Monitoring Organic Acids during Fermentation with Shim-pack Fast-OA High-Speed Organic Acid Analytical Column
Aplikace | 2019 | ShimadzuInstrumentace
Organické kyseliny představují klíčové složky v potravinářství, farmacii a chemickém průmyslu. Jejich přesné stanovení umožňuje optimalizovat kvalitu produktů, řídit bioprodukční procesy a monitorovat metabolické aktivity mikroorganismů.
Cílem studie bylo vyvinout rychlou a spolehlivou metodu pro kvantifikaci hlavních organických kyselin během fermentace. Metodika využívá ion-exkluzní režim kapalinové chromatografie s kolony Shim-pack Fast-OA a vodivostní detekci pro výrazné zkrácení doby analýzy.
Metoda je založena na ion-exkluzi s mobilní fází 5 mmol/L p-toluensulfonové kyseliny a pufračním roztoku obsahujícím 20 mmol/L Bis-Tris a 0,1 mmol/L EDTA, při průtoku 0,8 mL/min a teplotě sloupce 30 °C.
Standardní směs pěti organických kyselin (fosforečná, citronová, jablečná, mléčná, octová) byla kompletně separována do 10 minut s výborným rozlišením podle hodnot pKa. Kalibrační křivky vykázaly linearitu r² > 0,9999 a opakovatelnost (RSD) < 1,5 %.
Při analýze jogurtu po jednoduché extrakci p-toluensulfonovou kyselinou a chloroformem byly dosaženy recovery 96–118 %.
Sledování domácí fermentace jogurtu ukázalo rapidní nárůst mléčné kyseliny již od 3,5. hodiny inkubace, což potvrzuje vhodnost metody pro časově citlivé monitorování.
Metodiku lze rozšířit na další metabolity a bioprodukty. Perspektivní jsou aplikace v online/inline monitoringu fermentací, automatizované mikrofluidní platformy či rozšíření do analýzy střevní mikrobioty.
HPLC s ion-exkluzním sloupcem Shim-pack Fast-OA a vodivostní detekcí představuje efektivní a rychlý nástroj pro přesné sledování organických kyselin ve fermentačních procesech. Umožňuje detailní kontrolu metaboických změn a optimalizaci výroby.
Shimadzu Application Note L547, First Edition, August 2019
Spotřební materiál, HPLC, LC kolony
ZaměřeníPotraviny a zemědělství
VýrobceShimadzu
Souhrn
Význam tématu
Organické kyseliny představují klíčové složky v potravinářství, farmacii a chemickém průmyslu. Jejich přesné stanovení umožňuje optimalizovat kvalitu produktů, řídit bioprodukční procesy a monitorovat metabolické aktivity mikroorganismů.
Cíle a přehled studie
Cílem studie bylo vyvinout rychlou a spolehlivou metodu pro kvantifikaci hlavních organických kyselin během fermentace. Metodika využívá ion-exkluzní režim kapalinové chromatografie s kolony Shim-pack Fast-OA a vodivostní detekci pro výrazné zkrácení doby analýzy.
Použitá metodika a instrumentace
Metoda je založena na ion-exkluzi s mobilní fází 5 mmol/L p-toluensulfonové kyseliny a pufračním roztoku obsahujícím 20 mmol/L Bis-Tris a 0,1 mmol/L EDTA, při průtoku 0,8 mL/min a teplotě sloupce 30 °C.
- HPLC se dvěma sloupci Shim-pack Fast-OA (100 mm × 7,8 mm I.D.) v sérii a předkolonou Shim-pack Fast-OA (10 mm × 4,0 mm I.D.)
- Detektor elektrické vodivosti CDD-10Avp
- Přístroje pro předúpravu vzorku: centrifuga, filtrační jednotka (0,2 µm), extrakce chloroformem
Hlavní výsledky a diskuse
Standardní směs pěti organických kyselin (fosforečná, citronová, jablečná, mléčná, octová) byla kompletně separována do 10 minut s výborným rozlišením podle hodnot pKa. Kalibrační křivky vykázaly linearitu r² > 0,9999 a opakovatelnost (RSD) < 1,5 %.
