Constituents
آزمایش‌های آنزیمی برای آنالیز مواد غذایی
آزمایش‌های آنزیمی ابزارهای تحلیلی ضروری هستند که برای تعیین قندها، اسیدها، الکل‌ها و سایر اجزای غذایی در طیف وسیعی از محصولات، از جمله آبمیوه‌ها، شراب، آبجو، لبنیات، تخم‌مرغ و گوشت استفاده می‌شوند. این آزمایش‌ها به لطف استفاده از آنزیم‌های با کیفیت بالا که اندازه‌گیری‌های دقیق و صحیح را تضمین می‌کنند، حتی در ماتریس‌های پیچیده نیز بسیار اختصاصی و مؤثر هستند. نتایج این سنجش‌های آنزیمی با استفاده از اسپکتروفتومتر اندازه‌گیری می‌شوند و این فرآیند می‌تواند برای کارایی بیشتر، خودکار شود.
اعتبارسنجی و تأیید توسط سازمان‌های بین‌المللی
روش‌های آنزیمی متعددی توسط سازمان‌های بین‌المللی پیشرو اعتبارسنجی یا تأیید شده‌اند که قابلیت اطمینان و استاندارد بودن آنها را در تجزیه و تحلیل مواد غذایی تضمین می‌کند. مهمترین این سازمان‌ها عبارتند از:
- انجمن شیمیدانان تحلیلی آمریکا (AOAC)
- کمیته استانداردسازی اروپا (CEN)
- فدراسیون بین‌المللی لبنیات (IDF)
- فدراسیون بین‌المللی تولیدکنندگان آبمیوه (IFU)
- سازمان بین‌المللی استانداردسازی (ISO)
- سازمان بین‌المللی شراب (OIV)
سیستم‌های جامع آزمایش برای آنالیزهای آنزیمی
ما طیف متنوعی از سیستم‌های آزمایش برای آنالیزهای آنزیمی، از جمله روش مرجع شناخته‌شده بین‌المللی “Yellow Line” ساخت شرکت Roche، ارائه می‌دهیم. خطوط تولید ما همچنین شامل سری Enzytec™ – “عمومی”، “رنگی”، “استاندارد” و “مایع” – و همچنین کیت‌های آزمایشی طراحی‌شده برای آنالایزرهای بیوشیمی RIDA®CUBE SCAN و Pictus 500 است که به راحتی در محل قابل استفاده هستند.
اهمیت تعیین اسید
تعیین میزان اسیدهای آلی مانند اسید سیتریک، اسید لاکتیک و اسید استیک در تولید نوشیدنی‌هایی مانند شراب و آبجو بسیار مهم است. برخی از اسیدها می‌توانند محصول را خراب کنند، برخی دیگر به عنوان افزودنی استفاده می‌شوند و برخی دیگر به عنوان شاخص‌های مهم کیفیت عمل می‌کنند. درک نقش این اسیدها در تولید مواد غذایی برای حفظ کیفیت و ایمنی محصول ضروری است. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد اهمیت آنها در تولید مواد غذایی، روی یکی از اسیدهای زیر کلیک کنید.
اسید استیک یک آنالیت متابولیک مهم، محصول نهایی فرآیندهای تخمیر و محصول اکسیداسیون استالدهید و اتانول است. تعیین اسید استیک به ویژه در صنعت شراب سازی اهمیت دارد: به عنوان یک ترکیب حسی، در مقادیر کم طعم و پیچیدگی را افزایش می‌دهد، اما در غلظت‌های بالا شراب را خراب می‌کند. اسید استیک جزء اصلی “اسیدهای فرار” در شراب است و در کل فرآیند شراب سازی اندازه‌گیری می‌شود. سرکه تقریباً 3 تا 9 درصد حجمی اسید استیک دارد و ارزش پولی این محصول را تعیین می‌کند. اسید استیک همچنین در تولید مواد غذایی به عنوان نگهدارنده (E260) و بهبود دهنده طعم استفاده می‌شود. بنابراین، در طیف وسیعی از محصولات غذایی مانند آبجو، نان و محصولات نانوایی، مواد پخت و خمیر ترش، لبنیات، ماهی، محصولات میوه و سبزیجات، گوشت، سس کچاپ، سس مایونز، ترشیجات مخلوط، نمک و ادویه، سس‌ها و چاشنی‌ها، سس سویا، چای و سرکه و همچنین در خوراک دام و داروسازی آزمایش می‌شود.
اسید اسکوربیک L (ویتامین C) یک ترکیب آلی طبیعی با خواص آنتی‌اکسیدانی است و به طور گسترده در میوه‌ها و سبزیجات یافت می‌شود. تعیین کمی آن به ویژه در تولید شراب، آبجو، شیر، نوشابه و آبمیوه‌ها اهمیت دارد، جایی که می‌تواند یک شاخص کیفیت باشد. با توجه به نقش اساسی در رژیم غذایی انسان، اسید اسکوربیک L (E300) و مشتقات نمک (E301-303) معمولاً به عنوان افزودنی‌های غذایی استفاده می‌شوند و مزیت اضافی آن خواص آنتی‌اکسیدانی و طعم‌دهنده آنهاست. در صنعت شراب، اسید اسکوربیک L می‌تواند برای جلوگیری از اکسیداسیون شراب اضافه شود. در تولید آبجو، اسید اسکوربیک L و نمک‌های آن آنتی‌اکسیدان‌های کارآمدی هستند و تأثیر مثبتی بر عطر، طعم و پایداری دارند. در صنعت گوشت، اسید اسکوربیک L به عنوان یک عامل قرمزکننده و یک آنتی‌اکسیدان استفاده می‌شود. اسید اسکوربیک L همچنین در صنعت داروسازی و به عنوان افزودنی در خوراک دام استفاده می‌شود. اگر اسید اسکوربیک L در تولید مواد غذایی اضافه شود، باید میزان آن کنترل شود.
