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Análisis sensible de azúcares con la detección CLAR-Electroquímica

insights from industryDr, Kristin FolmertApplication & AcademyKnauer

Una entrevista con el Dr. Kristin Folmert, uso y academia, Knauer

Dé por favor una reseña del análisis del azúcar con la detección CLAR-electroquímica.

Los hidratos de carbono tales como azúcares son una clase importante de las substancias para el metabolismo, biología estructural y producción energética de células. Por lo tanto, también desempeñan un papel fundamental en ciencia farmacéutica, biológica y de la alimentación. Además, una manera progresiva de ciencia se orienta hacia la producción energética en naturaleza del azúcar e intenta producir los combustibles modernos, verdes de las materias primas biológicas. Con nuestro sistema dedicado de AZURA HPAEC desarrollamos métodos para soportar estos brazos importantes de la ciencia con la resolución ultraalta y el analytics seguro.

Haber de imagen: qoppi | Shutterstock

Los hidratos de carbono son ácidos débiles con valores del pKa entre 12 y 14. Por lo tanto, pueden ionizar totalmente o parcialmente bajo condiciones básicas con pH >12. Debido a estas condiciones duras, solamente las olumnas poliméricas del intercambio de aniones son convenientes para el análisis del hidrato de carbono. El tiempo de retención con AZURA HPAEC se correlaciona inverso con valor del pKa y aumenta importante con el peso molecular del hidrato de carbono.

¿Cómo la detección electroquímica difiere de otros métodos de detección? ¿Cuáles son las ventajas y las limitaciones de usar la detección electroquímica?

Los métodos de detección mas comunes de la cromatografía líquida son ULTRAVIOLETA, PAPÁ, fluorescencia y detección del ms. Sin embargo, la mayoría de los hidratos de carbono no tienen grupos del cromóforo y por lo tanto no se pueden descubrir por métodos de la amortiguación o de la espectroscopia de emisión. Para utilizar una de estas técnicas populares un paso de la derivatización antes o después de la olumna sería necesario. Esto requeriría el revelado especial del equipo y del método. Esta derivatización también empeora a menudo la resolución de la separación. La detección del ms, por otra parte, es muy de alto coste. Además, los disolventes usados para la separación del LC del azúcar no son a menudo fáciles evaporar y así hacer la detección de alta resolución difícil.

Un detector del índice de refracción (RI) es una opción a los métodos mencionados, que es también muy fácil de utilizar y barata comprar. Sin embargo, los detectores de RI son no específicos en su detección y tienen una sensibilidad importante más inferior y así límites de detección peores (LOD) comparados a los otros métodos de detección.

Otra opción es detección con un detector evaporativo de la dispersión luminosa (ELSD). El ELSD es más sensible que HABER LIBRADO, pero aún menos sensible que la detección electroquímica (ECD). El revelado del método con un ELSD es muy simple mientras el eluyente sea más fácil de evaporarse que los analitos. Sin embargo, para ELSD un constante, la corriente altamente pura del nitrógeno es necesario, que hace el uso muy costoso.

ECD se aprovecha del hecho de que los hidratos de carbono están presentes en la solución en un equilibrio redox. La amperimetría utiliza este hecho para la detección cuantitativa altamente sensible. Una corriente de la electrólisis se mide en un electrodo de trabajo bajo potencial electroquímico pulsado. La corriente de la electrólisis es proporcional a la concentración de analito oxidado/reducido. Dependiendo del analito, la sensibilidad de ECD puede ser 1.000 a 5.000 veces más arriba comparadas a la detección de RI. Por otra parte, la detección de RI es mucho más fácil de utilizar, no requiere tales veces largas del equilibrio y la célula de medición es menos sensible a los cambios en el método. Sin embargo, el SenCell sensible en el ECD tiene la ventaja que su volumen se puede adaptar individualmente a las condiciones analíticas y hasta preparatorias del método del LC.