Při analýze jogurtu po jednoduché extrakci p-toluensulfonovou kyselinou a chloroformem byly dosaženy recovery 96–118 %.
Sledování domácí fermentace jogurtu ukázalo rapidní nárůst mléčné kyseliny již od 3,5. hodiny inkubace, což potvrzuje vhodnost metody pro časově citlivé monitorování.
Přínosy a praktické využití metody
- Rychlá analýza trvající přibližně 12 minut s výsledky dostupnými do 20 minut od odběru vzorku
- Možnost častého a opakovaného sledování fermentačních procesů v reálném čase
- Vysoká selektivita a reprodukovatelnost vhodná pro QA/QC v potravinářské a biotechnologické výrobě
Budoucí trendy a možnosti využití
Metodiku lze rozšířit na další metabolity a bioprodukty. Perspektivní jsou aplikace v online/inline monitoringu fermentací, automatizované mikrofluidní platformy či rozšíření do analýzy střevní mikrobioty.
Závěr
HPLC s ion-exkluzním sloupcem Shim-pack Fast-OA a vodivostní detekcí představuje efektivní a rychlý nástroj pro přesné sledování organických kyselin ve fermentačních procesech. Umožňuje detailní kontrolu metaboických změn a optimalizaci výroby.
Reference
Shimadzu Application Note L547, First Edition, August 2019
Podobná PDF
Qualitative Analysis of UV-Absorbents in Cosmetics Based on UV-Vis Spectrum
2019|Shimadzu|Aplikace
LAAN-A-LC-E320 Application News No. L547 High-Performance Liquid Chromatography Monitoring Organic Acids during Fermentation with Shim-packTM Fast-OA High-Speed Organic Acid Analytical Column Organic acids are attracting attention not only as taste and flavor components in food, but also as raw materials…
Klíčová slova
acid, acidorganic, organicshim, shimlactic, lacticcitric, citricfermentation, fermentationmalic, malicmicroorganisms, microorganismspack, packpka, pkaacids, acidsphosphoric, phosphoricyogurt, yogurtacetic, aceticmonitoring
Fermentation Processes Monitoring Using a Nexera™ Dual Injection System
2019|Shimadzu|Aplikace
LAAN-A-LC-E321 Application News No. L548 High-Performance Liquid Chromatography Fermentation Processes Monitoring Using a Nexera™ Dual Injection System When microorganisms decompose substances to produce useful materials, that process is called fermentation. Fermentation is used not only for producing foods, but in…
Klíčová slova
acid, acidfermentation, fermentationorganic, organiclactic, lacticcitric, citriclactose, lactosearea, areasugar, sugaracids, acidsdetected, detectedmalic, malicshim, shimmannose, mannosefructose, fructoseacetic
Fermentation Processes Monitoring Using a Nexera™ Dual Injection System
2019|Shimadzu|Aplikace
LAAN-A-LC-E321 Application News No. L548 High-Performance Liquid Chromatography Fermentation Processes Monitoring Using a Nexera™ Dual Injection System When microorganisms decompose substances to produce useful materials, that process is called fermentation. Fermentation is used not only for producing foods, but in…
Klíčová slova
acid, acidfermentation, fermentationorganic, organiclactic, lacticcitric, citriclactose, lactosearea, areasugar, sugaracids, acidsdetected, detectedmalic, malicshim, shimmannose, mannosefructose, fructoseacetic
High-Speed Analysis of Organic Acids Using Shim-pack Fast-OA and pH-Buffered Electrical Conductivity Detection
2019|Shimadzu|Aplikace
C190-E237A High-Speed Analysis of Organic Acids Using Shim-pack Fast-OA and pH-Buffered Electrical Conductivity Detection Technical Report Minori Nakashima1, Katsuaki Koterasawa1 A b s tra c t: Organic acids are analyzed in a wide variety of fields, not only in food…
Klíčová slova
acid, acidpyruvic, pyruvicfumaric, fumariclevulinic, levulinicconductivity, conductivitymalic, malicelectrical, electricalsuccinic, succinicglutaric, glutaricpyroglutamic, pyroglutamicglucuronic, glucuronicmalonic, malonicketoglutaric, ketoglutaricadipic, adipicgluconic