Metodi per le proteine: Analisi Kjeldahl, Dumas o NIR?

Dato che i metodi di analisi Dumas e NIR stanno diventando sempre più efficienti, i moderni laboratori possono considerare seriamente una gamma di opzioni per le proteine oltre alla tradizionale analisi Kjeldahl. Giampaolo Perinello di Mérieux NutriSciences condivide con noi le proprie opinioni su cosa utilizzare e quando, tra cui: 

• Il vantaggio del metodo Dumas
• Perché l'analisi Kjeldahl non scomparirà
• Il potenziale dell'analisi NIR per lo screening dell'adulterazione

Prima di tutto mi considero fortunato a disporre di Dumas, Kjeldahl e NIR", afferma Perinello. “Quindi posso utilizzarli tutti e tre. Ciò mi ha aiutato a farmi una mia opinione basata su molti anni di utilizzo.”

Il vantaggio del metodo Dumas

Partendo con il metodo Dumas, discuteremo come le caratteristiche di automazione dell'apparecchiatura Dumas la rendono più veloce rispetto all'analisi Kjeldahl, grazie all'automazione dei campioni altamente efficiente che consente agli operatori di caricare i campioni e poi occuparsi di altre mansioni all'interno del laboratorio. Il metodo Dumas è anche più veloce, con risultati dei test disponibili in cinque minuti dopo la preparazione.

Detto questo, ci sono molte altre considerazioni per la scelta del metodo. “Quello che viene in mente è che il metodo Dumas è ideale quando si deve analizzare regolarmente un tipo particolare di campione, ma per i laboratori che devono eseguire solo pochi test su diversi tipi di campione, non è la soluzione ottimale", afferma Perinello.

Dato che l'apparecchiatura Dumas impiega del tempo per l'avvio, si presta per l'utilizzo continuativo. Il metodo Kjeldahl, d'altro canto, può essere utilizzato in qualsiasi momento per analisi on-the-spot. Per fare un esempio, Perineo spiega: "Se state testando un campione noto come la farina di frumento per rilevarne il contenuto proteico e se eseguite forse 100 test al giorno, Dumas è la scelta giusta.

Perché il metodo Kjeldahl non scomparirà
In altri casi in cui il campione è sconosciuto e il laboratorio esegue occasionalmente un numero ridotto di analisi, la prevedibilità del metodo Kieldahl lo rende la scelta più pratica secondo Perinello. Anche il tipo di campione è un aspetto importante. “Con il metodo Kjeldahl è possibile gestire campioni di più dimensioni, fino a circa 10 grammi, ma con il Dumas il massimo che si può utilizzare, anche con la versione Macro, è un grammo", spiega.

Questa considerazione è particolarmente importante per campioni disomogenei come i campioni di terra, in cui la dimensione del campione e fondamentale per la rappresentatività dell'analisi.

Per riassumere, un approccio tipico per il laboratorio può essere quello di utilizzare il metodo Dumas come prima scelta per campioni noti ad alto volume e l'analisi Kjeldahl per i campioni speciali. Inoltre, essendo un metodo di riferimento di lunga tradizione, i clienti spesso richiedono specificamente il sistema Kjeldahl. 

Il potenziale dell'analisi NIR

L'analisi al vicino infrarosso (NIR) sta guadagnando sempre più campo nelle operazioni di laboratorio, specialmente per aree come i mangimi per animali, in cui calibrazioni affidabili e ad ampio raggio sono state basate su una solida base di dati di analisi di riferimento.

Perinello riassume i punti di forza del NIR nel fatto che è un riferimento comune, che è facilmente allineabile tramite le nuove tecnologie di connettività e che possiede un chiaro vantaggio per lo screening delle anomalie.

Indica i sistemi utilizzati per molti anni nel settore lattiero-caseario e dei cereali, in cui i laboratori di riferimento controllano regolarmente il NIR rispetto alle analisi di riferimento tramite un'analisi interlaboratorio dei campioni comuni per mantenere e monitorare le calibrazioni. "L'utilizzo del NIR è attualmente limitato, ma per il futuro c'è da chiedersi 'perché no', afferma. “Non servirebbero tante analisi di riferimento, perché solo alcuni laboratori dovrebbero ricorrere ad analisi di riferimento con il metodo Kjeldahl o Dumas e poi si potrebbero condividere i dati tramite la rete.”

Un altro vantaggio del NIR è la possibilità di utilizzo come tecnologia di screening in cui un'impronta spettrale nota viene utilizzata come modello per un buon campione, latte in polvere ad esempio. Tutto quello che mostra una deviazione dallo spettro diviene quindi sospetto e può essere accantonato per ulteriori valutazioni. Il controllo dello screening è eseguito simultaneamente con le analisi della composizione per proteine, umidità ecc. È possibile eseguire una forma avanzata di screening in cui lo strumento NIR viene programmato a riconoscere l'impronta spettrale di noti adulteranti come la melamina.

“Con Dumas e Kjeldahl lo scopo è quantificare l'azoto totale, ma non è possibile determinare se deriva da melamina o altri adulteranti,” afferma Perinello. “Stiamo valutando le possibilità e, secondo me, il NIR è un'opportunità unica per affrontare il tema dell'adulterazione dato che è una tecnologia diffusa, che è economico eseguire le analisi e che si possono condividere i dati spettrali per cui, ovunque si esegua l'analisi, la si potrà comunque valutare altrove se necessario. Immaginando un'altra situazione in cui non vi è standardizzazione è possibile eseguire le analisi solo in loco, con costi probabilmente maggiori rispetto alla tecnologia NIR.”

Metodi delle proteine: una sintesi

Kjeldahl

• Nel 2009 la Commissione Europea ha confermato il metodo Kjeldahl come metodo ufficiale per il controllo di alimenti e mangimi.
• Determina l'azoto in base all'azoto organico e all'ammoniaca.
• Una tecnica dell'analisi chimica inventata da John Kjeldahl nei laboratori Carlsberg nel lontano 1883, anche se le moderne soluzioni Kjeldahl, molto raffinate per la gestione dei batch, consentono di gestire fino a 20 campioni contemporaneamente.
• La dimensione del campione non è un limite, rendendo questo metodo una scelta valida per tipi di campioni non omogenei.

Dumas

• Un metodo relativamente nuovo per alimenti e prodotti agricoli, ma molto popolare per i mangimi e con standard sempre più definiti.
• Determina l'azoto totale, comprese le frazioni inorganiche
• Un metodo a combustione inventato nel 1883 da Jean Baptiste Dumas in cui una reazione esotermica trasforma istantaneamente ogni materiale inorganico nel suo elemento - senza reagenti chimici.
• Rapido e conveniente con analisi altamente automatizzata di lotti fino a 117 campioni contemporaneamente, ma con una dimensione limitata del campione a causa del metodo a combustione utilizzato.

NIR

• Una tecnica spettroscopica che utilizza lo spettro elettromagnetico naturale definito dalle lunghezze d'onda tra 700nm e 2500nm.
• Introdotta negli anni settanta e ottanta in alcune industrie alimentari e agricole, è divenuta indispensabile per la determinazione quantitativa dei principali costituenti nella maggior parte dei prodotti alimentari e agricoli.
• Richiede una calibrazione in base all'applicazione, ma una volta in funzione, la preparazione del campione e minima o inesistente e non si utilizzano reagenti chimici o consumabili. È comoda per l'operatore e veloce (30-60 secondi).
• La sua diffusione sta aumentando grazie alla disponibilità di calibrazioni già pronte, all'aumento della potenza di calcolo e alle tecnologie di connettività di rete.