【コラム】イオンクロマトグラフィーによる飲料分析によくある質問
2021/09/13
記事
情報共有
飲料の分析は、人々の全般的な健康にとって極めて重要です。それはなぜでしょうか?私たちの身体は、体重や性別などいくつかの要因にもよりますが、約60%が水分で構成されています。水分補給は、マズローの欲求階層説にも記されている通り、私たちの基本的な生理的欲求の一つです。脱水状態になると、イライラ感から錯乱、そして重篤な腎臓の問題、さらには極端な場合には循環血液量減少性ショックに至るまで、さまざまな問題が生じます。したがって、私たちが選んで飲む飲料―それが水であれ、牛乳、コーヒー、ジュース、清涼飲料、ビール、ワイン、その他何であれ―の成分について、規制当局が基準を設定することは、非常に重要です。信頼性の高い飲料分析は、製品モニタリングと品質管理、一般的な成分決定、そして健康問題の回避という、多くの理由から重要です。
イオンクロマトグラフィーによる飲料分析:簡単な概要
ある化合物の濃度限界に関する規制、分析の複雑さ、そして測定の検出限界に応じて、分析にはさまざまな装置や分析技術を適用することができます。単一分析種の決定には、多くの場合、より高い濃度範囲において(例:ワイン中の糖分決定)、滴定装置、屈折計、または酵素キットなどの装置を分析に適用することができます。複雑なマトリックス中での分析種の同定・定量には(例:乳製品中のラクトース決定)、イオンクロマトグラフ(IC)、高速液体クロマトグラフ(HPLC)、ガスクロマトグラフ質量分析計(GC-MS)、または液体クロマトグラフィー・ハイフネート技術(LC-MS/MS)などの装置が必要です。
イオンクロマトグラフィーは、他のこうした技術と比較して、比較的容易に飲料中の複数の成分を測定できる、簡便かつ堅牢な分析技術です。
通常、IC分析には電気伝導度検出が使用されます。より専門的な分析(例:炭水化物分析)向けには、UV/VISやアンペロメトリック検出器などの他の選択肢も利用可能です。
牛乳、コーヒー、ワインなどの複雑な飲料マトリックスを分析する際は、装置を保護するため(例:粒子による汚染や目詰まりから保護するため)、通常サンプル前処理段階が必要となります。これらの段階を手動で実施することは、非常に時間とコストがかかり、人為的ミスも生じやすいプロセスです。Metrohmは、難しいサンプルマトリックス向けに特別に開発された「MISP」:Metrohm Inline Sample Preparationにより、時間を節約できるソリューションを提供しています。Inline Ultrafiltration、Inline Dialysis、Inline Dilutionなど、複数の選択肢が利用可能です。
ICにおけるInline Ultrafiltrationの使用による利点について詳しく知るには、以下のLabCast動画をご覧ください。
LabCast:イオンクロマトグラフィーにおける限外ろ過
完全に自動化されたサンプル前処理により、分析者はすべてのサンプルが全く同じ方法で処理されていることを確信でき、他のより重要な業務に時間を割くことができます。これによりサンプルスループットが向上するだけでなく、分析および結果の正確性と再現性も向上します。
ICによる飲料分析についてのFAQ
イオンクロマトグラフィーが飲料分析の品質管理においてどのような能力を発揮できるかについて少し理解を深めたところで、この分野でよくある質問にいくつかお答えしましょう。Metrohmのシニアプロダクトスペシャリスト(イオンクロマトグラフィー担当)であるガブリエレ・ツィアフェルス博士は、New Food Magazine主催のウェビナーにおいて、ICが飲料産業の現代的な品質管理実験室が公的な品質・表示基準を遵守し、日常的なルーチン分析をより効率化する上でどのように役立つかについて講演しており、こちらは無料でオンデマンド視聴が可能です。
このウェビナーは、EU規則1169/2011や米国規則21CFR101のような品質基準や表示要件を遵守するために飲料産業で使用されている最新の分析技術の概要から始まります。その後、焦点はイオンクロマトグラフィーの飲料試験における汎用性、そしてそれが現代のQC実験室の日常的なルーチン分析の効率をどのように高めることができるかへと移り、これはウェビナーの主要部分で多数の応用例によって例示されています。
１.飲料分析において、HPLCとイオンクロマトグラフィー(IC)にはどのような違いがありますか?ICを使用する主な利点は何ですか?
