Determination of organic acids in animal feeds using two ion chromatography methods

Význam tématu

Organické kyseliny a jejich soli, jako jsou kyselina citrónová, jablečná, mléčná, octová či propionová, představují klíčové zoo-technické přísady ve výživě hospodářských zvířat. Díky své schopnosti snižovat pH ve střevech a působit antimikrobiálně omezují růst patogenních bakterií, zlepšují trávení bílkovin u mláďat a přispívají ke zvýšení výkonnosti zvířat. Spolehlivá analytická determinace těchto sloučenin v krmivech je proto zásadní pro kontrolu kvality a optimalizaci krmného složení.

Cíle a přehled studie

Cílem této aplikace bylo vyvinout a porovnat dvě metody iontové chromatografie pro kvantitativní stanovení deseti vybraných organických kyselin v krmivech pro domácí zvířata (pes, králík, kuře). Metoda A využívá aniontovou výměnu na koloně IonPac AS11-HC-4 µm s gradientem hydroxidových eluentů, metoda B je založena na iontové exkluzi na koloně IonPac ICE-AS6 s elučním činidlem HFBA.

Použitá instrumentace

• Dva systémy Thermo Scientific Dionex ICS-5000+ HPIC (moduly pumpy, eluentového generátoru, detektoru)
• Autosampler AS-AP s 250 µL vzorkovací stříkačkou
• Eluentový generátor EGC 500 KOH, elektrolytický trap CR-ATC 500
• CD conductivitní detektor s externím režimem potlačení (AERS 500 pro metodu A, ACRS-ICE 500 pro metodu B)
• Kolony IonPac AS11-HC-4 µm (aniontová výměna) a IonPac ICE-AS6 (iontová exkluze)

Použitá metodika

Vzorky krmiv byly rozdrceny na částice ≤ 1 mm, 5 g sušiny extrahováno 100 mL vody, sonikováno a následně odstředěno či filtrované. Metoda A: aniontová výměna, gradient KOH generovaný z DI vody přes kartuši EGC 500, doplněný metanolem, teplota kolony 45 °C, průtok 0,35 mL/min, detekce potlačenou vodivostí. Metoda B: iontová exkluze, eluent 0,32 mM HFBA, průtok 1 mL/min, teplota kolony 20 °C, potlačení pomocí 5 mM TBAOH v externím režimu.

Hlavní výsledky a diskuse

V metodě A byly většina kyselin (kromě fumarátu) a běžných aniontů baseline separovány; fumarát částečně kolidoval se síranem. Metoda B eliminovala aniontové interferenty, ale došlo k omezenému rozlišení citrátu/malonátu a kó-eluci malátu a chinátu. Kalibrace pro metodu A vyžadovala kvadratickou regresi (1–100 mg/L), metoda B pracovala lineárně (2–100 mg/L). Detekční limity LOD/LOQ v krmivu činily přibližně 2–5 mg/kg a 8–18 mg/kg. Celková opakovatelnost (CV) se pohybovala do 10 %. Recoverie malátu, mléčné a octové kyseliny ležely v rozmezí 90–105 %, což potvrzuje vysokou přesnost obou postupů. Praktické výsledky na psech, králících a kuřatech ukázaly nejvyšší koncentrace citrátu, malátu a mléčné kyseliny.

Přínosy a praktické využití metody

Obě metody poskytují citlivé, přesné a reprodukovatelné stanovení organických kyselin v komplexních matricích krmiv. Aniontová metoda A je vhodná pro široké spektrum kyselin a aniontů, ion-exkluční metoda B se hodí tam, kde je třeba vyloučit anorganické interferenty. Automatizované generování eluetu a potlačení vodivosti zajišťuje konzistentní práci bez nutnosti přípravy pufrů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Možnosti dalšího vývoje zahrnují kombinaci IC s hmotnostní spektrometrií pro identifikaci neznámých kyselin, použití rychlejších či menších kolon pro vysokopropustné analýzy, integraci on-line vzorkovačů pro monitorování výrobního procesu a rozšíření metodiky na nové typy krmivních doplňků a biologické vzorky.

Závěr

Studie prokázala, že obě iontově chromatografické metody umožňují spolehlivé stanovení organických kyselin v krmivech. Volba metody závisí na potřebě vypořádat se s anorganickými interferenty či dosáhnout co nejširší separace. Vysoké přesnosti, citlivosti a jednoduché automatizaci zajišťují tyto postupy pro rutinní i výzkumné aplikace v oblasti krmivové a veterinární analytiky.

Reference

• Animal feed collaborative study instruction CEN/TC 327 Version 7. 2017.
• Grilli E. Impact of dietary organic acids and botanicals on intestinal integrity and inflammation in weaned pigs. Veterinary Research. 2015, 11, 96.
• Thermo Scientific Dionex IonPac AS11-HC-4 µm Column Product Manual. 2013. Sunnyvale, CA.
• Thermo Scientific Dionex IonPac ICE-AS6 Analytical Column Product Manual. 2005. Sunnyvale, CA.
• Thermo Scientific Application Note 1068: Determination of Organic Acids in Fruit Juices and Wines by High-Pressure IC. 2016. Sunnyvale, CA.
• Thermo Scientific Application Note 1157: Determination of Organic Acids in Kombucha Using a High-Pressure Ion Chromatography System. 2016. Sunnyvale, CA.
• Thermo Scientific Application Note 291: Determination of Organic Acids in Wastewater Using Ion-Exclusion Chromatography and On-Line Carbonate Removal. 2011. Sunnyvale, CA.
• Thermo Scientific Technical Note 126: Determination of Organic Acids in Beer Samples Using a High-Pressure Ion Chromatography System. 2013. Sunnyvale, CA.