Dé por favor una reseña del sistema del HPLC-ECD de Knauer. ¿Qué características este sistema ofrece a los investigadores?

El sistema de AZURA HPAEC se compone de los módulos del bioinert que no tienen ninguna superficie del metal o del cristal en contacto con el eluyente para prevenir la formación de iones de interferencia. Nuestros usos del hidrato de carbono fueron realizados con un muestreador automático que puede enfriar las muestras y una bomba del LPG (gradiente de presión inferior, cuaternarios). Sin embargo, el utilizador puede elegir entre diversas bombas del bioinert y los métodos de la inyección según sus necesidades. El corazón del sistema es el detector electroquímico de AZURA ECD 2,1. El detector puede templar la célula de medición para garantizar la robustez del método. Al mismo tiempo la olumna se puede embridar en el detector. Así, el detector es también un termostato de la olumna. Esto reduce el volumen muerto y previene gradientes de temperatura. Diversos tipos de la célula de flujo pueden ser utilizados, que es especialmente importante si usted quiere cambiar entre la amperimetría pulsada y constante como método de detección para diversos usos. Las habitaciones de la célula de flujo del oro de SenCell HyRef mejores para los hidratos de carbono. El volumen de esta célula de flujo altamente sensible es variable muy fácil y permite que el utilizador optimice perfectamente su método. Otras ventajas de esta célula de flujo son su longevidad y limpieza fácil, que tarda solamente algunos minutos. Aquí KNAUER tiene ventajas sin obstrucción hacia sistemas competitivos comparables.

¿Qué hace el sistema del HPLC-ECD de Knauer tan sensible a la detección y a la selección de substancias oxidables y reducibles?

Primero, cualquier analito que pueda ser oxidado o ser reducido es un candidato a la detección electroquímica. La amperimetría clásica trabaja discontinuo: llenando el reactor, la medición o la titulación, vaciando el reactor, limpieza, regenerando, medición siguiente y así sucesivamente. Eso significa que no puede ser utilizada conjuntamente con la separación de la CLAR. El sistema de la cromatografía del análisis del azúcar de KNAUER utiliza la detección amperimétrica pulsada (PAD) incluyendo la regeneración del electrodo, requerida para la detección del azúcar. Usando un volumen de medición muy pequeño de la célula, esta técnica habilita mediciones rápidas en solamente 500 milisegundos. Para realizar la sensibilidad más alta de la detección, una configuración trielectródica se utiliza que consiste en un electrodo de trabajo, un electrodo de referencia y un electrodo auxiliar. El electrodo auxiliar se guarda en exacto el mismo potencial que el electrodo de referencia vía una abrazadera de voltaje, compensando cualquier efecto de polarización que pudiera ocurrir en los electrodos. Así como el volumen extremadamente pequeño de la célula del SenCell, que se puede variable ajustar entre 0 a 300 NL, el AZURA ECD 2,1 se adapta muy bien incluso para los usos de la CLAR (U).  

forma de onda potencial de la ALMOHADILLA de 4 pasos para la detección de monosacáridos y de otros hidratos de carbono. La detección de la muestra ocurre durante el tsample destacado del plazo.

forma de onda potencial de la ALMOHADILLA 4-step para la detección de monosacáridos y de otros hidratos de carbono. La detección de la muestra ocurre durante el plazo destacado T.sample

¿Dónde el análisis del hidrato de carbono se utiliza dentro de industria y por qué es importante haber conocido niveles del azúcar en los productos se producen que?

