Ponieważ metoda Dumasa i NIR to rozwiązania, których wydajność stale rośnie, nowoczesne laboratoria mają obecnie do wyboru szereg możliwości oznaczania białka poza tradycyjną metodą Kjeldahla. Giampaolo Perinello z Mérieux NutriSciences dzieli się swoją opinią o tym, czego używać i w jakich sytuacjach, w tym:
- Przewagi metody Dumasa
- Dlaczego metoda Kjeldahla zostanie z nami na dobre
- Potencjał analizy NIR do wykrywania zafałszowań
Chciałbym zacząć od tego, że bardzo się cieszę, że istnieje zarówno metoda Dumasa, Kjeldahla, jak i NIR", mówi Perinello. "Bo mogę korzystać z wszystkich trzech. Dzięki temu przez lata mogłem sobie wyrobić opinię na ich temat.”
Przewagi metody Dumasa
Zaczynając od metody Dumasa, rozmawiamy o tym, jak automatyzacja w urządzeniach do analizy metodą Dumasa sprawia, że jest to rozwiązanie mniej czasochłonne niż metoda Kjeldahla, na przykład dzięki wysoce wydajnym systemom do automatyzacji obsługi całych partii próbek, które pozwalają operatorowi załadować próbki do urządzenia i zająć się innymi zadaniami. Metoda Dumasa jest także szybsza, a wyniki dostępne są w ciągu kilku minut po przygotowaniu testu.
Nie zmienia to faktu, że jest wciąż wiele innych kwestii, o których należy pamiętać podczas wyboru metody analitycznej. "W kontekście metody Dumasa przychodzi mi do głowy to, że jest to idealne rozwiązanie w sytuacji, gdy dany typ próbki musimy badać regularnie, ale nie jest optymalna dla laboratoriów, które muszą przeprowadzić tylko kilka testów poszczególnych typów próbek", mówi Perinello.
Urządzenia do analizy metodą Dumasa wymagają pewnego przygotowania, co sprzyja stosowaniu ich w trybie pracy ciągłej. Z kolei metoda Kjeldahla nadaje się do przeprowadzania doraźnych analiz w dowolnym momencie. Perinello podaje następujący przykład: "Jeżeli badamy dobrze nam znany rodzaj próbki (np. mąka pszenna) pod kątem zawartości białka i przeprowadzamy ok. 100 takich analiz dziennie, to metoda Dumasa będzie dobrym wyborem."
Dlaczego metoda Kjeldahla zostanie z nami na dobre
Z kolei w innych sytuacjach, kiedy mamy do czynienia z nietypowymi próbkami, a laboratorium przeprowadza sporadyczne badania o niższej łącznej objętości próbek, przewidywalność metody Kjeldahla sprawia, że ta dobrze ugruntowana metoda referencyjna jest dla Perinello bardziej praktycznym wyborem. Typy próbek, z jakimi mamy do czynienia, to również bardzo ważna kwestia. "W przypadku metody Kjeldahla, możemy pracować z większymi próbkami, o masie do ok. 10 gramów, podczas gdy metoda Dumasa pozwala na badanie próbek o masie maksymalnie 1 grama (nawet w przypadku próbek makro).", wyjaśnia Perinello.
Ta kwestia jest szczególnie istotna w kontekście próbek niehomogenicznych, np. gleby, kiedy rozmiar próbki decyduje o jej reprezentatywności.
Podsumowując, typowe laboratorium może np. stosować metodę Dumasa jako metodę pierwszego wyboru do badania powszechnych próbek, które testowane są w dużych ilościach, a analizę Kjeldahla do badania próbek specjalnych. Ponadto klienci często domagają się stosowania metody Klejdahla, ponieważ jest dobrze ugruntowana.
Potencjał analizy NIR
Analiza w bliskiej podczerwieni (NIR) jest obecnie coraz powszechniej stosowana w laboratoriach, szczególnie do badania pasz dla zwierząt, czyli w sferze, w której dostępne są obszerne kalibracje, stworzone w oparciu o dane pochodzące z analiz referencyjnych.
Perinello podsumowuje zalety technologii NIR mówiąc, że stanowi ona dogodny punkt odniesienia, i że stała się obecnie łatwiejsza w użyciu dzięki nowym funkcjom sieciowym. Twierdzi także, że metoda NIR oferuje dodatkowe korzyści w kontekście wykrywania zafałszowań.