اسید سیتریک یک متابولیت بسیار مهم در حیوانات، گیاهان و میکروارگانیسم‌ها است. این اسید شناخته‌شده‌ترین اسید میوه است و به مقدار زیادی، مثلاً در مرکبات (تقریباً 10 گرم اسید سیتریک در هر لیتر آب پرتقال) وجود دارد. اسید سیتریک به صورت بیوتکنولوژیکی در مقیاس وسیع به عنوان یک افزودنی غذایی (E330) تولید می‌شود. اسید سیتریک به عنوان نگهدارنده (اسیدی‌کننده) برای مواد غذایی یا آرایشی، به عنوان عامل کی‌لیت‌ساز برای فلزات (مثلاً برای آهن در شراب)، به عنوان امولسیفایر (مثلاً در تولید پنیر فرآوری شده) و به عنوان عامل طعم‌دهنده در تولید نوشیدنی‌های غیرالکلی و آب‌نبات‌ها استفاده می‌شود. همچنین جزئی از بسیاری از داروها و پودرهای شستشو است.
اسید فرمیک به عنوان یک متابولیت در بسیاری از واکنش‌های بیوشیمیایی وجود دارد، اما غلظت آن همواره بسیار کم است. این محصول اکسیداسیون متانول و فرمالدئید است. از آنجایی که اسید فرمیک در غلظت‌های پایین هم اثر باکتری‌کشی و هم اثر قارچ‌کشی دارد، می‌تواند به عنوان نگهدارنده مواد غذایی مورد استفاده قرار گیرد. کپک‌ها تمایل دارند اسید فرمیک را به عنوان یک متابولیت تولید کنند. از این رو، تعیین اسید فرمیک می‌تواند نشانه‌ای از خواص، مثلاً درجه تجزیه، نمونه‌ها باشد. اسید فرمیک به مواد خطرناک در تولید مخمر تعلق دارد. اسید فرمیک یک محصول جانبی در تخمیر اسید استیک در تولید سرکه است و همچنین بخشی از “اسیدهای فرار” در شراب است.
اسید گلوکونیک به طور طبیعی در میوه، عسل و شراب، و همچنین در گوشت یا لبنیات وجود دارد. به عنوان یک افزودنی غذایی (E574)، تنظیم کننده اسیدیته است. همچنین در محصولات تمیز کننده که رسوبات معدنی را در خود حل می‌کنند، استفاده می‌شود. این اسید طعم ترش اما طراوت بخشی به شراب می‌دهد. در صنعت شراب سازی، انگورهای آلوده به بوتریتیس سطح بالایی از این اسید را نشان می‌دهند که می‌تواند به 1-2 گرم در لیتر برسد. D-گلوکونو-δ-لاکتون در ارتباط با D-گلوکونیک اسید، به عنوان مثال در شراب، یافت می‌شود و همچنین به طور گسترده در صنایع غذایی (ماست، پنیر کاتیج، نان، شیرینی، گوشت و سوسیس) برای کنترل اسیدیته استفاده می‌شود.
اسید ال-گلوتامیک (ال-گلوتامات)، یکی از 20 اسید آمینه رایج، به طور طبیعی در غذاهایی مانند پنیر، شیر، گوشت، ماهی، ذرت، گوجه فرنگی، قارچ، سویا و چغندر قند وجود دارد. آگاهی از محتوای ال-گلوتامات به عنوان مثال در رسیدن گیاهان، در جگر مورد استفاده برای تولید غذای انسان و در کنترل رسیدن پنیر مورد توجه است. اسید ال-گلوتامیک یکی از اجزای اصلی طعم دهنده مواد غذایی است (مونوسدیم گلوتامات؛ MSG). گلوتامات یک آلرژن است. استفاده بیش از حد از MSG به عنوان یک افزودنی غذایی (E621) ممکن است منجر به علائم “سندرم رستوران چینی” شود.
افزایش محتوای D-3-هیدروکسی بوتیریک اسید در تخم مرغ‌ها را می‌توان 6 روز پس از لقاح مرغ‌ها تشخیص داد. این افزایش حتی پس از مرگ جنین نیز ادامه می‌یابد. بنابراین، D-3-هیدروکسی بوتیریک اسید یک شاخص معمول برای تخم مرغ‌های لقاح یافته و جوجه کشی شده تا 10 میلی‌گرم در کیلوگرم (حد مجاز) است و می‌تواند تا 800 میلی‌گرم در کیلوگرم در تخم مرغ‌های به شدت فاسد برسد. در تخم مرغ و محصولات نانوایی، سطح هیدروکسی بوتیریک اسید نشان دهنده میزان تازگی تخم مرغ‌ها هنگام استفاده است.
اسید D-ایزوسیتریک بخشی از چرخه اسید سیتریک است و از این رو در همه حیوانات و گیاهان وجود دارد. میزان آن معمولاً بسیار کم است. تعیین اسید D-ایزوسیتریک در تجزیه و تحلیل آب میوه‌ها (به ویژه آب پرتقال) برای تشخیص افزودنی‌های غیرمجاز (به عنوان مثال اسید سیتریک) اهمیت پیدا کرده است. نه تنها حداقل مقدار اسید D-ایزوسیتریک در آب میوه‌ها مورد توجه است، بلکه نسبت اسید سیتریک به اسید D-ایزوسیتریک نیز مهم است: نسبتی که خیلی بالا باشد نشان دهنده افزودن اسید سیتریک است. به عنوان مثال، در آب پرتقال اصل، نسبت اسید سیتریک به اسید D-ایزوسیتریک معمولاً کمتر از ۱۳۰ است و مقدار بالاتر ممکن است نشان دهنده تقلب در آب میوه باشد. از میزان اسید D-ایزوسیتریک در محصولاتی که حاوی آب پرتقال هستند نیز می‌توان برای محاسبه محتوای آن استفاده کرد، به عنوان مثال در نوشیدنی‌های غیرالکلی که روی برچسب بطری آنها عبارت “حاوی آب پرتقال” ذکر شده است.
