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laboratorio 2000novembre 2008
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P ricerca applicata
UUno strumento rivoluzionario per l’analisi
rapida delle proteine che grazie all’utilizzo
della tecnologia iTAGTM permette analisi
più veloci, e risultati più accurati dei metodi
tradizionali. Fra i molteplici e� etti introdotti
dalla globalizzazione, uno dei più controversi è
quello di poter facilmente reperire sui mercati
internazionali ingenti quantitativi di materie
prime e alimenti a prezzi modici, ma la cui
qualità è spesso un punto interrogativo. È
per tale ragione che, sono stati ulteriormente
inaspriti i controlli richiesti alle aziende
alimentari, al � ne di certi� care la sicurezza
e l’integrità dei loro prodotti. Gli ispettori
doganali e le aziende alimentari ricevono
ogni giorno quantitative enormi di grano,
glutine, riso, siero di soia e altri ingredienti di
cui è fondamentale sapere il reale contenuto
di proteine. I laboratori preposti hanno a loro
disposizione metodologie u� ciali, vecchie
di decenni, che richiedono parecchio tempo
per fornire il dato analitico oppure sistemi
rapidi che in pochi minuti sono in grado di
misurare le proteine. Purtroppo, il principio di
funzionamento della maggior parte di questi
strumenti si basa su metodi di misurazione
indiretti, che risalgono al dato analitico
attraverso uno storico oppure tramite calcoli
più o meno complessi.
Come si può facilmente intuire l’uso di additivi,
“camu� ati da proteine”, non può essere
scoperto da strumenti di questo genere, e il
rischio è quello di validare l’immissione sul
mercato di ingredienti alterati o scadenti, a
scapito della salute del consumatore, oltre
che dell’immagine e della credibilità delle
aziende produttrici. La necessità di avere un
metodo a� dabile per la determinazione delle
proteine non è mai stata così fondamentale e
d’attualità come ora.
È di questi tempi, infatti, lo scandalo del
latte in polvere cinese contaminato con la
melamina, i cui danni si sono fatti sentire su
più di 50.000 bambini. Questo fatto gravissimo
fa seguito ad un altro scandalo scoppiato lo
scorso anno negli Stati Uniti, dove centinaia di
cani e gatti sono deceduti a causa di pet food
contaminato da melamina. La melamina è un
composto organico utilizzato nell’industria
plastica, nella produzione di fertilizzanti o
come sostanza ignifuga, la cui ingestione
causa gravi problemi renali. Nella sua forma
in polvere viene aggiunta agli alimenti con
lo scopo di aumentarne fraudolentemente il
contenuto proteico, che risulta così gon� ato.
Tale pratica economicamente vantaggiosa
rispetto all’aggiunta di proteine della soia,
L’analisi delle proteine entra nel XXI secolo
*CEM Italia
Andrea Rota*
Un metodo accurato, rapido e diretto è quello che si va cercando da tempo nella determinazione delle proteine
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del grano o del mais, è ovviamente illegale,
ma quasi impossibile da scoprire con gli
analizzatori di proteine standard che nella
quasi totalità misurano il contenuto totale
d’azoto (quindi anche l’apporto proteico dato
dalla melamina) e non le proteine.
Metodi standard per l’analisi delle proteineGC-MS - La tecnica più accurata per la
misurazione delle proteine coinvolge
tipicamente un’analisi cromatogra� ca seguita
da spettroscopia di massa. Il metodo per
quanto accurato e sicuro è estremamente
costoso, richiede personale quali� cato e un
tempo d’analisi piuttosto lungo.
Kjeldahl/Dumas - L’alternativa più comune
prevede l’impiego di strumenti che attraverso
i metodi Kjeldahl o Dumas determinano
il contenuto totale d’azoto nel campione
e quindi calcolano le proteine in base alla
percentuale d’azoto riscontrata, dando per
assodato che dei 3 costituenti principali di
una matrice alimentare, grassi , carboidrati,
proteine, solo quest’ultime sono una “fonte”
d’azoto. Per diversi anni i chimici hanno
utilizzato queste metodiche, ponendo poca
attenzione al fatto che entrambe non sono in
grado di distinguere se l’azoto misurato è di
origine proteica o non proteica.
A questo si aggiunga il fatto che oltre a
non essere su� cientemente rapide tutte le
strumentazioni basate su queste tecniche
necessitano di sostanze chimiche
aggressive (pericolose), gas
in� ammabili e il loro utilizzo
richiede personale specializzato.
Kjeldahl prevede di scaldare
per diverse ore e a elevate
temperature acido solforico e
un catalizzatore di rame, con
conseguenti procedure di sicurezza
a cui attenersi sia durante l’analisi
che nel successivo smaltimento
dei reattivi utilizzati. Dumas è un
metodo a combustione, quindi
tutto ciò che viene prodotto
dall’incenerimento del campione
deve essere smaltito all’interno dello
strumento stesso. Ciò implica una frequente
manutenzione e pulizia del sistema, che
di� cilmente è in grado di trattare campioni
liquidi o di pesate elevate. NIR - Un’altra opzione
è rappresentata dall’infrarosso, tecnica di
misurazione indiretta che richiede frequenti
calibrazioni. Spesso questi apparecchi, a causa
della loro dipendenza dall’e� etto matrice, sono
impiegati come metodi secondari d’analisi.
