HPAEC PAD a ketotermékekre vonatkozó nettó szénhidrát állításokhoz

Negyven évvel az első bevezetése után a nagy teljesítményű anioncserélő impulzusos amperometriás detektálással ( HPAEC-PAD ) módszer egy jól bevált technika, amelyet szénhidrátok széles körének elkülönítésére és mennyiségi meghatározására használnak. A HPAEC-PAD számos, 40 évvel ezelőtti szénhidrátelemzési módszert felváltott, és számtalan oka van annak, hogy a HPAEC-PAD elfogadott és népszerű a szénhidrátelemzésben. A két fő ok azonban kétségtelenül a nagy felbontású elválasztás és az érzékeny érzékelés. Ezekkel az előnyökkel a HPAEC-PAD-t szénhidrátok széles skálájára alkalmazták számos mintában, beleértve a ketogén élelmiszereket is.

Az élelmiszerekben található szénhidrátok és nettó szénhidrátok mennyiségi meghatározására használt történelmi módszerek:

Történelmileg a nettó szénhidrátokat úgy határozták meg, hogy levonták a „nem emészthető” szénhidrátok, például a cukoralkoholok és a rostok különbségét az élelmiszertermékben található szénhidrátok teljes mennyiségéből, hogy meghatározzák a „rostmentes összes szénhidrát” vagy „összes szénhidrát” mennyiségét. nettó szénhidrát.” Ez a „különbség-módszer” néven ismert megközelítés gyakran magában foglalja az élelmiszertermékben lévő összetevők mennyiségi meghatározását hamuadatok segítségével, amelyek során az élelmiszerterméket gyakran magas hőmérsékleten szárítják vagy oxidálják, majd ezt használják a termékben található összetevők mennyiségi meghatározására. a hamu használata a „hamu” kifejezéssel, utalva a „az élelmiszerben lévő szerves anyag meggyújtása vagy teljes oxidációja után visszamaradt szervetlen maradék.”

Számos különböző hamutartalom-elemzési technika létezik, mint például a száraz hamvasztás, a nedves hamvasztás, az ásványi hamvasztás és a plazmahamvasztás. A legtöbb technika magában foglalja az összetevők gravimetriás vagy kalorimetriás módszerekkel történő elemzését. Ezt általában a rostok, cukoralkoholok, polidextróz és fruktánok teljes mennyiségének kiszámítására használják, amelyeket levonnak a nem fehérje-, nem zsír- és nem víztartalom teljes mennyiségéből (ezt feltételezzük, hogy ez a teljes mennyiség szénhidrát a termékben). Lilla és mtsai. (2005) a következő általános képletet adják a különbségi módszerhez [1]:

NETTÓ SZÉNHIDRÁTOK = (100 FEHÉRJE-ZSÍR-VÍZ-HAMU) – CUKORSZKOLLOK – ROST – POLIDEXTRÓZ – GLICERIN – FRUKTÁN

Ezt a megközelítést azonban több okból is félrevezetőnek tartják. Például nem minden cukoralkohol és rost egyformán ellenálló az emésztéssel szemben, vagy egyformán biológiailag hozzáférhető, a „Különbség módszer” azonban általában úgy kezeli őket. Például az eritrit egy cukoralkohol, amely jól felszívódik (más cukoralkoholokhoz képest). Ennek azonban nagyon kevese metabolizálódik a májban, és nagy része a vizelettel választódik ki. Más cukoralkoholok és rostok emészthetősége is változó, egyesek a szénhidrátok egy részét adják, amelyeket a szervezet fel tud venni és metabolizálni. Ez problémát vet fel azzal az általános állítással kapcsolatban, hogy a nettó szénhidrátok (amelyek nem tartalmazzák a cukoralkoholokat) az egyetlen mennyiség, amely aggodalomra ad okot a fogyasztó számára.

Felismerve ezeket a pontatlanság és változékonyság kérdéseit a „Különbség módszerrel” (gyakran hamuadatokat használva), néhány kutató más technikákat is feltárt az élelmiszertermékekben található nettó szénhidrátok számának meghatározására, az egyik legkorábbi módszer a gázkromatográfia volt. A kromatográfia egy analitikai kémiai technika, amelyet az élelmiszerterméken belüli összetevők elkülönítésére, tisztítására, majd mennyiségi meghatározására használnak. Bár a kromatográfiás technikákat nem analitikai célokra, például előkészítő kromatográfiára alkalmazzák, ezek túlmutatnak jelen tárgyalás keretein.