高速液体クロマトグラフィー(HPLC)は通常、大きな有機(非極性)分子を含む複雑な混合物を、それらの異なる溶媒に対する親和性や、修飾された固定相との相互作用を利用して分離するために使用されます。食品や飲料の試験に必要な分析種の多くはイオンまたは極性分子であり、その一部は逆相HPLCでは測定することができません。
一方、ICは、単一のクロマトグラフィー分析実行において類似した化学物質の決定を可能にする、簡便かつ堅牢な分析技術です。ICでは、イオン交換樹脂から作られた分析用分離カラムを用いることで、イオン性または極性分析種を、非常に複雑なマトリックス中においても優れた感度と再現性で決定することができます。分析種はカラム樹脂と化学的/静電的相互作用を起こします。このような相互作用により、これらの分析種は逆相カラム上よりも強く保持されます。これにより、マトリックス成分からの優れた分離が可能になります。
ICをHPLCより使用することの利点については、動画をご覧ください。
２.単一の装置セットアップでアプリケーションを切り替えること(例:コーヒーとジュースなど異なる飲料の分析)は、どれくらい容易、あるいは困難ですか?
異なる種類のサンプル間の切り替えは簡単に行えますが、クロマトグラフィーシステムへの注入前には、すべてのサンプルに前処理が必要です。ほとんどの場合、これはサンプルの希釈またはろ過を意味します。この手順は手動で行うことも(この場合時間がかかります)、自動化されたMetrohm Inline Sample Preparation(MISP)技術を用いて完全に無人で行うこともできます。したがって、複数の異なる種類のサンプル(例:紅茶、コーヒー、ジュース)を、糖含有量のような同じ分析種プロファイルについて、次々と分析することが可能です。サンプルマトリックスは大きく異なる場合がありますが、Metrohmは、注入、そしてその後の対象分析種の分離・定量に向けて可能な限りクリーンな抽出液を得るための、さまざまなMISP技術を提供しています。
ICを用いた複数種の飲料中のさまざまな分析種の分析について詳しくは、以下よりアプリケーションノートをご覧ください。
３.亜硫酸塩のように安定化を必要とする分析種に関して、ICはどれくらい堅牢ですか?
分析前に安定化が必要な分析種(例:亜硫酸塩)を含むサンプルの決定は、この用途にICを使用することでさらに堅牢になります。サンプルが安定化されている場合でも、検出はアンペロメトリック検出器における電極汚損によって妨げられる可能性があります。このプロセス(直流モードでよく見られる)を回避するため、信号と結果の安定化のために、サンプル分析の合間に短い自動洗浄法が適用され、これは最大3週間持続します。これはつまり、手動での研磨作業や使い捨てアクセサリーが不要であることを意味します。
メトロームイオンクロマトグラフィーによる簡素化された亜硫酸塩分析について詳しくは、ホワイトペーパーをダウンロードし、以前のブログ記事をご覧いただき、LC/GC's The Columnに掲載された無料記事もぜひダウンロードしてください。
４.一連の異なるサンプルを同じパラメータについて分析する場合、装置は個々のサンプルごとに希釈係数を自動的に計算しますか、それとも各サンプルについて事前に設定する必要がありますか?
論理的なInline Dilutionセットアップを使用する場合、異なる濃度範囲の分析種を含むサンプルを、正しい結果とともに自動的に決定することができます。個々のサンプルにはそれぞれ異なる濃度の分析種が含まれうるため、ソフトウェアは各サンプルごとに個別に希釈係数を計算します。その後、サマリーレポートには、1回目と2回目の測定から得られた正しい結果が示されます。
５.結果はトレーサブルですか?
簡潔に言えば、はいです。MagIC Netソフトウェアは、装置をインテリジェントに操作し、結果の完全なトレーサビリティを提供するためにMetrohmによって開発されました。装置のさまざまな稼働部品に組み込まれたインテリジェントチップ技術のおかげで、システム構成要素(例:シリアル番号や分離カラム)のすべてのパラメータが記録されます。これにより、インラインサンプル前処理および自動化段階のモニタリングも可能になり、分析の信頼性が向上します。結果は再現性と監査管理のためにトレーサブルであり、GLPおよびFDA基準を満たしています。
MagIC Netソフトウェアとその機能について詳しくは、以下をご覧ください。
お役立ち情報
食品・飲料分析への新たな視点
この電子書籍をダウンロードして、食品・飲料分析におけるイオンクロマトグラフィーの利点について詳しくご覧ください。この電子書籍では、応用例が紹介されているほか、規格・基準へのICの準拠についての概要、そして時間とコストを節約する自動化とインラインサンプル前処理について解説されています。
