Lactose, ein Disaccharid bestehend aus Glucose und Galactose, ist in Milch und Milchprodukten enthalten. Da sie das Hauptkohlenhydrat in der menschlichen Milch ist (55-70 g/L), ist sie auch ein Hauptbestandteil von Säuglingsnahrung mit einem empfohlenen Mindestgehalt von 4,5 g/100 kcal [1]. Analytisch können solch hohe Konzentrationen leicht mit Mehrkomponentenmethoden wie ISO 22184 oder Methoden mit geringerer Empfindlichkeit, wie z. B. der Refraktometrie, bestimmt werden. In manchen Fällen können Säuglinge an einer Laktosemalabsorption leiden. Hierbei ist die enzymatische Aktivität der Lactase von Geburt an entweder eingeschränkt oder nicht vorhanden, wodurch der Lactosestoffwechsel beeinträchtigt ist. Die Lactose kann im Dünndarm nicht in Glucose und Galactose hydrolysiert werden, was die Aufnahme von verdaulichen Kohlenhydraten als Monosaccharide erschwert. Infolgedessen treten zahlreiche gastrointestinale und extraintestinale Symptome und Beschwerden auf (z. B. Durchfall) [1-3]. Auch die Glucose-Galactose-Malabsorption betrifft einen sehr kleinen Teil der Bevölkerung. Bei allen Malabsorptionstypen ist es entscheidend, alle Lactosequellen in der Nahrung zu eliminieren. Lactosefreie Nahrungsquellen sind insbesondere für Säuglinge sehr wichtig, und diese Nahrungsmittel müssen den gesetzlichen Anforderungen entsprechen (Lactose <10 mg/100 kcal) [1,3-5]. Für die Analyse solch niedriger Lactosegehalte in komplexen Matrices wie Säuglingsnahrung bietet die Ionenchromatographie mit gepulster amperometrischer Detektion (IC-PAD) eine robuste und empfindliche Lösung.

Die Lactosebestimmung wurde für eine große Auswahl an lactosearmen Probenmatrices durchgeführt, bestehend aus Säuglingsanfangsnahrung und Folgebabynahrung wie den Referenzmaterialien NIST 2383a (Babynahrungsmischung) und NIST 1869 (Säuglingsnahrungspulver), einer Säuglingsnahrung von HiPP (HiPP comfort, lactosereduziert) und einer handelsüblichen lactosefreien Milch (1,5% Fett, Spar Schweiz).

Die pulverförmigen und flüssigen Proben wurden homogenisiert und direkt in geeignete Gefässe eingewogen (von 0,1-5 g, 50 mL Polypropylen-Zentrifugenröhrchen). Für spätere Berechnungen wurde das Probengewicht (W_S in g) auf 0,001 g genau erfasst. Durch Zugabe von Reinstwasser (UPW) wurde ein wässriges Extrakt mit einem Gesamtvolumen von 50 mL (W_UPW in kg) hergestellt. Anschließend wurden die Probengefäße verschlossen und mit einem Vortex-Mixer etwa 20 Sekunden lang kräftig gemischt.

Um das Analysesystem zu schützen, wird als Standardmethode die Carrez-Fällung zur Entfernung von Proteinen und größeren Molekülen aus den Proben eingesetzt. Hierfür wurden den Proben die notwendigen Reagenzien zugegeben und das Endgewicht notiert (W_UPWc in kg). Nach gründlichem Mischen wurden die Proben 10 Minuten lang zentrifugiert (5000×g) und dekantiert. Die verschlossenen Probengefäße wurden direkt auf den Autosampler gestellt. Eine zusätzliche Ultrafiltration der Proben kann dazu beitragen, den Schutz der Säule zu erhöhen.

Als Alternative wird als automatisierte Probenvorbereitung die  Inline-Dialyse mit einer Low Volume-Dialysezelle eingesetzt. Dabei werden die Proben in gleicher Weise wie die wässrigen Extrakte vorbereitet, gut geschüttelt und verschlossen, bevor sie auf den Autosampler gestellt werden. Bei der Dialyse ist keine Carrez-Fällung vor der Analyse erforderlich, wodurch Zeit und chemische Reagenzien gespart werden. Bei Verwendung der Low-Volume-Dialysezelle werden nur 5 mL Probe benötigt.

Lactose eluiert in weniger als 20 Minuten (Abbildung 3), unabhängig davon, ob direkt injiziert oder die Inline-Dialyse verwendet wird. Im Gegensatz zu früher veröffentlichten chromatographischen Methoden wurden Lactosederivate (d. h. Epilactose, Lactulose, Allolactose und Galactosyllactose), die aus präbiotischen Zusätzen stammen, erfolgreich von Lactose getrennt, wodurch die Selektivität und Genauigkeit der Methode erhöht werden. Der Gesamtarbeitsbereich der Methode liegt bei 0,05 bis 80 mg/L für flüssige Lactosestandards, mit der Möglichkeit, Proben in einem Bereich von 0,2-21.000 mg/100g mit entsprechender Verdünnung zu analysieren. Die Probenkonzentrationen werden anhand einer linearen Kalibrierung bestimmt (c(Lactose)_S in mg/kg) und auf der Grundlage des Probengewichts berechnet, um den endgültigen Lactosegehalt zu ermitteln (c(Lactose)_FIN in g/100 g):

Die Ergebnisse der Validierung sind für Säuglingsnahrung, Babynahrung und Milch dargestellt (Tabelle 1). Sie zeigen, dass die allgemeinen Akzeptanzkriterien der AOAC für eine vollständige Validierung durch ein einzelnes Labor erfüllt sind (RSDr und Varianz  ≤10 % und ≤7 %, Wiederfindung der Aufstockung 85-115 % und 90-110 % für einen Analysebereich von 10-100 mg/100 g bzw. >100 mg/100 g).

Die Ergebnisse der Analyse mit Carrez-Fällung vor der Injektion (Tabelle 1) und mit Inline-Dialyse waren für ausgewählte Testproben vergleichbar (siehe Abbildung 3). Die Daten sind ein hervorragender Nachweis für die Verwendung der Inline-Dialyse als zeitsparende Alternative zur Carrez-Fällung.