KNAUER Wissenschaftliche Geräte GmbH

Sensitive Zuckeranalytik - eine süße Angelegenheit



Zuckeranalytik - ProbeWas steckt in unseren Lebensmitteln? Die Bestimmung von Kohlenhydraten, also Zuckermolekülen, nimmt in der Lebensmittelanalytik eine große Rolle ein. Auch andere Industrien und Forschungsbereiche interessieren sich für die lebenswichtigen Energielieferanten.

Vom therapeutischen Antikörper auf Zuckerbasis bis hin zur kompostierbaren Verpackung aus Zucker. Die Zuckermoleküle finden in vielen Sparten Anwendung. Um die Qualität der Produkte zu gewährleisten, ist die Flüssigchromatographie (HPLC) häufig das Verfahren der Wahl.

Kohlenhydrate werden oft mithilfe der Brechungsindexbestimmung analysiert. Grund dafür ist das fehlende Chromophor. Brechungsindexdetektoren (RID) sind universelle Detektoren, die für viele analytische Aufgaben eingesetzt werden. Sie zeichnen sich durch Robustheit, einfache Handhabung und Kosteneffizienz aus. Eine breite Palette von Proben kann auf diese Weise analysiert werden.

Zuckeranalytik - GerätDer große Nachteil dabei: Sobald der kritische Faktor der Analyse die Empfindlichkeit ist, kann der RID nicht verwendet werden. Im Vergleich zum UV-Nachweis beispielsweise zeichnet sich der RID durch eine geringere Empfindlichkeit aus.

Eine Alternative für den Nachweis von Substanzen ohne Chromophor, die jedoch reduzier- oder oxidierbar sind, ist die elektrochemische Detektion (ECD). Das HPLC-ECD System von KNAUER zeichnet sich dabei durch eine hervorragende Empfindlichkeit und Selektivität aus.

Für die elektrochemische Detektion von Zuckern wird meist eine hochempfindliche elektrochemische Durchflusszelle mit einer Gold-Arbeitselektrode verwendet. Der ECD wird im gepulsten Modus unter Verwendung einer 4-stufigen PAD-Potenzialwellenform betrieben (PAD = Pulsed Amerometric Detection). Die gepulst hintereinander geschalteten unterschiedlichen Potenziale dienen der Aufrechterhaltung der Gold-Elektrode, die im DC-Modus bei konstantem Potenzial sehr schnell verunreinigt würde.

Was genau ist der Unterschied zwischen beiden Detektionsmethoden, wenn man von Empfindlichkeit spricht? Die Abbildung zeigt die Messung eines gemischten Zuckerstandards bei einer Konzentration von 10 µg/mL für jede Komponente (Saccharose, Glucose und Arabinose) auf einem ECD System und bei einer Konzentration von 1 mg/mL auf einem RID System. Alle Analyten weisen eine Basislinientrennung auf. Da die HPLC-Methode bis auf das Detektionsverfahren gleichbleibt, sind auch die Retentionszeiten identisch.

Zuckeranalytik - Diagramm

Die berechneten Ergebnisse für die Nachweisgrenze (LOD), die auf den Werten für Signal und Rauschen basieren, werden zur Berechnung des Empfindlichkeitsunterschieds für beide Nachweisverfahren hinzugezogen. Es zeigt sich, die Empfindlichkeit der ECD-Methode erreicht einen etwa 5.000 mal höheren Wert als die der RID-Methode.

Methoden, die an den RI-Nachweis gekoppelt sind, werden immer dann empfohlen, wenn die Konzentration von Kohlenhydraten in einer Probe hoch genug ist, wie dies bei Lebensmitteln häufig der Fall ist. Wann immer die höchste Empfindlichkeit für den Nachweis kleinster Mengen von Kohlenhydraten erforderlich ist, beispielsweise bei der Detektion von Laktose in als laktosefrei gekennzeichneten Lebensmitteln, sind Methoden, die an den EC-Nachweis gekoppelt sind, zu empfehlen.

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