En los últimos años, ha aumentado el interés por los aditivos alimentarios y los suplementos dietéticos, incluidos los prebióticos como los β-galactooligosacáridos (conocidos como GOS). Los GOS son cadenas de unidades de galactosa con un extremo de glucosa opcional.1,2]. Muestran efectos bifidogénicos, es decir, favorecen el crecimiento y el bienestar de las bacterias intestinales no patógenas [1]. Inicialmente descubiertos como componentes principales del calostro (presentes hasta 12 g/L), los GOS se agregan como un suplemento prebiótico a las fórmulas infantiles para lograr efectos beneficiosos similares.
La creciente concienciación de los consumidores sobre los hábitos alimentarios saludables ha provocado el crecimiento continuo de los mercados mundiales de prebióticos y GOS. Del mismo modo, el aumento de la demanda en relación con la calidad de los alimentos ha dado lugar a normas más estrictas y completas para el etiquetado y la seguridad de los alimentos (por ejemplo, UE 2015/2283). Por lo tanto, la determinación del contenido total de GOS en los alimentos, suplementos o productos sin procesar es esencial para cumplir con tales requisitos.
Esta nota de aplicación presenta una actualización del método estándar de la AOAC para la determinación del GOS total en productos alimenticios. Con el mismo principio (hidrólisis enzimática de moléculas GOS complejas seguida de análisis cromatográfico de carbohidratos simples), se mejoró la eficiencia del método analítico a favor del tiempo de laboratorio y los costos de funcionamiento.
Diferentes muestras disponibles comercialmente, es decir, GOS en polvo (Carbosyth Ltd.), Vivinal® GOS en polvo (FrieslandCampina) y el suplemento Bimuno Daily (Clasado Biosciences) [3], se extrajeron durante 30 minutos a 80 °C en una solución tampón de fosfato como se describe en AOAC 2001.02. El extracto se dividió en dos alícuotas para el análisis diferencial de glucosa, galactosa y lactosa, antes (Ensayo 1) y después (Ensayo 2) de la hidrólisis enzimática con la enzima β-galactosidasa de Aspergillus oryzae (Figura 1). Las muestras se centrifugaron y diluyeron en agua ultrapura (UPW) antes del análisis.
La separación de galactosa, glucosa y lactosa se realizó en una columna de separación Metrosep Carb 2 - 250/4.0 usando un eluyente de hidróxido (Figura 2) en un tiempo de grabación de 18 minutos. Para la limpieza de la columna, se ejecutó un gradiente de alta presión (HPG) de acetato posterior al registro en un tiempo total de ejecución de la muestra de aproximadamente 30 minutos. La detección de la señal se produjo con un detector amperométrico (945 Professional Detector Vario - Amperometry) equipado con una celda de capa fina (electrodo de trabajo de Au y de referencia de Pd). El uso de la celda de capa delgada en combinación con una forma de onda especial flexiPAD (detección amperométrica pulsada) exhibió el mejor rendimiento para el análisis de GOS. En comparación con las condiciones estándar de PAD, esta configuración proporcionó una mayor respuesta y relación señal-ruido.
Después de la preparación manual de la muestra, se usó la diálisis en línea con la celda de diálisis de bajo volumen para purificar las muestras antes de inyectarlas en el CI. Como un paso completamente automatizado, las proteínas y las moléculas más grandes se eliminan de la matriz de la muestra, protegiendo la columna y aumentando la vida útil de la columna.
El contenido total de GOS se calculó después de la evaluación automática de datos (software MagIC Net 3.3) según AOAC. En resumen, se determinó la diferencia de galactosa y glucosa entre el Ensayo 1 y el Ensayo 2 (Figura 2), corregido por lactosa inicial y finalmente ajustado a un peso de muestra de 100 g.
A lo largo del curso para adaptar y avanzar en el método estándar de la AOAC, se probaron diferentes variables y finalmente se validaron de acuerdo con los estándares comunes. Todos los detalles se dan en el artículo de acceso abierto. Ziegler et al. [3].
El contenido total de GOS de las diferentes muestras osciló entre 28 y 83 g/100 g con una variabilidad de hasta el 5 % para mediciones de réplicas individuales durante varios días. Se mostró una mayor variabilidad de 6 a 10% para las fórmulas infantiles (datos no mostrados). El mayor contenido de lactosa en tales matrices da como resultado mayores incertidumbres para la determinación del GOS total [3].
En general, las recuperaciones satisfactorias de variabilidad, objetivo y pico (tabla 1), junto con las pruebas de interferencia [2], demostró que el método es valioso y robusto. Con límites de detección (LOD) (DIN 32645) de 0,1 mg/L (galactosa) y 0,2 mg/L (glucosa, lactosa) en solución, se pueden determinar con alta precisión incluso contenidos de GOS totales bajos.
Muestra | GOS totales (n) (g/100 g) | Variabilidad durante n días (RSD en %) | GOS totales objetivo (g/100g) | Recuperación objetivo (%) | Pico promedio 1 (g/100 g) (% de recuperación) | AVG Spike 2 (g/100 g) (% de recuperación) |
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GOS en polvo | 82,6 ± 4,1 (n = 7) | 5,0 | >70 | n / A | n / A | n / A |
bimuno | 75,7 ± 3,0 (n = 7) | 3,9 | 79,7 | 95 | 36,8 ± 1,4 (98%) | 88,4 ± 12,7 (96%) |
Polvo Vivinal | 27,8 ± 0,5 (n = 4) | 1,8 | 28,5 | 98 | 37,8 ± 0,1 (91%) | 48,6 ± 0,1 (91%) |
Como método multicomponente, la cromatografía iónica con detección amperométrica es un método de análisis muy selectivo, sensible y robusto para carbohidratos sin ningún paso de derivatización adicional. En combinación con el tratamiento enzimático, se pueden cuantificar carbohidratos aún más complejos. El método IC-flexiPAD avanzado y validado para el análisis de GOS total beneficia a los analistas con una mayor eficiencia. A través de importantes mejoras en la preparación de muestras, el procedimiento general no solo es más rápido al reducir el trabajo de laboratorio adicional, sino que también se pueden ahorrar reactivos y consumibles, lo que reduce los costos totales de funcionamiento. Esto lo convierte en una valiosa alternativa al Método Oficial 2001.02 de la AOAC.
Los pasos de automatización adicionales (p. ej., dilución en línea Metrohm y calibraciones automáticas) pueden mejorar aún más la eficiencia del método.