Rapid Analysis of Sugars Using Discrete Analyzers

Význam tématu

Automatizovaná rychlá analýza sacharidů je klíčová pro kontrolu kvality v potravinářství, vinařství a při monitorování fermentačních procesů. Diskrétní analytické systémy umožňují vysokou průchodnost, nízkou spotřebu činidel a minimalizaci chyb obsluhy, což vede k efektivnímu řízení výrobních procesů a ověřování nároků na etiketě.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem prezentované studie bylo ověřit výkon enzymatických metod pro kvantifikaci D-glukózy, D-fruktózy, směsí glukózy/fruktózy/sacharózy, sacharózy (vyjádřené jako celková glukóza) a laktózy na diskrétních analyzátorech Thermo Scientific (Gallery, Gallery Plus a Arena). Studie porovnávala výsledky s referenčními metodami HPLC a FTIR a hodnotila linearitu, přesnost a rychlost analýzy pro typické vzorky (šťávy, mošty, vína, lihoviny, fermentační matrixy).

Použitá metodika a instrumentace

Metodika:

• Enzymatické reakce prováděné při 37 °C; sledování koncových produktů při 340 nm s vedlejším měřením na 600 nm pro kontrolu.
• Automatizované ředění vzorků (doporučené 1:50 pro omezení maticových efektů) a možnost pre/post-ředění přímo na analyzátoru.
• Pro každý test je dávkováno navíc činidlo a odebírá se „předběžný“ objem vzorku, který se zahodí, aby se zabránilo kontaminaci.
• Automatické výpočty koncentrací (např. při stanovení sacharózy nebo laktózy je nutné samostatné stanovení glukózy pro korekci).

Použitá instrumentace:

• Thermo Scientific Gallery a Gallery Plus (diskrétní fotometrické analyzátory).
• Thermo Scientific Arena (uvedeno jako alternativní diskrétní řešení).
• Připravená ready-to-use činidla pro D-Glukózu, D-Fruktózu, kombinace glukóza+fruktóza, glukóza+fruktóza+sacharóza, sacharózu (Total Glucose) a laktózu (glukóza).
• Kalibrační roztoky a kontrolní vzorky dodávané ready-to-use; dávky činidel v sadě optimalizovány pro až 350 testů/kit; štítkování čárovými kódy a automatické sledování dávek a expirací.

Hlavní výsledky a diskuse

• Porovnání metod: Diskrétní enzymatické metody korelovaly s HPLC a FTIR velmi dobře; souhrnně bylo dosaženo r2 ≥ 0,9839 (častěji ≥ 0,99) v porovnání koncentrací mezi DA a HPLC/FTIR pro všechny analyty.
• Linearity a kalibrace: Kalibrace byly nastaveny jako lineární s automatickým ředicím programem na analyzátoru; linearita byla široká díky automatizovaným pre/post ředěním. U laktózy byly lineární křivky ověřeny pomocí vodných standardů.
• Přesnost a preciznost: Metodický koeficient variační (CV) typicky kolem 1 % v rámci jedné série, celková preciznost pod 2 %. Pro D-glukózu byl uváděn within-run CV až 0,5 % v optimálních podmínkách.
• Měřicí rozsahy (shrnutí klíčových hodnot):
  • D-Glukóza: 0,10–160 g/L
  • D-Fruktóza: 0,70–200 g/L
  • D-Glukóza + D-Fruktóza: 0,40–200 g/L
  • D-Glukóza + D-Fruktóza + Sacharóza: 0,24–200 g/L
  • Sacharóza (Total Glucose): 0,10–100 g/L
  • Laktóza (Glukóza): 0,05–15 g/L
• Rychlost: Kapacita závisí na modelu; Gallery ~200 fotometrických testů/hod, Gallery Plus až ~350 testů/hod. Gallery Plus dokázal provést 77 testů typu D-Glukóza + D-Fruktóza + Sacharóza za hodinu s prvními výsledky dostupnými za méně než 20 minut.

Přínosy a praktické využití metody

• Plná automatizace dává skutečný walk-away režim, snižuje riziko chyby obsluhy a šetří čas laboratorního personálu.
• Nízká spotřeba reagencií a optimalizované velikosti kitů zvyšují ekonomickou efektivitu provozu.
• Možnost měřit více analytů na jednom vzorku bez přepínání metod zvyšuje průchodnost a zjednodušuje pracovní postupy v kontrolních laboratořích ve vinohradnictví, potravinářství a biotechnologiích.
• Dobrá shoda s HPLC a FTIR znamená, že diskrétní enzymatické metody mohou být použity jako rutinní alternativy pro mnoho typů vzorků, včetně širokého rozsahu koncentrací.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další integrace s laboratorními informačními systémy (LIMS) a rozšíření databází lotů činidel pro plnou trasovatelnost výsledků.
• Rozvoj aplikačních protokolů pro náročnější matrixy a snížení potřeby předzpracování vzorků.
• Optimalizace rychlosti a kapacity analyzátorů kombinací fotometrických a jiných detekčních přístupů pro širší spektrum analytů.
• Možnost adaptace enzymatických sad pro nově vznikající požadavky v potravinovém průmyslu, např. sledování nízkokalorických náhrad cukrů nebo specifických oligosacharidů.

Závěr

Prezentovaná data potvrzují, že diskrétní analyzátory Thermo Scientific s ready-to-use enzymatickými kity poskytují přesná, přesná a efektivní řešení pro rutinní stanovení běžných sacharidů ve vybraných potravinářských a fermentačních vzorcích. Metody nabízejí širokou linearitu, nízkou variabilitu a dobrou shodu s referenčními technikami (HPLC, FTIR), zatímco automatizace a optimalizace reagentů snižují náklady a pracovní zátěž v laboratoři.

Reference

• Bergmeyer H.U. Methods of Enzymatic Analysis. Verlag Chemie, Academic Press, Inc., New York, NY, 1974.
• Jacobson J.L. Introduction to Wine Laboratory Practices and Procedures. Springer Science and Business Media, Inc., New York, NY, 2006.
• Compendium of International Methods of Analysis, International Organization of Vine and Wine. Reducing substances, Method OIV-MA-AS311-01A, Paris, France.
• Official Methods of Analysis, Association of Official Analytical Chemists. Glucose and Fructose in wine, AOAC Method 985.09 (enzymatic), Rockville, MD.