食品酶法分析

作者: Jvo Siegrist微生物产品经理 ivo.siegrist@sial.com, AnalytiX 第 9 卷,第 2 篇

用于食品分析的酶法具有高度特异性,与其他方法相比,特别是从样品制备的角度来看,可以节省大量时间和成本。我们提供各种方便的试剂盒和试剂,用于快速可靠的酶食品分析。

由于酶法在食品生产中的重要性和质量安全的保证,有许多教科书、国家和国际工业协会和政府机构对该主题都有专门的讨论。与许多其他分析方法一样,酶分析首先用于临床诊断,其后被用于食品成分的测定。酶的高特异性实现了无需复杂的样品制备技术即可在复杂的样品基质中进行分析。这使得酶促食品分析成为一种非常有价值的工具,因为它节省了时间,降低了成本,并提供了独立于样品基质的可靠结果。此外,酶法使用无害试剂,环境友好,可自动进行在线过程监测。

 

 应用程序:碳水化合物和膳食纤维水平

食品和饮料行业的定性和定量分析从质量、储存、营养和安全的角度来说极为重要。某些碳水化合物的水平,如葡萄糖、乳糖、果糖、蔗糖和淀粉,会影响不耐受状况、糖尿病和肥胖。不需要的碳水化合物或其水解产物的存在可能影响制造过程或缩短产品的保质期。它们也可能表明存在微生物污染(如酵母菌)或加工不当(如过热)。对于果汁和葡萄酒,含糖量可变的原料会影响成品的质量,因此应予以监控。

 

Figure 1 Enzyme assay图 1  酶分析

 

类别号 试剂盒 包装尺寸 检测方法和波长
SCA20 蔗糖测定试剂盒 足够用于 ~20 次测定 NADH;340 nm
GAGO20 葡萄糖 (GO) 检测试剂盒 足够用于 ~20 次测定 H2O2; 540 nm
GAHK20 葡萄糖 (HK) 检测试剂盒 足够用于 ~20 次测定 NADH;340 nm
FA20 果糖测定试剂盒 足够用于 ~20 次测定 NADH;340 nm
STA20 淀粉 (GO/P) 检测试剂盒 足够用于 ~20 次测定 H2O2; 540 nm
SA20 淀粉 (HK) 检测试剂盒 足够用于 ~20 次测定 NADH;340 nm
TDF100A 总膳食纤维测定试剂盒 足够进行 ~100 次测定 重量法
TDFC10 总膳食纤维测定对照试剂盒 足够用于 >=10 次测定 重量法
表格 1 酶法检测试剂盒

 

类别号 产品 试剂盒编号所需
258105 硫酸,ACS 试剂 GAGO20, STA20
154938 二甲基亚砜,ACS 试剂 STA20
459844 乙醇,ACS 试剂 STA20, TDF100A
184519 石油醚,ACS 试剂 TDF100A
320110 丙酮,ACS 试剂 TDF100A
S0876 无水磷酸氢二钠 TDF100A
S0751 无水磷酸二氢钠 TDF100A
S2567 氢氧化钠,1.0 M TDF100A
H3162 盐酸,1.0 M TDF100A
表格 2  其他所需试剂

测定膳食纤维是另一项重要的食品分析。建议食用高纤维食物,如水果、蔬菜、坚果和谷物,以治疗或预防便秘、痔疮和憩室炎等疾病。水溶性纤维也有助于降低血液中的胆固醇含量。从化学的角度来看,膳食纤维是一种复杂的有机物质的混合物,包括亲水性化合物,如可溶性和不溶性多糖和不可消化的低聚糖,以及一系列不可溶胀、相对疏水的化合物,如角质素、辛伯素和木质素。验证高含量的膳食纤维食品有助于实现更高质量的分级和访问更高端的产品市场。

 

Figure 2 Natural fruit juice contains dietary fibre and many different sugars
 
图 2  天然果汁含有膳食纤维和许多不同的糖
 
Table 3 Standard Official Methods
 
表格 3  标准官方方法
 

 酶促反应检测原理

测定分析物浓度的酶法通常采用光度法来测量酶催化反应过程中特定产物或底物的浓度变化。使用反应化学计量法测量目标化合物的浓度。

一些常用的酶系统包括:

  • 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 (NADH/NAD+) 辅酶系统
    • 通过监测 340 nm 处吸光度的变化来测量使用 NAD+/NADH 系统的脱氢酶的活性。NADH 在 340 nm 处的吸收率最高,而氧化型 NAD+ 在此波长处不吸收。
  • H2O2 生产(氧化酶/过氧化物酶系统)
    • 氧化酶从分子(如葡萄糖)上裂解 H2O2 ,邻联茴香胺被过氧化物酶和 H2O2 氧化。氧化邻联茴香胺与硫酸反应生成更稳定的粉红色产物,可在 540 nm 处测定。
     