A gázkromatográfiás módszer különösen népszerű módszer volt a nettó szénhidrátok mennyiségi meghatározására az 1970-es években. [2] de sok okból gyorsan kiesett a kegyből. A gázkromatográfiához gyakran volt szükség erősen savas kationcserélő oszlopokra, amelyek fémek általában kalciumból, ólomból és ezüstből álltak, ami hosszabb elemzési időt igényelt; a teszt gyakran gyenge teljesítményt/szelektivitást mutatott a magasabb oligoszacharidok esetében, pontosan az alkalmazott detektornak, egy törésmutató (RI) detektornak köszönhetően, amely magas hőmérsékleten gyakran szenvedett teljesítményt.

Ilyen magas hőmérsékletre volt szükség ahhoz, hogy az erősen savas kationoszlop cseréjével optimális teljesítményt érjünk el a szénhidrát elválasztáshoz. Ennek ellenére az RI detektor hátránya volt, mert a szénhidrátok visszatartása gyakran csökkent a hőmérséklet emelkedésével. Ezt a kapcsolatot tovább közvetítette az elemzett szénhidrátok mérete. Például a nagy polimerek, mint például az oligoszacharidok szenvedtek leginkább a visszatartásban, így pontatlan eredményeket adnak, gyenge szelektivitással a magasabb oligoszacharidok tekintetében.

Más technikák is léteztek abban az időben, mint például a szénhidrátok elválasztása borátkomplexekkel, ami jobb volt a gázkromatográfiás módszernél. Ez azonban korlátozott volt, mivel a borátkomplexek előállításához szükséges idő gyakran meglehetősen hosszú volt, és rendkívül hatástalanná tette. Egy másik, akkoriban alkalmazott módszer az egyszerű mono- és diszacharidok elválasztására amino-kötéses fázisozást használt mikroszemcsés szilícium-dioxiddal. Sajnos nehézségekbe ütközött a magasabb oligoszacharidok kimutatása anélkül, hogy nagyon hosszú elemzésre lett volna szükség. Lényegében ez sem volt hatékony, és rosszabb, mint a borát-komplex módszer.

A nyolcvanas évek elején azonban új módszertant fejlesztettek ki azzal a precíz szándékkal, hogy rendkívül érzékeny detektálást és hatékony elválasztási eszközt biztosítson a szénhidrát-analízishez. Ez a magas pH-jú (vagy nagy teljesítményű) anioncserélő kromatográfia (HPAEC) és az impulzusos amperometriás detektálás (PAD) boldog házasságának eredménye volt, amelyben sikeresen kiaknázták az erősen lúgos oldatok használatát. Míg az elválasztás a cukormolekulák gyengén savas tulajdonságain alapul, a detektálást előnyösen az arany munkaelektróda elektrokatalitikus oxidációs mechanizmusának kihasználásával végezzük bázikus közegben. Valójában a magas detektálási érzékenység, amely eredendően jellemzi a pulzáló amperometriát, pontosan az, ami szükséges a szénhidrátvegyületek natív állapotukban történő elemzéséhez.

Felismerték, hogy a szénhidrátok anioncserés szétválasztása népszerűségét a pulzáló amperometria kifejlesztésének köszönheti, amelyet az Iowa State University Dennis C. Johnson laboratóriumában alaposan vizsgáltak. Egyik hozzászólásának címe, „A szénhidrát-detektálásban megnő a potenciál”, amely a Science-ben jelent meg 1986-ban, előrevetítette az impulzusos elektrokémiai detektálás nagy ígéretét a szénhidrátelemzésben. [3].

Kromatográfiás szempontból a HPAEC lényeges előnyei már a korábbi publikációkban is megmutatkoztak, ahol az eluens összetételének és az oszlophőmérsékletnek az alditolok és egyszerű szénhidrátok pellikuláris anioncserélő gyantával történő elválasztására gyakorolt ​​hatását írták le. A HPAEC-PAD kezdettől fogva fenomenális mennyiségű kutatást ösztönzött számos különböző területen.