D-لاکتات اغلب همراه با L-لاکتات اندازه‌گیری می‌شود و تقریباً هرگز به تنهایی اندازه‌گیری نمی‌شود. D-لاکتیک اسید فقط توسط برخی میکروارگانیسم‌ها، مثلاً از Lactobacillus lactis ، Lb. bulgaricus و Leuconostoc cremoris ، تشکیل می‌شود . D-لاکتیک اسید توسط “ارگانیسم‌های عالی‌تر”، مثلاً توسط حیوانات، تشکیل نمی‌شود یا فقط به مقدار کم تولید می‌شود. بنابراین، وجود D-لاکتات ممکن است به عنوان شاخصی برای آلودگی یا فساد میکروبی باشد، با این فرض که از تکنیک‌های تخمیر در تولید مواد غذایی استفاده نشده است.
D-لاکتات اغلب همراه با L-لاکتات اندازه‌گیری می‌شود و تقریباً هرگز به تنهایی اندازه‌گیری نمی‌شود. D-لاکتیک اسید فقط توسط برخی میکروارگانیسم‌ها، به عنوان مثال از Lactobacillus lactis، Lb. bulgaricus و Leuconostoc cremoris، تشکیل می‌شود. D-لاکتیک اسید تشکیل نمی‌شود یا فقط به مقدار کم توسط “ارگانیسم‌های بالاتر”، به عنوان مثال توسط حیوانات، تشکیل می‌شود. بنابراین، وجود D-لاکتات ممکن است به عنوان شاخصی برای آلودگی یا فساد میکروبی باشد، با این فرض که از تکنیک‌های تخمیر در تولید مواد غذایی، به عنوان مثال برای تولید فرآورده‌های شیر ترش، استفاده نشده است.
اسید لاکتیک نوع L در بسیاری از غذاها و نوشیدنی‌ها یافت می‌شود. اسید لاکتیک نوع L که به طور طبیعی توسط باکتری‌های اسید لاکتیک تولید می‌شود، در بسیاری از محصولات لبنی تخمیر شده مانند ماست و همچنین در سبزیجات ترشی، گوشت‌های نمک سود شده و ماهی یافت می‌شود. این اسید معمولاً به عنوان یک ماده اسیدی غیر فرار به غذاها و نوشیدنی‌ها (E270) اضافه می‌شود. در صنعت شراب، روند تخمیر مالولاکتیک با دنبال کردن کاهش سطح اسید L-مالیک و افزایش سطح اسید L-لاکتیک کنترل می‌شود. محتوای L-لاکتات در آبجو نشان دهنده وجود لاکتوباسیل‌ها در تولید است. محتوای L-لاکتات در تخم مرغ کامل مایع یا در پودر تخم مرغ اطلاعات خوبی در مورد وضعیت بهداشتی محصولات ارائه می‌دهد. به طور مشابه، کیفیت شیر و میوه و سبزیجات را می‌توان با اندازه‌گیری محتوای اسید لاکتیک نوع L تعیین کرد. L-لاکتات در پودر شیر نشان دهنده استفاده از شیر ترش خنثی شده برای تولید پودر شیر است. L-لاکتات در شراب نیز در طول “تخمیر دوم” (تخمیر مالو-لاکتیک) تشکیل می‌شود.
اسید دی-مالیک عملاً در طبیعت وجود ندارد؛ این یک متابولیت است که فقط توسط برخی میکروارگانیسم‌ها تولید می‌شود. تجزیه و تحلیل آب میوه‌های تازه فشرده شده، وجود اسید دی-مالیک را در حد تشخیص نشان می‌دهد. از این رو، حد قانونی برای میوه‌ها و آب میوه‌ها 10 میلی‌گرم در لیتر توصیه می‌شود. اسید دی-مالیک جزئی از اسید (راسمیک) دی-/ال-مالیک در هنگام تهیه شیمیایی است. از آنجایی که محصولات طبیعی عملاً عاری از اسید دی-مالیک هستند، تشخیص اسید دی-مالیک نشان می‌دهد که اسید دی-/ال-مالیک به عنوان مثال به شراب یا آب میوه اضافه شده است که بسته به کشور ممکن است مجاز یا ممنوع باشد.
سید ال-مالیک یکی از مهمترین اسیدهای میوه است و تعیین کمی اسید ال-مالیک به ویژه در تولید شراب، آبجو، نان، محصولات میوه و سبزیجات و همچنین در لوازم آرایشی و دارویی اهمیت دارد. تجزیه میکروبی اسید ال-مالیک منجر به تشکیل اسید ال-لاکتیک می‌شود که می‌تواند یک واکنش مطلوب در تولید شراب (تخمیر مالو-لاکتیک، اسیدزدایی بیولوژیکی) یا یک واکنش نامطلوب در مورد آبجو (تخمیر دوم) باشد. اسید ال-مالیک همچنین کاربردهای زیادی به عنوان نگهدارنده غذا (E296) دارد زیرا اسیدی قوی‌تر از اسید سیتریک و به عنوان یک ترکیب تقویت‌کننده طعم است.
اسید اگزالیک ممکن است در غلظت‌های بالا در برگ‌های گیاهان وجود داشته باشد. اگزالات موجود در غذا بر سطح اگزالات ادرار تأثیر می‌گذارد و در شرایط پاتولوژیک، وجود آن می‌تواند منجر به تشکیل سنگ‌های اگزالات کلسیم در حالب و کلیه‌ها شود. علاوه بر این، اگزالات موجود در غذا در جذب و در نتیجه در دسترس بودن کلسیم اختلال ایجاد می‌کند و بنابراین از اهمیت تغذیه‌ای قابل توجهی برخوردار است.
