení stupňů polymerace a detekci přítomných maltodextrinů.

Použitá metodika a instrumentace

• Vysokovýkonná aniontová výměnná chromatografie HPAE na systému Thermo Scientific Dionex ICS 5000+
• Kolona Thermo Scientific Dionex CarboPac PA200 včetně předkolony
• Pulzní amperometrická detekce s jednorázovou zlatou elektrodou na PTFE a Ag/AgCl referenční elektrodou
• Software Chromeleon CDS pro sběr a zpracování dat
• Eluenty: 100 mM NaOH a gradient sodného acetátu (50–500 mM)
• Příprava vzorku zahrnuje rozpuštění, filtrace 0,2 μm a volitelnou enzymatickou hydrolýzu amyloglukosidázou

Hlavní výsledky a diskuse

• Profil práškového GOS přípravku odhalil špičky odpovídající maltodextrinům označeným jako DP1–DP13
• Enzymatická hydrolýza amyloglukosidázou potvrdila původ špiček v maltodextrinech
• Profil sirupu ukázal komplexní shluky špiček GOS, lépe rozlišitelné při mělkém gradientu
• Vzorek kojenecké formule kombinoval maltodextriny i GOS, ověřeno chromatografií a enzymatickou úpravou

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje rychlou a spolehlivou identifikaci GOS i příměsí maltodextrinů pro kontrolu kvality potravinářských a farmaceutických výrobků. Doporučuje se použití kalibračního standardu stejného typu GOS pro zajištění přesnosti.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Komplexní strukturální analýza kombinací HPAE-PAD s technikami MS, NMR a SEC
• Optimalizace chromatografických gradientů pro rozšířené rozlišení vyšších stupňů polymerace
• Automatizace přípravy vzorků a zpracování výsledků
• Aplikace metody na další prebiotické směsi a fermentované potraviny

Závěr

HPAE-PAD na koloně CarboPac PA200 představuje účinnou metodu pro analýzu GOS v práškových i sirupových vzorcích. Enzymatické odstranění maltodextrinů umožňuje přesnou detekci GOS. Pro validní kvantifikaci je nezbytné používat vhodné kalibrační standardy.

Reference

1 Gibson GR Roberfroid MB Dietary modulation of human colonic microbiota J Nutr 1995 125 1401 1412
2 Donald AS Feeney J Separation of human milk oligosaccharides by recycling chromatography Carbohydr Res 1988 178 79 91
3 Collins JG Bradbury JH Trifonoff E Messer M Structures of four new oligosaccharides from marsupial milk Carbohydr Res 1981 92 136 140
4 Coulier L Timmermans J Bas R Dool RV Haaksman I Klarenbeek B Slaghek T Dongen WV In depth characterization of prebiotic galactooligosaccharides by combination of analytical techniques J Agric Food Chem 2009 57 8488 8495
5 Cardelle Cobas A Villamiel M Olano A Corzo N Study of galactooligosaccharide formation from lactose using pectinex Ultra SP L J Sci Food Agric 2008 88 954 961
6 Davis LMG Martinez I Walter J Goin C Hutkins RW Barcoded pyrosequencing reveals that consumption of galactooligosaccharides results in highly specific bifidogenic response in humans PLoS ONE 2011 6 e25200
7 Ben XM Zhou XY Zhao WH Supplementation of milk formula with galactooligosaccharides improves intestinal micro flora in infants Chin Med J 2004 117 927 931
8 Fooks LJ Fuller R Gibson GR Prebiotics probiotics and human gut microbiology Int Dairy J 1999 9 53 61
9 Hernández Hernández O Calvillo I Lebrón Aguilar R Moreno FJ Sanz ML Hydrophilic interaction liquid chromatography coupled to mass spectrometry for characterization of prebiotic galactooligosaccharides J Chromatogr A 2012 1220 57 67
10 Martinez Villaluenga C Cardelle Cobas A Corzo N Olano A Study of galactooligosaccharide composition in commercial fermented milks J Food Compos Anal 2008 21 540 544
11 Sims IM Ryan JL Kim SH In vitro fermentation of prebiotic oligosaccharides by Bifidobacterium lactis HN019 and Lactobacillus spp Anaerobe 2014 25 11 17
12 Technical Note 71 Eluent Preparation for High Performance Anion Exchange Chromatography with Pulsed Amperometric Detection Thermo Scientific 2007
13 Prenosil JE Stuker E Bourne JR Formation of oligosaccharides during enzymatic lactose Part I state of art Biotechnol Bioeng 1987 30 1019 1025
14 Bhandari BR Datta N Howes T Problems Associated with Spray Drying of Sugar Rich Foods Drying Technology 1997 15 671 684