A következő két évtizedben ez a technika jelentős szerepet kapott, és egyre inkább a szénhidrátelemzés egyik fő eszközeként és széles körű felülvizsgálatok tárgyává vált. Ez a jelentős érdeklődés részben a szénhidrátok mindenütt jelenléte és számos biológiai folyamatban, valamint a biotechnológiában és az élelmiszertudományban betöltött jelentős szerepe miatt mutatkozott meg.

A szénhidrátok és a nettó szénhidrátok mennyiségi meghatározására használt modern módszerek.

A korábbi nettó szénhidrát elemzési módszerek korlátai miatt az élelmiszer-kémikusok/tudósok egy új technikát fejlesztettek ki, amely nagy teljesítményű anioncserét (HPAEC) használt a szénhidrátok elválasztására erős bázisok és lúgos eluensek felhasználásával, szemben az erősen savas kationokkal. A másik különbség az általánosan használt gázkromatográfiás módszertől az volt, hogy a törésmutató detektor helyett elektrokémiai detektort, pontosabban impulzusos amperometrikus detektort alkalmaztak, gyakran aranyat használva elektródaanyagként. Ez képes volt megkerülni néhány korlátot, amelyet az RI detektor használata támaszt.

Ez a módszer (HPAEC) impulzusos amperometriás detektorral jelentős sikereket mutatott a szénhidrátok, köztük a magasabb oligoszacharidok elválasztásában és kimutatásában. Elsődleges előnye az alacsonyabb oszlophőmérséklet (20 és 45 Celsius-fok közötti hőmérséklet alkalmazása az optimális teljesítmény érdekében) és az eluens erőssége, ami befolyásolja a retenciós időt és az elválasztott keverékek sorrendjét. Továbbá azt találtuk, hogy a magasabb oligoszacharidok szelektivitását, amelyeket a gázkromatográfiás módszerben használt RI detektorral nehéz volt kimutatni, elsősorban a hidroxidion-koncentráció befolyásolta, az optimális szelektivitást 0,150 M NaOH esetén mutattuk magasabb oligoszacharidok és oszlop esetén. a teljesítmény a hidroxidion koncentrációjának növekedésével növekszik.

A HPAEC-PAD elemzés a nettó szénhidrát mennyiségének pontos meghatározásához ketogén termékekben

Azóta, hogy Gibson és Roberfroid először leírta az oligoszacharidokat prebiotikumként [4], jelentősen megnőtt a tudományos és ipari érdeklődés funkcionális szerepük és funkcionális élelmiszerek összetevőjeként való felhasználása iránt. Manapság a prebiotikumok alkalmazási területei az italok, sütemények, joghurt, csecsemőtejtermékek, desszertek és étrend-kiegészítők, amelyek célja a bél mikrobiota javítása. Ennek eredményeként a funkcionális élelmiszerek globális piaca a becslések szerint a 2019-es 178 milliárd dollárról 2027-re 268 milliárd dollárra emelkedik. [5].

Az elmúlt évtizedekben a nagy teljesítményű anioncserét pulzáló amperometrikus detektálással (HPAEC-PAD) fejlesztették ki a biomassza hidrolizátumokban vagy élelmiszerek összetevőiként használt oligoszacharidok kimutatásának egyik fő technológiájává, amely a folyadékkromatográfia korszerű alternatíváját képviseli. -Tömegspektrometria (LC-MS) az oligoszacharid elemzéshez és a pontos nettó szénhidrát mennyiségi meghatározásához élelmiszerekben. A HPAEC-PAD jelentős előnye a többi módszerhez képest a PAD detektálás nagy érzékenységében rejlik.

