{"id":3867,"date":"2022-04-22T06:27:19","date_gmt":"2022-04-22T06:27:19","guid":{"rendered":"https:\/\/fkv.it\/strumentazionedalaboratorio\/?p=3867"},"modified":"2022-10-06T08:21:14","modified_gmt":"2022-10-06T08:21:14","slug":"determinazione-di-grassi-lattosio-acqua-nel-latte-tramite-nmr","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/fkv.it\/strumentazionedalaboratorio\/2022\/04\/22\/determinazione-di-grassi-lattosio-acqua-nel-latte-tramite-nmr\/","title":{"rendered":"Analisi sul latte: contenuto di grassi, lattosio e acqua"},"content":{"rendered":"\n
\"spettrometro<\/figure><\/div>\n\n\n\n

La determinazione di acqua, grassi e lattosio all\u2019interno del latte<\/strong> \u00e8 un tipo di analisi normalmente eseguita per la caratterizzazione del prodotto.<\/p>\n\n\n\n

L\u2019utilizzo dell\u2019NMR<\/a> a questo scopo \u00e8 un approccio relativamente nuovo, ma di grande interesse analitico in quanto \u00e8 possibile sfruttare questa tecnica per una quantificazione semplice, veloce e senza utilizzo di grosse quantit\u00e0 di solvente.<\/p>\n\n\n\n

Spettrometria NMR<\/h2>\n\n\n\n

Nella figura 1<\/em> \u00e8 possibile vedere uno spettro NMR di latte<\/strong> vaccino misurato con l’NMR da banco Spinsolve 60 ULTRA di Magritek<\/a>, registrato sia con impulsi standard che con sequenza di soppressione del solvente. La soppressione del solvente \u00e8 necessaria in quanto circa l\u201987% del latte \u00e8 costituito da acqua<\/strong> ed \u00e8 quindi un segnale predominante rispetto agli altri.<\/p>\n\n\n\n

Gli spettri del latte mostrano 3 regioni principali di interesse<\/strong>. La regione 1 tra 0,5 e 3ppm mostra i segnali alifatici del grasso, la regione 2, tra 3 e 4ppm mostra per lo pi\u00f9 picchi del lattosio e la regione 3, centrata a 4,7ppm contiene per lo pi\u00f9 segnali dell\u2019acqua ma anche alcuni picchi dei grassi e del lattosio che restano coperti dal segnale predominante dell\u2019acqua. Nella tabella 1 sono riportati i valori integrali delle 3 regioni.<\/p>\n\n\n\n

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Figura 1: Spettri NMR 1H a 60 MHz di un campione di latte vaccino registrato su Spinsolve 60 Ultra con (in basso) e senza (in alto) soppressione del solvente. Gli spettri sono stati acquisiti utilizzando 4 scansioni, un tempo di ripetizione di 60 secondi e un tempo di acquisizione di 6.4secondi<\/em><\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n
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Tabella 1: Valori integrali delle regioni dei grassi, del lattosio e dell\u2019acqua nello spettro del latte<\/em><\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Andiamo a valutare i diversi composti da analizzare singolarmente.<\/p>\n\n\n\n

Determinazione quantitativa dei grassi<\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/strong> nel latte<\/h2>\n\n\n\n

Nel latte sono presenti circa 400 diversi acidi grassi<\/strong>, costituiti da una miscela di trigliceridi con diversi gradi di saturazione. Infatti, circa il 65% degli acidi grassi sono grassi saturi, il 30% sono monosaturi e quindi con un solo doppio legame, e un 5% di acidi grassi sono polisaturi e quindi con pi\u00f9 di un doppio legame.<\/p>\n\n\n\n

Il contenuto di grassi pu\u00f2 essere determinato con l\u2019NMR mediante una semplice curva di calibrazione, ottenuta misurando campioni di latte con quantit\u00e0 nota di grassi.<\/strong> Per la costruzione della curva di calibrazione sono stati utilizzati 8 campioni standard letti nelle stesse condizioni sperimentali utilizzate per l\u2019analisi di routine. Le condizioni sperimentali sono: 4 scansioni, 60s di tempo di ritenzione e 6.4s di tempo di acquisizione.<\/p>\n\n\n\n

La regione spettrale tra 0,20 e 2,90 ppm \u00e8 stata utilizzata per tutti gli otto campioni standard e questi valori sono stati utilizzati per costruire la curva di calibrazione mostrata in Figura 2.<\/p>\n\n\n\n

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Spettri NMR 1H a 60 MHz di 8 campioni standard di latte acquisiti con Spinsolve 60 Ultra utilizzati per costruire una curva di calibrazione per determinare il contenuto di grassi.<\/em><\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Una volta costruita l\u2019equazione della calibrazione, questa pu\u00f2 essere utilizzata per calcolare il contenuto di grassi espresso per [g\/100ml] utilizzando l\u2019equazione:<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure><\/div>\n\n\n\n

Dove x<\/em> \u00e8 semplicemente il valore integrale della regione tra 0,20 e 2,90 ppm.<\/p>\n\n\n\n