Perinello wspomina o rozwiązaniach stosowanych od lat w przemyśle mleczarskim i zbożowym, gdzie laboratoria referencyjne regularnie porównują wyniki testów NIR z analizami referencyjnymi w ramach badań wieloośrodkowych, które prowadzone są w celu monitorowania i utrzymania sprawności kalibracji. "Analizy NIR mają obecnie ograniczony zakres zastosowań, ale w kontekście przyszłości można by zapytać "dlaczego nie?" ", mówi. “Nie trzeba by nawet przeprowadzać tak wielu analiz referencyjnych, ponieważ wystarczyłoby, że kilka laboratoriów zajmowałoby się analizami referencyjnymi metodą Kjeldahla lub Dumasa, a dane można by przekazywać poprzez sieć.”
Kolejną zaletą analizy NIR jest możliwość zastosowania tej metody w badaniach przesiewowych, poprzez wykorzystanie określonych parametrów widmowych, jako modelu dobrej próbki np. mleka w proszku. Wszelkie próbki generujące odchylenia widmowe są traktowane, jako podejrzane, i można je skierować do dalszych badań. Kontrola przesiewowa odbywa się równolegle z testami składu produktu, czyli oznaczaniem białka, pomiarem wilgotności, itp. Bardziej zaawansowaną formę badań przesiewowych można wdrożyć poprzez zaprogramowanie analizatora NIR tak, żeby wykrywał charakterystykę widmową powszechnie stosowanych substancji fałszujących, np. melaminy.
"Metoda Dumasa i Kjeldahla pozwala stwierdzić całkowitą zawartość azotu w próbce, ale nie wskazuje, czy ten azot pochodzi z melaminy, czy np. innych substancji fałszujących", mówi Perinello. "Rozważamy różne możliwości i, moim zdaniem, technologia NIR daje wyjątkową możliwość poradzenia sobie z problemem fałszowania surowców, ponieważ jest to bardzo powszechna technologia, a więc badania są tanie. Dane widmowe można udostępniać niezależnie od miejsca realizacji badania, i poddawać je ocenie w innej lokalizacji, jeżeli jest taka potrzeba. Gdyby nie powszechna standaryzacja takie badania można by było przeprowadzać wyłącznie lokalnie, a koszt byłby prawdopodobnie wyższy, niż w przypadku analizy NIR."
Metody oznaczania białka: podsumowanie
Metoda Kjeldahla
- W roku 2009 Komisja Europejska zatwierdziła metodę Kjeldahla jako oficjalną metodę kontroli żywności i pasz.
- Pozwala na oznaczanie azotu w oparciu o związki organiczne i amonowe.
- Jest to metoda bazująca na chemii mokrej, opracowana przez Johana Kjeldahla w laboratorium w Carlsbergu, w roku 1883. Współczesne rozwiązana bazujące na tej metodzie oferują bardzo wydajne podajniki próbek, dzięki którym możliwa jest obsługa do 20 próbek jednocześnie.
- Rozmiar próbki jest nieograniczony, dzięki czemu możliwe jest badanie bardziej złożonych próbek, jak np. gleby i nabiał.
Metoda Dumasa
- Relatywnie nowa metoda badawcza w branży spożywczej i rolniczej, ale bardzo popularna w analizie pasz, coraz powszechniej ujmowana w normach i regulacjach.
- Określa całkowitą zawartość azotu, z uwzględnieniem związków nieorganicznych.
- Jest to metoda spaleniowa, opracowana w 1883 roku przez Jean Baptiste Dumasa. Pozwala na zredukowanie substancji organicznych do pierwiastków składowych bez użycia odczynników chemicznych, dzięki zastosowaniu reakcji egzotermicznej.
- Szybka i wygodna automatyczna analiza partii zawierających do 117 próbek, przy ograniczonej wielkości próbki (ponieważ jest to metoda spaleniowa).
METODA NIR
- Metoda spektroskopowa, która działa w oparciu o pomiar naturalnego widma elektromagnetyczne o długości fali od 700 nm do 2500 nm.
- Została wprowadzona w latach siedemdziesiątych i osiemdziesiątych w niektórych obszarach branży spożywczej i rolniczej. Od tej pory stała się nieodzowna do ilościowego pomiaru głównych składników większości produktów spożywczych i rolniczych.
- Wymaga użycia kalibracji odpowiedniej do danego zastosowania. Po wprowadzeniu kalibracji nie ma potrzeby przygotowywania próbki, ani stosowania chemikaliów, czy innych materiałów eksploatacyjnych. Jest to metoda przyjazna operatorowi i szybka (30-60 sekund).
- Stosowana coraz powszechniej wraz z rozwojem bazy gotowych do użycia kalibracji oraz rosnącą mocą obliczeniową urządzeń i postępami w dziedzinie technologii łączności sieciowej.