اسفناج، ریواس، بادام زمینی، شکلات، جعفری و چای حاوی مقادیر زیادی اگزالات هستند. مواد غذایی حاوی مقادیر زیاد اگزالات نباید در رژیم غذایی کودکان در حال رشد (اسفناج!)، زنان باردار، افراد مبتلا به کمبود کلسیم و بیمارانی که سنگ کلیه اگزالات کلسیمی دفع کرده‌اند، گنجانده شود.
اسید اگزالیک موجود در آبجو، به ویژه اگزالات کلسیم، مسئول اثر جوشان، کدورت و رسوبات است.
اسید سوکسینیک به عنوان متابولیتی از چرخه اسید سیتریک، به طور گسترده در حیوانات، گیاهان و میکروارگانیسم‌ها یافت می‌شود. اسید سوکسینیک یک شاخص خاص تجزیه میکروبی در تخم مرغ و فرآورده‌های تخم مرغ است (> 5 میلی‌گرم بر کیلوگرم). غلظت اسید سوکسینیک همچنین در تولید مواد غذایی و نوشیدنی‌های متعدد، از جمله شراب، سس سویا، آرد سویا، آب میوه و محصولات لبنی (به عنوان مثال پنیر) کنترل می‌شود و همچنین به عنوان یک عامل طعم دهنده استفاده می‌شود. فرآیند رسیدن سیب را می‌توان با نظارت بر کاهش سطح اسید سوکسینیک دنبال کرد. اسید سوکسینیک همچنین در بسیاری از کاربردهای غیر غذایی (رنگ‌ها، داروها، عطرها، لاک‌ها، خنک‌کننده‌ها) استفاده می‌شود.
اسید تارتاریک یکی از اسیدهای اصلی انگور است و بنابراین پارامتر مهمی در تولید شراب محسوب می‌شود.
تعیین قند
آزمایش‌های آنزیمی می‌توانند به سرعت و با دقت، محتوای قندهای مختلف مانند گلوکز، فروکتوز، لاکتوز، ساکارز و مالتوز را در محصولاتی از نوشیدنی‌ها و لبنیات گرفته تا غذاهای رژیمی و شیرینی‌جات تعیین کنند. تعیین دقیق قند برای کیفیت محصول و مطابقت با استانداردهای تغذیه‌ای حیاتی است. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد اهمیت آن در تولید مواد غذایی، روی یکی از قندهای زیر کلیک کنید.
بتا-گلوکان کربوهیدراتی با وزن مولکولی بالا است که از پلیمرهای خطی و شاخه‌دار گلوکز تشکیل شده است. در غلظت‌های بالا، به اصطلاح “ژل” یا “فیلم” تشکیل می‌دهد که می‌تواند فیلترهای مورد استفاده در کارخانه‌های آبجوسازی را مسدود کند. بتا-گلوکان در طول تولید مالت (از جو) تشکیل می‌شود، اما نباید قبل از فروش مالت به کارخانه‌های آبجوسازی از حداکثر سطح تجاوز کند. بنابراین، این دومین پارامتر مهم آزمایش شده در صنعت مالت است که با روش‌های خاصی که فقط برای جو و مالت ثبت شده‌اند، آزمایش می‌شود. بتا-گلوکان در گیاهان دیگری مانند قارچ و انگور نیز وجود دارد، اما ساختار مولکولی آن برای هر گیاه خاص است، بنابراین نمی‌توان از آزمایش‌های توسعه‌یافته برای جو و مالت استفاده کرد.
گالاکتوز یک قند مونوساکارید است، یک مولکول آن با یک مولکول گلوکز پیوند خورده و یک مولکول لاکتوز تشکیل می‌دهد. بنابراین، گالاکتوز عمدتاً در شیر و فرآورده‌های لبنی به عنوان دی‌ساکارید لاکتوز یافت می‌شود. با این حال، این مونوساکارید می‌تواند به صورت آزاد نیز وجود داشته باشد، نه در خود شیر، بلکه در فرآورده‌های شیری مانند پنیر. D-گالاکتوز همچنین می‌تواند در میوه‌ها و سبزیجات و به شکل پلیمری در حبوبات به عنوان استاکیوز و رافینوز یافت شود. در فرآورده‌های لبنی بدون لاکتوز، گالاکتوز و گلوکز به شکل آزاد خود از طریق تجزیه آنزیمی لاکتوز تشکیل می‌شوند. به عنوان جزئی از شیر مادر، منبع مهمی از انرژی برای نوزادان است. گالاکتوز در روده کوچک جذب می‌شود و یا توسط آنزیم گالاکتوزیداز در کبد تجزیه می‌شود، یا توسط گلوکز دی فسفات یوریدین به گلیکوژن تبدیل می‌شود.
گلوکز دی (D-glucose) به طور گسترده در قلمرو حیوانات و گیاهان یافت می‌شود. این ماده یک جزء ضروری از متابولیسم کربوهیدرات است و اغلب به شکل آزاد همراه با فروکتوز دی (D-fructose) و ساکارز یافت می‌شود. با این حال، اشکال مهم‌تر آن، اشکال دی، تری، الیگو و پلی‌ساکاریدها (لاکتوز، مالتوز، ساکارز؛ رافینوز، دکسترین و نشاسته، سلولز) هستند. در مواد غذایی، به مقدار قابل توجهی در عسل، شراب، آبجو و آبمیوه و در طیف وسیعی از مواد غذایی جامد مانند نان و شیرینی، شکلات و آب‌نبات وجود دارد. تعیین گلوکز به ویژه در محصولات غذایی مهم است.
