Determination of Sucrose Levels in Infant Cereals Using the Agilent Cary 630 ATR-FTIR Spectrometer

Význam tématu

Rychlé a spolehlivé stanovení obsahu sacharózy v dětských cereáliích je klíčové pro kontrolu kvality a snížení zdravotních rizik spojených s nadměrným příjmem jednoduchých cukrů.
Midinfraredová spektroskopie s ATR-FTIR nabízí bezdestrukční, minimálně náročnou a mobilní alternativu k tradičním chromatografickým metodám.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo ověřit, zda přenosný Agilent Cary 630 ATR-FTIR spektrometr poskytuje výsledky srovnatelné s referenční HPLC metodou při stanovení sacharózy, glukózy a fruktózy v cereálních směsích.
Studie zahrnovala 90 různých vzorků (prosté, cukrem potažené i ochucené cereálie) a nezávislou validační sadu 20 vzorků.

Použitá metodika a instrumentace

• Příprava vzorků: rozemletí cereálií v mixéru na prášek
• Spektrometrie: Agilent Cary 630 FTIR se single-reflection diamantovým ATR rozhraním
• Sběr spekter: 64 co-adovaných interferogramů, vlnové číslo 4000–700 cm–1, rozlišení 4 cm–1
• Předzpracování dat: normalizace, druhá derivace (Savitzky–Golay, 35bodové okno)
• Kalibrace: parciální nejmenší čtverce (PLS) v komerčním softwaru
• Referenční metoda: HPLC stanovení cukrů po rozpuštění a filtraci vzorků

Hlavní výsledky a diskuse

• Sacharóza: rozsah 0,6–16,7 g/100 g cereálií, korelace FTIR vs. HPLC pro validační sadu R > 0,95
• Celkové cukry (sacharóza, glukóza, fruktóza): rozsah 1,4–19,9 %, korelace R ≈ 0,96
• Standardní chyba křížové validace: sacharóza 1,46 %, celkové cukry 1,56 %
• Spektrální pásy okolo 1200–900 cm–1 odrážejí hlavně C–C, C–O a C–O–C vibrace sacharidů, kde multivariační model přesně rozlišuje příspěvky různých cukrů

Přínosy a praktické využití metody

• Zrychlení analýzy: výsledek během minut bez ředění a komplikované přípravy
• Možnost mobilního nasazení přímo na výrobní lince nebo při příjmu surovin
• Snížení nároků na odborné zázemí obsluhy
• Eliminace nutnosti zasílání vzorků do specializovaných laboratoří

Budoucí trendy a možnosti využití

S rozvojem vestavěných kalibrací a chemometrických nástrojů lze očekávat rozšíření FTIR metod na stanovení dalších sacharidů, lipidů či bílkovin.
Přenosné spektrometry budou hrát klíčovou roli při kontinuálním monitoringu kvality potravin v reálném čase a autentizaci surovin.

Závěr

Agilent Cary 630 ATR-FTIR spektrometr prokázal vysokou spolehlivost a shodu s HPLC při stanovení sacharózy i celkových cukrů v dětských cereáliích. Metoda nabízí výrazné zrychlení, snížení přípravných kroků a možnost mobilního nasazení pro QA/QC procesy.

Reference

1. Lin C-A, Ayvaz H, Rodriguez-Saona L.E. Application of Portable and Handheld Infrared Spectrometers for Determination of Sucrose Levels in Infant Cereals. Food Anal. Methods 7, 1407–1414 (2014).
2. Farooq Z., Ismail A. QA/QC of sugars using the Agilent Cary 630 ATR-FTIR analyzer, Agilent, 5991-0786EN (2012).
3. Rein A. FTIR analysis provides rapid QA/QC and authentication of food ingredients, Agilent, 5991-1246EN (2012).
4. Piroutte Chemometric Modelling Software, Infometrix Inc., Woodville WA.
5. Agilent 4500 Series Portable FTIR, www.chem.agilent.com