Una nuova via Un metodo accurato, rapido e diretto è
quello che si va cercando da tempo nella
determinazione delle proteine. Qualcosa
che sia abbastanza semplice, da poter essere
utilizzato da chiunque, ma nel contempo
accurato e in grado di assicurare l’integrità del
prodotto analizzato. SPRINT™ Rapid Protein
Analyzer o� re tutto ciò — veloce, accurato,
estremamente facile da usare, operativo sia
nei reparto di produzione che in laboratorio
e che utilizza metodi approvati sia AOAC che
AACC. L’accuratezza di SPRINT è identica e a
volte per� no migliore del metodo Kjeldahl
con un tempo medio d’analisi di soli 2 minuti.
Il segreto di tutto ciò sta nel fatto che SPRINT
utilizza la tecnica conosciuta come “protein
La melamina è un composto organico utilizzato nell’industria plastica, nella produzione di fertilizzanti o come sostanza ignifuga, la cui ingestione causa gravi problemi renali.
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P ricerca applicata
tagging”, già utilizzata da diversi anni nel campo
bio-scienti� co. È un metodo diretto che ignora
l’azoto non proteico, e rileva solamente le
proteine del campione.
Cos’è il Protein TaggingLe proteine sono delle catene peptidiche
costituite da sequenze di aminoacidi. Nelle
matrici alimentari, possiamo trovare � no a 20
di� erenti aminoacidi combinati in determinate
sequenze che danno origine a proteine con
funzioni speci� che. Per esempio l’α-Caseina
è una proteina composta da 201 amino acidi,
di cui 15 Arginine, 4 Histidine e 7 Lysine. La
particolarità di questi 3 amino sta nel fatto
che sono gli unici caratterizzati da un elevato
pKa, quindi facilmente isolabili in ambiente
fortemente acido. Questa caratteristica viene
sfruttata dal nuovo sistema CEM SPRINT
che grazie all’impiego di iTAG™, una miscela
acquosa con un gruppo acido, è in grado di
complessare i gruppi basici degli amino acidi.
La medesima soluzione ha un’altra preziosa
caratteristica: un esteso gruppo aromatico
in grado di assorbire la luce a un lunghezza
d’onda di 483 nm. La combinazione di queste
due strutture fa di iTAG™ un agente che si lega
stechiometricamente agli amino acidi basici
ed è facilmente rilevabile utilizzando con un
spettroscopio d’assorbimento. Essenzialmente,
un quantitativo noto di iTAG viene aggiunto
al campione di cui si vuole determinare le
proteine. Legandosi solo con gli amino acidi
basici, iTAG ignora di fatto le eventuali sorgenti
di azoto non proteico. Questa azione chimica
porta a una precipitazione della componente
proteica stessa. A questo punto la soluzione
iTAG debitamente � ltrata viene letta da un
detector e il risultato appare sul display della
macchina, e stampato (con la stampante
integrata nel sistema). Tutto ciò in soli 2-3
minuti.
Risultato indipendente dagli agenti adulteranti Kjeldahl e Dumas sono i metodi maggiormente
utilizzati dalle aziende alimentari. Entrambe le
tecniche come abbiamo visto misurano l’azoto
totale che viene poi convertito, tramite una
formula matematica, nel contenuto teorico
di proteine. Questo signi� ca che qualsiasi
sorgente di azoto, quindi anche gli adulteranti,
viene classi� cata come proteina.
Contaminare un alimento con agenti ricchi
di azoto o “proteine apparenti” (come la
Melamina) è abbastanza semplice, ma con
SPRINT è oggi possibile smascherarlo. La
soluzione iTAG grazie alla sua selettività
attaccherà solo Arginine, Histidine e Lysine,
mentre ignorerà eventuali agenti adulteranti.
Come funzionaIn un’apposito bicchiere viene aggiunto e
pesato circa 1 grammo di campione. Bicchiere
e � ltro vengono, quindi, inseriti nell’apposito
alloggiamento dello strumento. SPRINT
provvederà ad aggiungere la soluzione iTAG
nel bicchiere e a omogeneizzare il campione.
Le proteine combinate con iTAG formano
un complesso indissolubile. Un’aliquota di
soluzione iTAG viene aspirata attraverso il � ltro
in un colorimetro e analizzata. Il risultato viene
poi visualizzato sul display dello strumento.
Tutte le parti che vengono in contatto con
il campione sono usa e getta o in grado di
autopulirsi. La soluzione iTAG è completamente
atossica ed essendo costituita per il 98% da
acqua può essere facilmente smaltita.
Sample ID Kjeldahl Sprint
NFDM Powder 35.33 35.58
NIST Infant Formula 11.17 11.14
Milk, Chocolate 3.27 3.27
Milk 3.27 3.27
Sour Cream Regular 2.85 2.83
Sour Cream Light 5.71 5.7
Ice Cream, Vanilla 3.11 3.13
Ice Cream, Chocolate 3.46 3.41
Plain Yogurt 3.46 3.46
Cheese, Natural Cheddar 23.57 23.64
Cheese, Processed 10.53 10.59
Soy Milk 3.07 3.075
Soy Milk, Chocolate 2.08 2.12
High Fiber Beverage 9.91 9.92
Egg with Butter 10.52 10.57
Whole Egg 10.77 10.74
Franks, Turkey/Pork 9.13 9.2
Franks, Turkey 11.5 11.6
Bologna Chicken/Pork 11.33 11.39
Beer Malt 7.94 7.84
Pet Food, Canned, Moist 10.29 10.30
Kjeldahl Sprint
Glutine di grano
75 75
Glutine di grano con 5% di melamina
87 75
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