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一、引言

在過去的20年里，公眾對營養(yǎng)補充品的興趣迅速增長。許多人將營養(yǎng)飲料作為代餐和膳食補充劑。多種因素影響著這些飲料的購買和消費。其中一個關注點包括這些飲料以蛋白質、氨基酸和/或脂肪含量的形式為個人飲食增加的營養(yǎng)價值。此外，制造商分析并控制這些主要成分至關重要，以便優(yōu)化生產(chǎn)、控制成本并生產(chǎn)高質量的產(chǎn)品。

傳統(tǒng)方法通常依賴于繁瑣且耗時的天平濕化學技術。¹ 作為替代方案，CEM提供了一系列儀器，以更高效、可靠和環(huán)保的方式滿足這些需求。例如，粗脂肪分析的參考方法包括索氏提取法（Soxhlet）、巴布科克法（Babcock）和莫尼耶法（Mojonnier extraction）。這些技術依賴于添加溶劑溶解并分離樣品基質中的所需脂肪，并且通常伴隨著酸/堿水解。ORACLE™ 提供了一種吸引人的替代方法，無需校準或方法開發(fā)即可測量任何樣品類型的脂肪。ORACLE可以與SMART 6™ 配對使用，直接在幾分鐘內(nèi)準確測定固體和脂肪含量。

總蛋白質測定也依賴于苛刻的凱氏定氮硫酸消化，隨后通過滴定或燃燒方法來確定總氮含量。Sprint^® 使用染料結合技術，其中CEM的iTag^® 染料分子選擇性地結合到蛋白質中的基本氨基酸側鏈上。這不僅提供了針對性的方法，還允許測試在不到五分鐘內(nèi)完成，且使用的試劑不需要化學廢物處理。

除了總蛋白測量外，構成這些蛋白質的氨基酸殘基的數(shù)量和身份也很重要。為了分析這些部分，必須切割蛋白質酰胺鍵以釋放單個氨基酸。樣品通常在110°C下在酸性或堿性條件下處理18至24小時，然后通過LC-UV或LC-MS技術分析所得水解產(chǎn)物。傳統(tǒng)加熱機制的特點，如反應時間長和不希望發(fā)生的副反應，困擾著傳統(tǒng)的烘箱方法。CEM的Discover^® Prep微波反應器為優(yōu)化氨基酸水解（AAH）反應提供了一條快速高效的途徑。^2,3

在此，我們使用CEM儀器分析了各種營養(yǎng)飲料的總脂肪、固體和蛋白質含量，并為LC-UV氨基酸分析進行了準備?？偟膩碚f，這些結果與其各自的傳統(tǒng)濕化學技術相比表現(xiàn)良好，但以更快速、精確和安全的方式實現(xiàn)。

二、材料與方法

實驗細節(jié)

化學品購自商業(yè)供應商并直接使用，無需進一步純化。所有溶液在使用前均新鮮配制。各種營養(yǎng)飲料從當?shù)仉s貨店購買，并在分析前儲存在干燥陰涼的地方。所有樣品一經(jīng)開封即進行分析，并儲存在4°C的環(huán)境中。

分析

SMART 6、ORACLE和Sprint獲得的分析結果與傳統(tǒng)濕化學法（分別來自相應的AOAC參考方法：固體990.20、脂肪989.05和蛋白質981.10）進行比較。

Discover Prep的有效性與傳統(tǒng)烘箱進行了比較。簡要來說，將200毫克的營養(yǎng)飲料用移液管轉移到干凈且干燥的10毫升玻璃小瓶中，隨后加入2毫升含有1%苯酚（w/v）的6 N HCl。然后將小瓶用氮氣吹掃，迅速密封，然后放入110°C的烘箱中24小時。色氨酸的分析遵循堿性水解協(xié)議，其中使用4 N NaOH代替HCl。Discover Prep微波輔助AAH反應的準備如下：將200毫克樣品添加到配有卵形攪拌棒的35毫升Pyrex小瓶中。分別向每個小瓶中加入5毫升含有1%苯酚（w/v）的6 N HCl或4 N NaOH用于酸性或堿性水解。用氮氣流吹掃小瓶五分鐘，迅速用Teflon®襯硅膠帽密封，并放置在自動進樣器架上以自動化方式放入Discover Prep腔體中。Discover Prep AAH方法參數(shù)見表1。完成烘箱和微波反應后，冷卻的樣品被中和并過濾，為柱前衍生做準備。所有氨基酸水解產(chǎn)物使用Waters AccQ-Tag™ Ultra衍生試劑盒進行衍生，并通過注射到連接有PDA檢測器（260 nm）的Waters Acquity H-Class UPLC上的Waters AccQ-Tag Ultra C18柱（1.7 µm, 2.1 x 100 mm）進行分析。⁴