Mono y los polisacáridos, es decir las diversas clases de azúcares, sea extremadamente versátil en sus propiedades. Debido a su solubilidad de agua, tienen buena biodisponibilidad y son generalmente no tóxicas. En la industria farmacéutica, el azúcar no sólo se utiliza como ingrediente activo pero también como rellenador en tablillas o como añadido en jugos. En la industria alimentaria, los azúcares se utilizan como edulcorante pero también como estabilizador bajo la forma de almidón. Hay apenas cualquier comida que no contenga una cierta forma del azúcar. Los fabricantes en las industrias farmacéuticas y alimentarias deben ofrecer la información precisa en la naturaleza y la composición de los ingredientes. Con este fin, los métodos analíticos son importantes que pueden cuantificar todos los tipos de azúcares muy sensible y seguro. Otras substancias que se pueden también analizar en la misma manera y que son interesantes para la industria son por ejemplo aminoglycosides, alcoholes alifáticos, aminoácidos y glicoproteínas.

¿Considerando específicamente el sector de los productos alimenticios y de las bebidas, cómo se puede el sistema del HPLC-ECD de Knauer utilizar para determinar diversos azúcares, por ejemplo separando la glucosa, la fructosa y la lactosa?

Para distinguir la glucosa, la fructosa y la lactosa de uno a es básicamente muy simples. La llave es la olumna y el método correctos. Las olumnas normalmente de intercambio iónico se utilizan para el análisis del azúcar. Conjuntamente con la detección electroquímica, el cuidado se debe por supuesto tomar para asegurarse de que el material de la olumna es también estable en el estado básico. Por ejemplo, la olumna del Na de Eurokat, que también se modifica con la solución del hidróxido de sodio, se recomienda aquí.

El valor nutritivo, como propiedades fisicoquímicas de comidas tales como dulzor, aspecto, estabilidad y textura depende del tipo y de la concentración de los actuales hidratos de carbono. Para muchas preguntas en la industria alimentaria, sin embargo, la detección con un detector de RI es suficiente. En algunos casos, por ejemplo, la UE o el FDA prescribe los valores límites muy inferiores que deben ser declarados y entonces el detector de AZURA ECD 2,1 es la opción correcta. Uno de esos ejemplos es lactosa en productos sin lactosa. El límite de detección prescrito de 10 mg/100 g se alcanza así fácilmente y, con un LOD de 1,5 µg/100 g, lejos abajo. Esto da el fabricante y al usuario final el seguro necesario.

Curva de calibración para las concentraciones de la lactosa en el rango de 2,18 μg/100g a 109,00 μg/100 G.

Curva de calibración para las concentraciones de la lactosa en el rango de 2,18 μg/100g a 109,00 μg/100 G.

¿Por qué es el análisis sensible de azúcares importante para la industria farmacéutica?

Hay ingredientes activos a base de azúcar efectivos numerosos. Por ejemplo, los antibióticos nuevos de los oligómeros del azúcar son interesantes, o cuando el azúcar se utiliza conjuntamente con otras moléculas como los lípidos o las proteínas para obtener las nuevas clases de ingredientes activos. Por ejemplo, las glicoproteínas, los glicolípidos, y los proteoglycans son determinado potentes. La combinación de proteínas con los azúcares puede, por ejemplo, aumentar biodisponibilidad o perfeccionar metabolismo. Un método analítico de alta resolución es determinado importante para vigilar las concentraciones inferiores de substancias activas en el organismo o para determinar productos metabólicos.

¿Cómo el análisis sensible del azúcar afecta la producción y la refinación del combustible biológico?