دی-گلوکز و دی-فروکتوز در بیشتر محصولات گیاهی یافت می‌شوند. در مواد غذایی، آنها به مقدار قابل توجهی در عسل، شراب و آبجو و طیف وسیعی از مواد غذایی جامد مانند نان و شیرینی، شکلات و آب نبات وجود دارند. فروکتوز یا قند میوه، مونوساکاریدی است که در بسیاری از گیاهان یافت می‌شود و اغلب به گلوکز متصل می‌شود تا دی‌ساکارید ساکارز را تشکیل دهد. در صنعت آبجو و شراب، مجموع دی-گلوکز و دی-فروکتوز یک پارامتر کلیدی است، زیرا نشان دهنده مقدار قندی است که برای تبدیل به اتانول در دسترس مخمر است. در عسل، نسبت بین هر دو قند امکان تشخیص افزودن غیرمجاز قند مانند شربت گلوکز را فراهم می‌کند. دی-گلوکز و دی-فروکتوز در بسیاری از نمونه‌های غذایی اندازه‌گیری می‌شوند و می‌توانند به صورت مستقل (مانند عسل) یا همزمان (مانند شراب) اندازه‌گیری شوند.
لاکتوز یک قند دی‌ساکارید است که از گالاکتوز و گلوکز تشکیل شده است. لاکتوز یک جزء کربوهیدراتی مهم شیر پستانداران است؛ بنابراین از نظر تغذیه‌ای اهمیت دارد. غلظت لاکتوز شیر گاوهای سالم تقریباً 4.6 تا 5 گرم در 100 گرم است. لاکتاز (β-گالاکتوزیداز)، آنزیمی که در شیره معده یافت می‌شود، لاکتوز را به D-گالاکتوز و D-گلوکز تجزیه می‌کند. افرادی که پس از دوران کودکی فاقد این آنزیم هستند، نمی‌توانند شیر را هضم کنند و گفته می‌شود که به لاکتوز حساسیت دارند. تعیین غلظت لاکتوز به ویژه برای محصولات غذایی که برچسب بدون لاکتوز دارند، مهم است. علاوه بر این، لاکتوز می‌تواند به عنوان یک عامل شیرین‌کننده در صنایع غذایی استفاده شود و بنابراین باید کنترل شود. D-گالاکتوز به ندرت به شکل آزاد وجود دارد. بنابراین اندازه‌گیری بر اساس بخش گالاکتوز (آزمایش لاکتوز/گالاکتوز) قابل اعتمادتر از اندازه‌گیری بر اساس بخش گلوکز (آزمایش لاکتوز/گلوکز) است.
لاکتوز یک دی‌ساکارید متشکل از D-گالاکتوز و D-گلوکز است و در شیر گاو با غلظت تقریبی 50 گرم در لیتر وجود دارد. D-گالاکتوز به ندرت به شکل آزاد وجود دارد و در شیر وجود ندارد. بنابراین، اندازه‌گیری بر اساس بخش گالاکتوز (آزمایش لاکتوز/گالاکتوز) هنگام آزمایش محصولات غذایی تولید شده با شیر معمولی یا بدون شیر، نسبت به اندازه‌گیری بر اساس بخش گلوکز (آزمایش لاکتوز/گلوکز) قابل اعتمادتر است.
هنگام تولید شیر بدون لاکتوز، دی‌ساکارید لاکتوز با افزودن آنزیم لاکتاز (β-گالاکتوزیداز) هیدرولیز می‌شود و منجر به D-گالاکتوز و D-گلوکز با تقریباً 25 گرم در لیتر می‌شود. آزمایش لاکتوز/گالاکتوز به دلیل مقدار زیاد گالاکتوز اضافی (25 گرم در لیتر) که قابل حذف نیست، غیرممکن است. به همین دلیل، حذف گلوکز اضافی (25 گرم در لیتر) با استفاده از گلوکز اکسیداز و سپس آزمایش نمونه با آزمایش لاکتوز/گلوکز الزامی است. R-Biopharm AG یک کیت آزمایش جداگانه برای حذف گلوکز اضافی ارائه می‌دهد (Enzytec ™ Glucose Remover، شماره ماده E3400).
دانه‌های مالت‌سازی آنزیم‌های مورد نیاز برای اصلاح نشاسته از دانه به انواع مختلف قند، از جمله مونوساکارید گلوکز، دی‌ساکارید مالتوز، تری‌ساکارید مالتوتریوز و قندهای بالاتر به نام مالتودکسترین‌ها را تولید می‌کنند. شربت گلوکز (قند نشاسته) که از نشاسته به وسیله آمیلوگلوکوزیداز تولید می‌شود نیز حاوی مالتوز است. مالتوز همراه با ساکارز و D-گلوکز اندازه‌گیری می‌شود، زیرا آنزیم α-گلوکوزیداز نه تنها با مالتوز، بلکه با ساکارز نیز واکنش می‌دهد.
رافینوز یک تری‌ساکارید متشکل از گالاکتوز، گلوکز و فروکتوز است. این قند در لوبیا، کلم، کلم بروکسل، کلم بروکلی، مارچوبه، سایر سبزیجات و غلات کامل یافت می‌شود. رافینوز می‌تواند توسط آنزیم α-گالاکتوزیداز (α-GAL)، آنزیمی که در دستگاه گوارش انسان یافت نمی‌شود، به D-گالاکتوز و ساکارز هیدرولیز شود. انسان‌ها و سایر حیوانات تک معده‌ای (خوک و طیور) آنزیم α-GAL را ندارند و این الیگوساکاریدها بدون هضم از معده و روده فوقانی عبور می‌کنند. در روده تحتانی، آنها توسط باکتری‌های تولیدکننده گاز که دارای آنزیم α-GAL هستند تخمیر می‌شوند و دی اکسید کربن، متان یا هیدروژن تولید می‌کنند که منجر به نفخ شکم می‌شود که معمولاً با خوردن لوبیا و سایر سبزیجات همراه است.
