Alimenti e mangimi sono costituiti da composti chimici che contengono amminoacidi essenziali per la crescita e la nutrizione. L’analisi del contenuto di amminoacidi è importante per garantire una corretta alimentazione. Tuttavia, questi prodotti sono fabbricati in processi in massa. Come per la produzione farmaceutica, i processi in massa possono variare nel loro output durante un’analisi di produzione. È necessario prestare attenzione a ciò che costituisce un campione rappresentativo. In genere è necessaria una strategia di sottocampionamento. L’analisi degli amminoacidi di questi prodotti richiede più approcci per analizzare correttamente i campioni per quanto riguarda la composizione proteica totale. Poiché gli alimenti e i mangimi sono prodotti in massa e contengono componenti non proteici, si raccomanda l’idrolisi liquida.
Nota: gli amminoacidi contenenti zolfo (cisteina e metionina) e l’amminoacido triptofano non sono stabili nell’idrolisi acida standard. Per analizzare efficacemente questi amminoacidi possono essere impiegate metodologie alternative.
In questa sezione presentiamo tre diverse procedure di idrolisi:
Quando si analizzano gli amminoacidi legati alle proteine, i legami peptidici devono essere scissi per liberare gli amminoacidi destinati all’analisi (Figura 1). Affinché i campioni di proteine del mangime vengano idrolizzati, è necessario tenere in considerazione il pH del campione e la presenza di solidi. Come accennato nelle sezioni precedenti, la velocità o l’entità dell’idrolisi variano a seconda degli amminoacidi presenti nelle proteine. Ciò è particolarmente vero per le proteine legate nei materiali alimentari. Come in ogni metodo di idrolisi, i parametri selezionati devono essere il risultato di un’attenta sperimentazione.
Nell’analisi dei mangimi, è necessario tenere presenti tre fattori di preparazione del campione:
Il mangime in granuli e campioni simili non sono normalmente uniformi. Per renderli il più uniformi possibile, i campioni devono essere ridotti in polvere fine. I campioni ad alto contenuto di grassi possono essere sgrassati con procedure standard prima della macinazione finale. Una polvere fine consente un’efficace idrolisi delle proteine nel mangime. Il metodo AOAC (4.1.11, 994.12b, J.AOAC Int. 88, 2005, Amino Acid Analysis of Feeds) richiede che il campione di test venga macinato fino a quando non passa attraverso un setaccio da 0,25 mm o 60 mesh (dimensioni delle particelle 250 µm).
Il metodo AOAC per l’analisi degli amminoacidi nei mangimi consiglia di utilizzare il seguente calcolo per determinare la quantità di campione da utilizzare nell’analisi dei mangimi.
Calcolare la quantità approssimativa di porzione per test da utilizzare come segue:
Ws = 1000/Ns
in cui Ns = contenuto di azoto della porzione per test (%) e Ws = peso del materiale di test equivalente a 10 mg di contenuto di azoto (mg).
In generale, questo valore è compreso nell’intervallo 100-1000 mg di materiale per ciascun campione analizzato.
Come notato in precedenza, è necessario un eccesso ponderale di acido per un’idrolisi efficace dei campioni di proteine. I mangimi non sono diversi. Tuttavia, a differenza dell’eccesso di 100 volte discusso nella sezione 2.1.2, il rapporto tra peso dell’acido aggiunto e peso del campione varia da 50 a 500 volte nel metodo AOAC 994.12. Questo intervallo e la presenza di particelle non proteiche sfuse nei mangimi indicano la necessità di un attento studio di determinazione dell’intervallo prima dell’uso in routine per l’analisi dei mangimi.
L’uso di uno standard interno (IS) compensa al meglio l’idrolisi variabile dei singoli amminoacidi del campione. Waters consiglia di utilizzare la norvalina (Nva) come IS per AccQ•Tag Ultra su UPLC e l’acido alfa-amminobutirrico (AABA) o la norleucina per AccQ•Tag su HPLC. Lo standard interno consigliato nel metodo AOAC 994.12 per l’analisi dei mangimi è la norleucina. È necessario prestare attenzione quando si sceglie un IS per assicurarsi di ottenere le risoluzioni desiderate tra i picchi degli amminoacidi nella cromatografia.
La letteratura contiene una varietà di metodi che possono essere adattati all’analisi degli amminoacidi nei mangimi. Il metodo qui presentato è un adattamento del metodo 994.12 AOAC Amino Acids in Feeds.
Tampone sodio citrato, pH 2,20
Standard interno
La cisteina e la metionina sono amminoacidi critici nell’analisi delle materie prime per mangimi; entrambe limitano la crescita degli animali che consumano il mangime. Poiché le condizioni di idrolisi acida standard non funzionano per questi amminoacidi specifici, in genere viene eseguita un’ossidazione alternativa con acido performico. Questo approccio converte la cisteina e la cistina in acido cianurico e la metionina in metionina sulfossido (Figura 3). I campioni possono quindi essere idrolizzati con acido e derivatizzati in modo efficace.
In letteratura sono disponibili più versioni dell’ossidazione con acido performico. Anche se i processi complessivi sono simili, le specifiche differiscono. Questa guida presenta due procedure da utilizzare come possibile punto di partenza. Il primo metodo è tratto da AOAC 994.12. Il secondo è un metodo alternativo basato su MacDonald et al, 1985. Un’attenta valutazione e ottimizzazione sono necessarie prima di impegnarsi in un approccio specifico.
Tampone sodio citrato, pH 2,20
6. Il campione è pronto per essere preparato per la derivatizzazione.
Nota: la letteratura contiene molti riferimenti diversi per questo saggio. Nessuno di questi concorda sulle quantità di acido performico e bromuro di idrogeno o sulla temperatura di evaporazione. La modifica delle quantità e/o della temperatura inciderà sul tempo di evaporazione nella fase 7.
Nelle condizioni standard di idrolisi acida, il triptofano (Trp) è instabile e non può essere analizzato in modo efficace. L’idrolisi alcalina è un metodo alternativo per il rilascio e l’analisi di questo amminoacido presente nei mangimi. Questo metodo utilizza 4,2 M NaOH per idrolizzare la proteina. Un vantaggio di questo metodo è il fatto che al termine non è necessario alcun passaggio di derivatizzazione. È sufficiente l’analisi strumentale che utilizza la rivelazione UV a 280 nm.
La procedura qui presentata è un adattamento del metodo AOAC 988.15 Tryptophan in Foods and Food and Feed Ingredients.
Nota: a questo punto è possibile sottoporre un’aliquota del surnatante all’analisi UV (289 nm), senza derivatizzazione.
Guida Completa all’Idrolisi e all’Analisi degli Amminoacidi
Idrolisi di Proteine e Peptidi Purificati
Idrolisi di Campioni di Alimenti e Mangimi
Funzionamento del Reattore a Microonde CEM Discover SP per l’Idrolisi degli Amminoacidi
Derivatizzazione degli Amminoacidi con le Chimiche Waters AccQ•Tag