表1. Discover Prep氨基酸水解參數(shù)

三、結果與討論

表2和表3分別展示了從SMART 6和ORACLE獲得的固體總量和脂肪結果。在各種營養(yǎng)飲料中，這些結果與傳統(tǒng)的烘箱干燥法測定固體和莫尼耶醚提取法測定脂肪的結果非常一致。在所有情況下，CEM儀器的結果與傳統(tǒng)方法在±0.10%的范圍內(nèi)匹配，無論樣品成分如何。此外，就精確度而言，結果也相當可比，所有百分比相對標準偏差（%RSD）均保持在1%以下。

Sprint在分析成人和兒童營養(yǎng)飲料風味時也表現(xiàn)出色，如表4所示。在這種情況下，Sprint結果顯示的%RSD低于傳統(tǒng)的凱氏定氮法。進一步地，面對使用各種蛋白質來源配制的樣品，包括豌豆蛋白、牛奶蛋白分離物和乳清蛋白時，Sprint也證明了其成功性。

表2. 使用SMART 6與烘箱干燥法測定各種營養(yǎng)飲料中固體百分比的結果比較

表3. 使用ORACLE與傳統(tǒng)莫尼耶脂肪提取法測定各種營養(yǎng)飲料中脂肪百分比的結果比較

表4. 使用Sprint與傳統(tǒng)凱氏定氮法測定各種營養(yǎng)飲料中蛋白質百分比的結果比較

對于氨基酸水解，選擇了一款巧克力和香草味的成人營養(yǎng)飲料進行分析。樣品進行了酸性和堿性水解，以準備進行18種氨基酸的LC-UV分析。使用Discover Prep微波反應器獲得的結果在準確性和精確度方面與傳統(tǒng)烘箱水解法相當，回收率在80%至120%之間（見圖1和圖2）。

圖1. 巧克力營養(yǎng)飲料中18種氨基酸的水解回收率

圖2. 香草營養(yǎng)飲料中18種氨基酸的水解回收率

四、結論

消費者對食品營養(yǎng)價值的關注顯著影響了全球產(chǎn)品的生產(chǎn)、監(jiān)管和分銷。這一點與嚴格的監(jiān)管要求相結合，凸顯了對高效、可靠且穩(wěn)健的成分分析方法的不斷增長的需求。傳統(tǒng)的分析方法通常耗時較長，常常需要數(shù)小時，并且需要使用有害化學品。SMART 6、ORACLE和Sprint成功地以比傳統(tǒng)濕化學法更高效的方式分析了營養(yǎng)飲料中的總固體、脂肪和蛋白質含量。Discover Prep被用來成功地準備各種營養(yǎng)飲料進行18種氨基酸的LC-UV分析。在準確性和精確度方面，Discover Prep與傳統(tǒng)烘箱水解法相當。CEM儀器系列的額外關鍵優(yōu)勢包括易于使用的軟件和更安全的實驗室操作流程，同時保持了準確性和精確度。

五、引用

1.Otles, S., Ozyurt, V.H. Classical Wet Chemistry Methods. In Handbook of Food Chemistry.; Springer, 2014; pp 1-14.

2.Chen, P.-K.; Rosana, M. R.; Dudley, G. B.; Stiegman, A. E.Parameters Affecting the Microwave-Specific Acceleration of a Chemical Reaction. J. Org. Chem. 2014, 79 (16), 7425-7436.

3.Dudley, G. B.; Richert, R.; Stiegman, A. E. On the existence of and mechanism for microwave-specific reaction rate enhancement. Chem. Sci. 2015, 6, 2144-2152.

4.Hong, P.; Johnson, D.; Trinite, D. A.; Warren, B.; Zhang, N.Hydrolysis and Analysis of Amino Acids from Purified Peptides/Proteins, Foods, and Feeds; Waters Corporation, 2019.

Teflon^® is a registered trademark of the DuPont Corporation,now Chemours.

AccQ-Tag™ is a trademark of Waters Corporation.

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