En tiempos de crisis del clima y de la escasez de materias primas, la investigación está buscando las nuevas opciones para los combustibles efectivos verdes. Hasta ahora, los combustibles biológicos se han producido sobre todo de grano o de maíz y están por lo tanto en competición con la producción alimentaria. Además de fleco y de residuos orgánicos, el foco está en el desecho de madera como fuente alternativa de la materia prima para la producción del combustible biológico. Sin importar la fuente, las biomasas, ricas en celulosa, siempre térmicamente o químicamente se analizan y después fermentado enzimático para obtener azúcares más inferiores o monoméricos. En el caso de la madera, se producen el fucose de los azúcares, la ramnosa, la arabinosa, la galactosa, la glucosa, la xilosa y la manosa así como el ácido galacturónico del ácido de los ácidos del azúcar y glucurónico. Una evaluación cuantitativa de los productos de la descomposición es crucial para la evaluación de proceso para calcular la eficacia de la utilización de la materia prima. Esto es porque la proporción de diversos hidratos de carbono es directamente proporcional al rendimiento del bioetanol generado de estos azúcares en el paso siguiente. Además de la confiabilidad del método analítico para la investigación de los azúcares de madera con la detección electroquímica, que describimos en un uso (el https://www.knauer.net/en/sensitive-and-selective-analysis-of-wood-sugars-and-uronic-acids-for-biofuel-research-with-electrochemical-detection/a24748), el uso de eluyentes acuosos también habla para el uso en este campo de la investigación muy ecológico.

Cromatógrama de una mezcla estándar que contiene 0,1 mg/ml fucose (1), ramnosa (2), arabinosa (3), galactosa (4), glucosa (5), xilosa (6), manosa (7), ácido galacturónico (8) y ácido glucurónico (9). Y un zoom en los picos para los ácidos urónicos.

Cromatógrama de una mezcla estándar que contiene 0,1 mg/ml fucose (1), ramnosa (2), arabinosa (3), galactosa (4), glucosa (5), xilosa (6), manosa (7), ácido galacturónico (8) y ácido glucurónico (9). Y un zoom en los picos para los ácidos urónicos.

¿Cuál es el futuro de HPLC-ECD y de los sistemas de análisis del hidrato de carbono de KNAUER?

En el momento que estamos probando diversa olumna pulsa para aumentar la variedad de métodos para nuestro sistema de AZURA HPAEC. También estamos explorando nuevos campos del uso. Los glutamatos, cortisones o añadidos polifenol-basados, por ejemplo, serían interesantes para la industria alimentaria. Para la industria farmacéutica, por ejemplo, los aminoglycosides son un tema interesante para la investigación de los antibióticos que se puede dirigir bien con la detección electroquímica.

¿Dónde pueden los programas de lectura encontrar más información?

Por ejemplo, hemos fijado una sección del Q&A en nuestro homepage donde los utilizadores pueden encontrar respuestas lo más frecuentemente a las preguntas hechas sobre los métodos, la amperimetría y el sistema (https://www.knauer.net/en/Support/FAQ/Detection?utm_source=DNL&utm_medium=email&utm_campaign=DNL109_2019-12#ECD). Para el sistema y el hidrato de carbono el tema también fue dedicado una paginación separada donde usted puede leer un poco más sobre él (https://www.knauer.net/en/Food-Analysis/HPLC_ECD_Saccharides_Applications). Y por supuesto, tenemos varias notas de uso sobre nuestro homepage sobre análisis del azúcar con diversas clases de detectores y por supuesto con la detección electroquímica (https://www.knauer.net/en/Applications/applications-start).

Sobre el Dr. Kristin Folmert

El Dr. Kristin FolmertEl Dr. Kristin Folmert estudió química en el Freie Universität Berlín y recibió a su master en ciencias en 2012. Ella entonces terminó su disertación en el FU Berlín hasta el 2017 con el foco en el análisis de agregar los péptidos y las moléculas photoresponsive. Desde 2018 ella ha estado trabajando para KNAUER Wissenschaftliche Geräte GmbH en los usos y el departamento de la academia. Ella las tareas incluye el revelado del método de la CLAR, estudios de viabilidad y la representación regular de KNAUER en los comercios justos y las conferencias. Ella es también muy activa como instructor en la academia de Knauer.

Citations

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    KNAUER Wissenschaftliche Geräte GmbH. (2020, January 23). Análisis sensible de azúcares con la detección CLAR-Electroquímica. News-Medical. Retrieved on May 10, 2021 from https://www.news-medical.net/news/20200123/Sensitive-Analysis-of-Sugars-with-HPLC-Electrochemical-Detection.aspx.

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