Determinazione quantitativa del lattosio<\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Il lattosio \u00e8 un disaccaride formato da glucosio e galattosio. I suoi picchi nello spettro del latte sono distribuiti nella regione tra 3,4 ppm e 5,5 ppm. <\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure><\/div>\n\n\n\n

Alcuni picchi si sovrappongono al segnale dell’acqua a 4,7 ppm ma la maggior parte dei segnali del lattosio, a circa 3,79 ppm, pu\u00f2 essere completamente separata dall’acqua sopprimendone il segnale (Spettro in basso di Figura 1<\/em>). Questo segnale pu\u00f2 essere utilizzato per quantificare il contenuto di lattosio. A tal fine \u00e8 stata costruita una curva di calibrazione misurando quattro campioni standard con concentrazione nota di lattosio in acqua<\/strong>. Gli spettri soppressi di questi quattro campioni sono stati misurati con lo Spinsolve 60 Ultra<\/strong> utilizzando sempre gli stessi parametri di acquisizione. La regione spettrale tra 2.90 e 3,86 ppm \u00e8 stata integrata per tutti e quattro i campioni standard e per costruire la curva di calibrazione per il lattosio riportata in Figura 3.<\/p>\n\n\n\n

Applicando una semplice regressione lineare si ottiene la seguente equazione:<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure><\/div>\n\n\n\n

L’equazione fornisce il contenuto di lattosio espresso in [g\/100mL].<\/p>\n\n\n\n

Nella Tabella 2<\/em> sono riportati i tipici contenuti di lattosio e grassi in diverse marche di latte, comparati con i risultati ottenuti con la tecnica NMR. Come si vede, i risultati sono assolutamente in linea con quelli da etichetta.<\/p>\n\n\n\n

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Tabella 2: Contenuto di grasso e di lattosio per diverse marche di latte confrontato con i valori riportati in etichette.<\/em><\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Determinazione del contenuto d’acqua<\/h2>\n\n\n\n

Come gi\u00e0 detto il principale componente del latte \u00e8 l’acqua, che domina lo spettro con un ampio segnale a 4,7 ppm e si sovrappone in parte ai segnali del lattosio e dei grassi. A causa di queste sovrapposizioni non \u00e8 possibile determinare in modo diretto il contenuto d’acqua<\/strong>. Il primo passaggio \u00e8 calcolare i contributi del lattosio e dei grassi, poi si sottraggono dall’integrale totale della regione 3. Per quantificare l’acqua \u00e8 necessario utilizzare spettri del latte acquisiti senza soppressione del solvente.<\/p>\n\n\n\n

Per calcolare il segnale generato dal lattosio nella regione dell’acqua \u00e8 necessario prima quantificare il lattosio all\u2019interno del campione mediante l\u2019utilizzo della soppressione<\/strong>. Una volta determinato il contenuto di lattosio \u00e8 possibile calcolare quanto segnale sottrarre nello spettro 1D non soppresso tramite l\u2019equazione:<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure><\/div>\n\n\n\n

Dove CLac<\/sub> \u00e8 la concentrazione di lattosio nel campione di latte, CLac,ref <\/sub> la concentrazione di lattosio nel campione di riferimento e ILac,ref<\/sub> il segnale generato dal campione di calibrazione nella regione integrata per la quantificazione dell’acqua.<\/p>\n\n\n\n

Per stimare il contributo del grasso nell\u2019integrale del segnale dell’acqua \u00e8 necessario calcolare la quantit\u00e0 di grasso nello spettro soppresso. Visto che il segnale \u00e8 interferito dall\u2019acqua solo in una regione, delle due caratteristiche dei grassi, \u00e8 importante conoscere il rapporto del segnale tra la Regione 1 (3,50 -6,20 ppm) e la Regione 2 (0,20 -2,90 ppm), per correggere il segnale dell’acqua dopo aver determinato la quantit\u00e0 di grasso nel campione di latte con segnale soppresso. Il rapporto tra Regione1\/Regione2 \u00e8 8,66\/100, dato stabile per i campioni di latte di marche diverse<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

Una volta noto il contributo di lattosio e di grassi nella regione interferita l’integrale pu\u00f2 essere corretto:<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure><\/div>\n\n\n\n

E quindi il contenuto di acqua nel campione di latte pu\u00f2 essere calcolato com [mol\/L]:<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

o come [g\/100mL]:<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure><\/div>\n\n\n\n

Le misure sul latte sono state ripetute cinque volte e i risultati sono riportati nella seguente Tabella 3<\/em>.<\/p>\n\n\n\n

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Tabella 3: Contenuto di lattosio, grassi e acqua calcolato da 5 misure ripetute di un campione di latte.<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Conclusioni<\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Lo spettrometro NMR da banco Spinsolve Ultra<\/strong> \u00e8 una tecnica affidabile e ripetibile per la determinazione del contenuto di acqua, lattosio e grasso nel latte<\/strong>. I risultati dimostrano una buona riproducibilit\u00e0 e sono comparabili con i valori riportati in etichetta.<\/p>\n\n\n\n

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