نشاسته یک کربوهیدرات پلیمری است که از تعداد زیادی واحد گلوکز تشکیل شده است که توسط پیوندهای α-1،4- و α-1،6-گلیکوزیدی (آمیلوز، آمیلوپکتین) به هم متصل شده‌اند. این پلی‌ساکارید توسط اکثر گیاهان سبز به عنوان ذخیره انرژی تولید می‌شود. این رایج‌ترین کربوهیدرات در رژیم غذایی انسان است و به مقدار زیادی در غذاهای اصلی مانند سیب‌زمینی، گندم، ذرت و برنج وجود دارد. نشاسته یک ماده مهم در غذا و خوراک دام است. به عنوان چسب، مثلاً در سس‌ها، پرکننده، غلیظ‌کننده و بافت‌دهنده در تولید مواد غذایی مختلف عمل می‌کند. نشاسته‌های نیمه هیدرولیز شده نیز در نوشیدنی‌های غیرالکلی استفاده می‌شوند و به طور غیرقانونی به شراب اضافه می‌شوند تا عصاره خشک را افزایش دهند (و در نتیجه کیفیت شراب را بهتر جلوه دهند).
ساکارز و گلوکز جایگاه محوری در متابولیسم گیاهان دارند. در مواد غذایی، آنها به مقدار قابل توجهی در عسل، شراب، آبجو و آبمیوه و در طیف وسیعی از مواد غذایی جامد مانند نان و شیرینی، شکلات و آب نبات وجود دارند. ساکارز همچنین به عنوان شکر سفره شناخته می‌شود و جداسازی آن از نیشکر و چغندر از نظر اقتصادی بسیار مورد توجه است. هنگامی که ساکارز هیدرولیز (معکوس) می‌شود، D-گلوکز و D-فروکتوز تشکیل می‌شوند. ساکارز یک ماده مهم در مواد غذایی است، نه تنها به عنوان شیرین کننده، بلکه به عنوان یک ارزش پولی نیز عمل می‌کند. نسبت‌های قندی خاصی برای بسیاری از میوه‌ها و برای عسل وجود دارد. این می‌تواند به عنوان نشانه‌ای از قند افزوده شده استفاده شود.
ساکارز، D-گلوکز و D-فروکتوز در اکثر محصولات گیاهی و غذایی یافت می‌شوند. در مواد گیاهی، D-گلوکز و D-فروکتوز به صورت قندهای آزاد و در طیف وسیعی از الیگوساکاریدها و پلی‌ساکاریدها مانند فروکتان‌ها (اینولین‌ها)، نشاسته و سلولز وجود دارند. در مواد غذایی، آنها به مقدار قابل توجهی در عسل، شراب، آبجو و آبمیوه‌ها و در طیف وسیعی از مواد غذایی جامد مانند نان و شیرینی، شکلات و آب‌نبات وجود دارند.
پارامترهای دیگر
فراتر از اسیدها و قندها، آزمایش آنزیمی می‌تواند پارامترهای متنوع دیگری از جمله الکل‌ها، نمک‌ها، سولفیت، کلسترول، آمونیاک و فلزاتی مانند مس و آهن را تعیین کند. این آزمایش‌ها برای تضمین کنترل کیفیت جامع و ایمنی در تولید مواد غذایی بسیار مهم هستند.
استالدهید به طور طبیعی در تمام موجودات زنده وجود دارد، حتی اگر در مقادیر بسیار کم باشد، زیرا محصول بسیاری از فرآیندهای متابولیک است. استالدهید به طور طبیعی در قهوه، نان و میوه رسیده وجود دارد و توسط گیاهان تولید می‌شود. در تولید مواد غذایی، غلظت استالدهید هنگام تخمیر اتانول به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد، به طوری که در شراب به 100 میلی‌گرم در لیتر و در آبجو به 20 میلی‌گرم در لیتر می‌رسد. از سوی دیگر، استالدهید یک ترکیب طعم‌دهنده مهم در شراب و آبجو است. در محصولات لبنی مانند ماست و پنیر، مسئول طعم‌های مطلوب و همچنین نقص‌های طعم است.
در طول تخمیر آب انگور، مخمرها به نیتروژن به عنوان یک ماده مغذی نیاز دارند که بخشی از آن توسط اسیدهای آمینه اولیه تأمین می‌شود. آزمایش مربوطه را می‌توان نیتروژن اسید آمینه اولیه (PAAN) یا نیتروژن α-آمینو نامید. نیتروژن موجود در مخمر (YAN) مربوط به کل نیتروژن موجود برای رشد مخمر است و باید با اضافه کردن محتوای نیتروژن آمونیاکی (AN) به PAAN تعیین شود.
آمونیاک در محیط زیست در نتیجه فرآیندهای طبیعی از چرخه نیتروژن، و همچنین از فعالیت‌های صنعتی از جمله کشاورزی فشرده وجود دارد. غلظت بالای آمونیاک می‌تواند نشان دهنده تجزیه (میکروبی) موادی مانند شیر، گوشت و غذاهای دریایی باشد، که در آنجا جزء اصلی طعم‌ها و بوهای نامطلوب مرتبط با فساد است. آمونیاک همچنین نشان دهنده وجود مدفوع، ادرار و میکروارگانیسم‌ها در آب است. از جنبه مثبت، آمونیاک منبع مهمی از نیتروژن برای بسیاری از میکروارگانیسم‌ها در فرآیندهای تخمیر مانند شراب‌سازی است. نمک‌های آمونیوم تولید شده در مقیاس وسیع برای تولید کود، خوراک دام، کاغذ و در مورد مواد غذایی به عنوان مواد ورآورنده، تثبیت‌کننده‌ها و برای اهداف طعم‌دهنده استفاده می‌شوند.