Valójában a HPAEC-PAD detektálási érzékenysége magasabb, mint más szénhidrát-analízisen alapuló technikáké, mint például a nagy teljesítményű folyadékkromatográfia (HPLC), amely törésmutató-detektorral párosul, mivel a PAD-detektorok nyomnyi mennyiségű monoszacharidot, diszacharidot és oligoszacharidot képesek kimutatni. , és a poliszacharidok élelmiszerekben, míg a HPLC alapú módszerek csak glükóz, fruktóz, laktóz, szacharóz és maltóz meghatározására alkalmasak. Ezenkívül a HPAE-PAD technika nemcsak az oligoszacharidokat töltés szerint választja el, hanem az azonos töltésű oligoszacharidokat méret, cukorösszetétel és a monoszacharid egységek kapcsolódása szerint is képes rezolválni. Ebben az összefüggésben a technika alkalmazásai magukban foglalják a magasabb elágazású és nagyobb molekulatömegű oligo- és poliszacharidok meghatározását élelmiszerekben és italokban, hogy megcélozzák a konkrét egészségügyi előnyöket, és pontosabb nettó szénhidrát-állításokat kínáljanak keto élelmiszertermékekre.

A különbség bolondsága a nettó szénhidrát mennyiségi meghatározásában

A tápértékcímkék felhívták a figyelmet az élelmiszerek energetikai és makrotápanyag-értékeire, és sokak számára iránymutatást adnak a táplálékfelvétel szabályozásához. A legújabb adatok azonban kétségeket ébresztenek a címke pontosságával kapcsolatban. Egy kis kényelmi mintán végzett snack-ételek vizsgálata során a tényleges szénhidráttartalom 7,7%-kal haladta meg a Táplálkozási Tények címkéjén feltüntetett értékeket. [6].

Az 1-es típusú diabetes mellitusban (T1DM) szenvedő betegek jellemzően a Difference Method szénhidrátszámítás módszerei alapján határozzák meg bolus inzulinszükségletüket, és a szénhidráttartalom pontosságának pontatlanságai a T1DM-es betegek glikémiás kontrolljának romlásához vezetnek. [7].

Más tanulmányok, amelyek a nettó szénhidrátszámítás „Különbség-módszerét” és a HPAEC nettó szénhidrát-analízist hasonlították össze, azt találták, hogy a két módszerrel számszerűsített nettó szénhidrátok szignifikánsan különböztek. Az elemzésből származó visszanyerések 94% és 105% között mozogtak, közel 4% eltéréssel [8].

Röviden: a nettó szénhidrátszámítás „Különbség-módszere” rendkívül pontatlan.

Így a nettó szénhidrátok pontos számszerűsítése elengedhetetlen a kutatók, a termékfejlesztők és a végfogyasztók számára. A késztermékekben a HPAEC-PAD nettó szénhidrát elemzési módszer értékes információkat nyújt az élelmiszer-mátrixokban lévő szacharidok szerkezetének jellemzéséhez és mennyiségi meghatározásához, így biztosítva a ketogén termékekre vonatkozó pontos szénhidrát-állításokat, és lényegesen pontosabb, mint a „Különbség módszer” a számszerűsítésben. nettó szénhidrát a táplálkozási tények közül kiválasztott adatok alapján.

HPAEC-PAD nettó szénhidrát eredmények a csomagon lévő keto állításokhoz

A „nettó szénhidrát” vagy „biológiailag hasznosítható szénhidrát” tartalom meghatározásával és meghatározásával kapcsolatos tudományos és élettani kérdések körüli vita dúlásával a fogyasztók körében felmerülő kérdések tisztázásának kulcsa manapság a piacon az analitikai módszerekkel végzett mérések elismerése, mint pl. a HPAEC PAD-et az iparági szabályozók által, hogy pontosabb legyen a csomagon belüli állítás.

Az Egyesült Államok Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hatósága (FDA) megköveteli az élelmiszergyártóktól, hogy a Fair Packaging and Labeling Act, valamint a Nutrition and Education Labeling Act (NELA) értelmében vegyék fel az élelmiszertermékeikben található szénhidrátok teljes mennyiségét. [9]. Egyes gyártók azonban a „nettó szénhidrát” vagy a „nettó hatékony szénhidrát” teljes mennyiségét is feltüntetik. A kifejezést jelenleg nem szabályozza az FDA, ezért nincs hivatalos jelentése. A gyártók azonban rendszeresen feltüntetik a csomagoláson, hogy a szénhidrátszámítás „Különbség-módszere” révén az élelmiszertermékben található szénhidrátok teljes mennyiségére vonatkozzanak, amelyek nem rostokból vagy cukoralkoholokból származnak.