 糖类测定试剂盒

蔗糖、果糖和淀粉的酶法测定试剂盒是基于葡萄糖的酶法测定。第一步是将碳水化合物转化或降解为葡萄糖或葡萄糖衍生物。然后根据两种不同的检测系统测定葡萄糖浓度:葡萄糖氧化酶 (GO) 或己糖激酶 (HK) 结合葡萄糖-6-磷酸脱氢酶反应。

 

葡萄糖 (GO) 分析试剂盒 通过葡萄糖氧化酶 (GO) 和过氧化物酶检测葡萄糖

图 3  葡萄糖 (GO) 分析试剂盒 通过葡萄糖氧化酶 (GO) 和过氧化物酶检测葡萄糖,在 540 nm 处监测。

 

葡萄糖 (HK) 检测试剂盒 通过己糖激酶 (HK) 检测葡萄糖,通过形成 NADH 检测葡萄糖-6-磷酸脱氢酶

图 4  葡萄糖 (HK) 检测试剂盒 通过己糖激酶 (HK) 检测葡萄糖,通过形成 NADH 检测葡萄糖-6-磷酸脱氢酶,在 340 nm 处监测。

Figure 5 Sucrose assay kit Sucrose is hydrolysed to glucose and fructose by invertase.

图 5  蔗糖分析试剂盒 蔗糖被转化酶水解为葡萄糖和果糖。在己糖激酶反应中,葡萄糖和果糖被 ATP 磷酸化。然后通过葡萄糖-6-磷酸脱氢酶将葡萄糖-6-磷酸和 NAD 转化为 6-磷酸葡萄糖酸和 NADH,在 340 nm 处监测。

Figure 6 Fructose assay kit Fructose is phosphorylated by ATP in a reaction catalysed by hexokinase.

图 6  果糖测定试剂盒 果糖在己糖激酶催化的反应中被 ATP 磷酸化。然后通过磷酸葡萄糖异构酶将得到的果糖-6-磷酸转化为葡萄糖-6-磷酸。在 340 nm 处监测葡萄糖-6-磷酸和 NAD 转化为 6-磷酸葡糖酸盐和 NADH。

淀粉(GO/P) 测定试剂盒 淀粉水解为葡萄糖的过程由􀁄-淀粉酶和淀粉转葡糖苷酶催化

图 7 淀粉(GO/P) 测定试剂盒 淀粉水解为葡萄糖的过程由􀁄-淀粉酶和淀粉转葡糖苷酶催化。葡萄糖再经葡萄糖氧化酶转化为葡萄糖酸和 H2O2;在 540 nm 处通过过氧化物酶反应检测 H2O2(与原始淀粉浓度成比例)。

淀粉 (HK) 分析试剂盒 淀粉水解为葡萄糖的过程由淀粉葡糖苷酶催化

 图 8  淀粉 (HK) 分析试剂盒 淀粉水解为葡萄糖的过程由淀粉葡糖苷酶催化。在己糖激酶催化的反应中,葡萄糖被 ATP 磷酸化。6-磷酸葡萄糖和 NAD 转化为 6-磷酸葡萄糖酸盐和 NADH;在 340 nm 处检测 NADH(与原始淀粉浓度成比例)。

 

总膳食纤维测定试剂盒

总膳食纤维含量通过酶法和重量法联合测定。干燥无脂食品的样品用热稳定的淀粉酶糊化,然后用蛋白酶和淀粉葡糖苷酶进行酶消化,以去除样品中的蛋白质和淀粉。加入乙醇沉淀可溶性膳食纤维。然后将残余物过滤并用乙醇和丙酮洗涤。干燥后,残渣称重。一半样品分析蛋白质,另一半灰化。总膳食纤维等于残渣重量减去蛋白质和灰分的重量。

Figure 9 Flow chart of Total dietary fibre assay kit

 图 9  总膳食纤维测定试剂盒流程图

 我们的网站上提供了我们所有酶分析试剂盒的附加信息和说明公告。

 

 材料

     


 参考文献

  1. Trowell, H. Definitions of Fibre. The Lancet 1974, 303 (7856), 503.
  2. Trowell, H., Southgate, D. A.; Wolever, T. M. S.; Leeds, A. R., Gassull, M. A.; Jenkins, D. A. Dietary Fibre Redefined. The Lancet, 1976, 307 (7966), 967.
  3. Van Soest, P.J. and McQueen, R.W. The chemistry and estimation of fiber. Proc. Nutr. Soc.1973, 32, 123–130.
  4. Official Methods of Analysis of AOAC International, 16th Edition, Volume II, Section 45.4.07, Method 985.29 (1997).
  5. Matissek, R.; Schnepel, F.; Steiner, G. Lebensmittelanalytik. 2nd Edition (1992), p.397.