کلسترول مهمترین استرول حیوانی است. این ماده جزء مهمی از غشای سلولی گونه‌های بالاتر و پیش‌ساز مجموعه‌ای کامل از هورمون‌های استروئیدی است. کلسترول در تمام چربی‌های حیوانی یافت می‌شود و جزء مهمی از زرده تخم مرغ است. در غذاهایی مانند گوشت، مرغ، غذاهای دریایی و لبنیات یافت می‌شود. به دلیل ثبات نسبی محتوای آن، اغلب در تعیین میزان تخم مرغ در مواد غذایی مانند محصولات نانوایی، رشته فرنگی و لیکور با زرده تخم مرغ استفاده می‌شود. رژیم غذایی با کلسترول بالا می‌تواند باعث بیماری‌های قلبی، کبدی و کلیوی شود. میزان مصرف روزانه نباید از 300 میلی‌گرم تجاوز کند.
تعیین میزان مس در تولید شراب مهم است. یون‌های مس اضافی، مثلاً از تصفیه، می‌توانند باعث ایجاد کدری ناخوشایند در شراب نهایی شوند.
اتانول در طبیعت تقریباً در تمام موجودات زنده، حتی در مقادیر بسیار کم، وجود دارد. این محصول نهایی تخمیر الکلی و یک جزء مطلوب نوشیدنی‌های الکلی است، اما همچنین جزء نامطلوب در نوشیدنی‌های غیرالکلی و کم الکل یا در سایر مواد غذایی از جمله شکلات، شیرینی، مربا، عسل، سرکه و لبنیات است. وجود اتانول در محصولات میوه‌ای مانند آبمیوه‌ها نشان می‌دهد که اجزای مورد استفاده برای تولید ممکن است تجزیه شده باشند. وجود اتانول همچنین یک شاخص غیرمستقیم برای وجود مخمرها است. در محصولات گوشتی، اتانول نشان دهنده فساد است. در صنایع غیر غذایی، اتانول یک حلال است، به عنوان مثال برای روغن‌های ضروری و مواد دارویی.
گلیسرول، یک محصول جانبی تخمیر الکلی، و استرهای اسید چرب آن (گلیسیریدها) به وفور در طبیعت یافت می‌شوند. در صنایع غذایی، گلیسرول یک عامل مرطوب‌کننده مهم برای محصولات پخته شده است. همچنین برای جلوگیری از تبلور به آب‌نبات‌ها و بستنی‌ها اضافه می‌شود، به عنوان حلال برای رنگ‌های خوراکی و حامل عصاره‌ها و طعم‌دهنده‌ها. گلیسرول به عنوان یک محصول تخمیر، در صنایع آبجو و شراب مورد بررسی قرار می‌گیرد، جایی که در غلظت‌های تقریبی ۱٪ (حجمی/حجمی) وجود دارد. گلیسرول به عطر کمک می‌کند؛ طعم شیرین آن به شراب “بدن” می‌دهد. در صنعت داروسازی، نرمی لوسیون‌ها، کرم‌ها و خمیردندان‌ها به دلیل ترکیب گلیسرول است. اسکلت گلیسرول در تمام لیپیدهایی که به عنوان تری‌گلیسیرید شناخته می‌شوند، یافت می‌شود.
یون‌های آهن که در تشکیل مه (همراه با مس) نقش دارند، می‌توانند از طریق تماس با سطوح آهنی در معرض هوا (فولاد غیر زنگ) شراب را آلوده کنند. حداکثر مقدار حدود ۸ میلی‌گرم در لیتر است؛ بالاتر از این حد، خطر مه آهن زیاد است.
نیتروژن مورد نیاز گیاهان برای رشد (تشکیل پروتئین) تقریباً به طور کامل به شکل نیترات (کودها) توسط گیاهان جذب می‌شود. نیترات موجود در مواد غذایی به دلیل کاهش آن به نیتریت و تشکیل ترکیباتی که به هموگلوبین متصل می‌شوند، از اهمیت غذایی برخوردار است. همچنین نیتروزامین‌هایی را تشکیل می‌دهد که به عنوان سرطان‌زا شناخته می‌شوند. برخی از گیاهان، مانند کلم، چغندر قرمز، تربچه، اسفناج و سالاد، توانایی ذخیره نیترات در بافت خود را دارند. میزان نیترات در سیب‌زمینی نسبتاً کم است. هنگام پختن این سبزیجات، مقدار زیادی نیترات در آب جوش از بین می‌رود. در تولید گوشت، نیترات پتاسیم به عنوان یک عامل نمک‌زدا و قرمزکننده استفاده می‌شود. با این حال، غلظت نیترات/نیتریت در فرآورده‌های گوشتی نباید از 100 میلی‌گرم در کیلوگرم تجاوز کند. در آب میوه‌ها، غلظت بالای نیترات نشان می‌دهد که آب لوله‌کشی اضافه شده است. همچنین محدودیت‌هایی برای غلظت نیترات در آب آشامیدنی/آب لوله‌کشی وجود دارد (مثلاً 50 میلی‌گرم در لیتر در اروپا). آب “طبیعی” تقریباً حاوی 1 میلی‌گرم نیترات در لیتر است.