Bár az FDA-nak nincs definíciója vagy egyértelmű útmutatója a nettó szénhidrátra vonatkozó állításokról az élelmiszerek címkéin, fenntartják, hogy ezek nem lehetnek hamisak vagy félrevezetőek. A nettó szénhidrátszámítás különbségi módszerét a HPAEC PAD-hez hasonlító adatokból azonban egyértelmű, hogy a szénhidrátszámítás „Különbség-módszere” pontatlan és potenciálisan félrevezető, súlyos fogyasztói következményekkel.

Míg az FDA úgy tűnik, hogy a szénhidrátszámítás „különbség-módszere” a nettó szénhidrát mennyiségi meghatározásának elfogadható módszere, a lényegesen pontosabb HPAEC-PAD-t az FDA kifejezetten nem hagyta jóvá, mint a termék csomagolására vonatkozó állítások hozzáadásának módját.

Szükséges a ketotermékek nettó szénhidráttartalmának vizsgálata és a keto-tanúsítvány

Ennek ellenére néhány keto márka felhasználta a HPAEC PAD elemzés nettó szénhidráttartalmát. Ez a cikk részletezte az élelmiszer-csomagolásokon lévő „nettó szénhidrátok” pontos számszerűsítésének és közlésének szükségességét, tekintettel a HPAEC PAD-hez képest a késztermékeken végzett különbségi módszerrel végzett számítások pontatlanságára. , valamint a ketotermékek fogyasztóinak a pontosság iránti igénye.

Ezzel az információval felvértezve a gyártóknak, a kereskedőknek és a fogyasztóknak egyaránt követelniük kell, hogy a „Különbség módszert” cseréljék le a HPAEC PAD-ra a csomagoláson feltüntetett állítások pontosságának meghatározására, különösen az alacsony szénhidráttartalmú vagy ketogén diétás élelmiszertermékként forgalmazott termékek esetében.

Az alacsony szénhidráttartalmú termékek címkézésének pontatlansága miatt a Keto tanúsítvánnyal rendelkező termékeket a HPAEC-PAD módszer a nettó szénhidráttartalomra annak biztosítására, hogy a termékek megfeleljenek a Keto tanúsított szabványoknak.

Hivatkozások

1. Lilla Z, Sullivan D, Ellefson W, Welton K, Crowley R. A „nettó szénhidrátok” meghatározása nagy teljesítményű anioncserével kromatográfia. J AOAC Int. 2005;88:714–9.
2. Rocklin RD, Pohl CA. Szénhidrátok meghatározása anioncserélő kromatográfiával pulzáló amperometriás detektálással. J Liq Chromatogr. 1983;6:1577–1590.
3. Johnson, DC (1986). A szénhidrát kimutatásban lehetőség nyílik. Nature, 321(6068), 451–452. doi:10.1038/321451a0
4. Gibson, GR és Roberfroid, MB (1995). Az emberi vastagbél mikrobiota étrendi modulációja: A prebiotikumok fogalmának bemutatása. The Journal of Nutrition, 125(6), 1401–1412. doi:10.1093/jn/125.6.1401
6. Jumpertz, R., Venti, CA, Le, DS, Michaels, J., Parrington, S., Krakoff, J. és Votruba, S. (2013). A közönséges snack ételek élelmiszercímkéjének pontossága. Obesity, 21(1), 164–169. doi:10.1002/oby.20185

7. Reiterer, F., Freckmann, G., & Re, L. del. (2018). A szénhidrátszámlálási hibák hatása a glikémiás szabályozásra 1-es típusú cukorbetegségben. IFAC-PapersOnLine, 51(27), 186–191. doi:10.1016/j.ifacol.2018.11.645

8. Lilla, Z., Sullivan, D., Ellefson, W., Welton, K. és Crowley, R. (2005). A „nettó szénhidrátok” meghatározása nagy teljesítményű anioncserélő kromatográfiával. Journal of AOAC INTERNATIONAL, 88(3), 714–719. doi:10.1093/jaoac/88.3.714
9. Amerikai Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hivatal. Útmutató az ipar számára: Útmutató az élelmiszerek címkézéséhez. Amerikai Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hivatal. 2013.

Hozzászólások

Hozzászólások