دی-سوربیتول یک الکل قندی است که به طور گسترده در میوه‌ها، به عنوان مثال در سیب، گیلاس، گلابی، آلو وجود دارد، اما در انگور، آب انگور و شراب وجود ندارد یا فقط در مقادیر کم موجود است. این یک پارامتر برای تعیین اصالت آبمیوه‌های قرمز رنگ و بررسی محتوای میوه است. به عنوان مثال، غلظت دی-سوربیتول ممکن است برای محاسبه محتوای آب سیب نوشیدنی‌هایی که به عنوان “حاوی آب سیب” اعلام می‌شوند، استفاده شود. دی-سوربیتول اثر ضد پوسیدگی دارد، اما در صورت مصرف مقادیر زیاد (10 تا 50 گرم در روز) ممکن است اثر ملین داشته باشد. در صنعت فناوری مواد غذایی به عنوان یک عامل مرطوب کننده و به عنوان جایگزین شکر (E420) برای محصولات دیابتی استفاده می‌شود زیرا انسولین برای متابولیسم ضروری نیست. دی-سوربیتول در برابر اسیدها پایدار است، بافت غذا را بهبود می‌بخشد و یک جزء غیر قهوه‌ای کننده است. زایلیتول یک الکل قندی است که به طور مکرر در میوه‌ها، سبزیجات و قارچ‌ها وجود دارد. زایلیتول در مقیاس صنعتی تولید می‌شود. زایلیتول توسط باکتری‌های پوسیدگی‌زا (مثلاً استرپتوکوک موتانس) در دهان تخمیر نمی‌شود.
دی اکسید گوگرد در بشکه شراب در تعادل بین اشکال مختلف از SO2 (که گازی است که در مقادیر کم وجود دارد) گرفته تا SO2 آزاد (5 تا 50 میلی گرم در لیتر) و SO2 متصل (100 تا 400 میلی گرم در لیتر) است. SO2 متصل در برابر فساد و اکسیداسیون شراب فعال نیست، بنابراین نظارت بر سطح SO2 آزاد با یک آزمایش خاص الزامی است. SO2 کل، مجموع SO2 آزاد و متصل است.
دی اکسید گوگرد (SO2)، اسید سولفورو (H2SO3) و سولفیت‌ها (نمک‌های SO3) در غلظت‌های بسیار کمی در طبیعت وجود دارند. با این حال، سولفیت‌ها به طور گسترده به عنوان نگهدارنده (E220 تا E228) در صنایع غذایی به منظور جلوگیری از فساد میکروبی و اکسیداسیون استفاده می‌شوند. استفاده از سولفیت (SO3) و دی اکسید گوگرد (SO2) از مهمترین تکنیک‌ها برای بهبود پایداری و طعم شراب است.
سولفیت برای سلول‌ها سمی تلقی می‌شود. محتوای آن به طور قانونی برای مواد غذایی خاص در تعدادی از کشورها محدود شده است و به دلیل عدم تحمل سولفیت در برخی افراد، اغلب باید این مقدار روی برچسب اعلام شود. به عنوان مثال، برای آبمیوه‌ها مقدار مجاز 10 میلی‌گرم در لیتر وجود دارد.
اوره مهمترین محصول تجزیه متابولیسم پروتئین است. اندازه‌گیری اوره در مایعات بدن، نشان‌دهنده وضعیت تعادل پروتئین در سلول‌های ماهیچه‌ای و میزان پروتئین موجود در بدن، مثلاً در گاوها، است. اوره گاهی اوقات (به طور غیرقانونی) به محصولات گوشتی اضافه می‌شود تا میزان پروتئین ماهیچه‌ای را بالاتر از مقدار واقعی نشان دهد (افزودن ۱٪ اوره، وانمود می‌کند که تقریباً ۳٪ پروتئین اضافه شده است). علاوه بر این، اوره شاخصی برای وجود ادرار در استخرهای شنا است. همچنین به عنوان یکی از اجزای سازنده در ساخت لوازم آرایشی، دارویی و کاغذ استفاده می‌شود.
مزایای کلیدی پایش ترکیبات غذایی
- تجزیه و تحلیل دقیق مواد تشکیل دهنده: اندازه‌گیری دقیق قندها، اسیدها، الکل‌ها و سایر اجزای غذایی را تضمین می‌کند و کیفیت و ثبات محصول را حفظ می‌کند.
- انطباق با استانداردها: به تولیدکنندگان کمک می‌کند تا استانداردها و مقررات بین‌المللی، مانند استانداردهای تعیین‌شده توسط AOAC، CEN، IDF، IFU، ISO و OIV را رعایت کنند.
- کنترل کیفیت: فرآیند کنترل کیفیت را بهبود می‌بخشد و تضمین می‌کند که محصولات، مشخصات مورد نظر و انتظارات مصرف‌کننده را برآورده می‌کنند.
- تطبیق‌پذیری: مناسب برای طیف وسیعی از محصولات غذایی، از جمله آبمیوه، شراب، آبجو، لبنیات، تخم‌مرغ و گوشت، که آن را به ابزاری ارزشمند برای بخش‌های مختلف صنعت مواد غذایی تبدیل می‌کند.
- سهولت اتوماسیون: اتوماسیون را در آزمایشگاه‌ها تسهیل می‌کند و کارایی و دقت را در تجزیه و تحلیل‌های روتین بهبود می‌بخشد.
نتیجه‌گیری
نظارت بر اجزای تشکیل‌دهنده مواد غذایی برای حفظ کیفیت، ایمنی و انطباق محصولات غذایی ضروری است. با استفاده از سنجش‌های آنزیمی پیشرفته و فناوری‌هایی مانند خطوط تولید SureFood® و Enzytec™، تولیدکنندگان می‌توانند به اندازه‌گیری دقیق و قابل اعتماد اجزای کلیدی مواد غذایی دست یابند. این امر نه تنها ثبات محصول و رضایت مصرف‌کننده را تضمین می‌کند، بلکه به رعایت استانداردها و مقررات سختگیرانه بین‌المللی نیز کمک می‌کند. اجرای آزمایش جامع اجزای تشکیل‌دهنده، از کنترل کیفیت قوی پشتیبانی می‌کند و راندمان کلی تولید را افزایش می‌دهد.