Tendencias recientes en el análisis de bebidas - Vitaminas

Impulsados por la pandemia mundial de COVID-19, los consumidores buscan cada vez más alimentos y bebidas que favorezcan la inmunidad y la salud. Como resultado, se espera que el mercado mundial de bebidas funcionales crezca hasta alcanzar los 158.000 millones de dólares en 2023^.1 Las soluciones de HPLC y UPLC de Waters permiten aplicar métodos de ensayo fiables, precisos y eficientes para garantizar que los productos acabados de las bebidas cumplen las especificaciones de los fabricantes y las declaraciones nutricionales de las etiquetas.

Popularidad de las bebidas funcionales para favorecer el bienestar y la salud inmunitaria

Los fabricantes de alimentos y bebidas de hoy en día deben innovar continuamente para satisfacer la creciente demanda de los consumidores de productos que apoyen los objetivos de estilo de vida y salud. Seis de cada diez consumidores de todo el mundo eligen productos que aportan beneficios para la salud, el sistema inmunitario o la forma física.

El mercado de las bebidas funcionales incluye una variedad de bebidas enriquecidas con vitaminas y minerales, como aguas aromatizadas, bebidas vegetales, bebidas lácteas, bebidas deportivas y bebidas energéticas. En particular, las aguas aromatizadas siguen creciendo en popularidad y diversidad de productos, ya que los consumidores preocupados por su salud buscan alternativas bajas o sin azúcar a las bebidas deportivas, las bebidas energéticas y los refrescos tradicionales con gas.

Cuando se mejoran las bebidas con vitaminas, es necesario realizar pruebas de laboratorio en una serie de áreas, entre ellas:

• Desarrollo de productos
• Garantizar la estabilidad de las vitaminas durante todo el ciclo de vida del producto
• Confirmar que los productos acabados cumplen las declaraciones de la etiqueta

Un etiquetado claro y preciso es fundamental para apoyar la elección del consumidor y cumplir con los requisitos reglamentarios, y los fabricantes deben confiar en las pruebas de vitaminas, minerales y otros ingredientes relevantes añadidos.

Complejidad y retos en torno a las pruebas y análisis de vitaminas

Los métodos analíticos heredados para las pruebas de vitaminas en alimentos y bebidas se han limitado a un pequeño conjunto de vitaminas, lo que ha dado lugar a la necesidad de emplear varios métodos analíticos y a una mayor inversión en tecnologías analíticas múltiples, y a menudo diferentes, para llevar a cabo las pruebas multivitamínicas. En consecuencia, el personal del laboratorio necesita una amplia formación sobre estos métodos y tecnologías tan variados.

Hay muchos retos asociados a las pruebas de vitaminas, incluyendo la estabilidad de las vitaminas, que puede verse afectada por factores como la exposición a la luz o al calor, lo que puede tener implicaciones para la preparación y el almacenamiento de los estándares de calibración y las muestras. A menudo, una bebida puede contener ingredientes adicionales que pueden interferir con los métodos de análisis de vitaminas, por lo que se requiere un alto grado de selectividad analítica para realizar pruebas precisas.

En un estudio de caso, Improving standards for vitamin analysis using mass detection, el Dr. Chandra de Amway analiza las ventajas de introducir la detección de masas, como el detector de masas ACQUITY QDa, en los flujos de trabajo rutinarios de análisis de vitaminas. Dentro, el Dr. Chandra informa:

• La necesidad constante de buscar nuevas tecnologías analíticas que aporten mejoras de selectividad y detección a los flujos de trabajo analíticos para las pruebas rutinarias de multivitaminas
• El detector de masas ACQUITY QDa ha ayudado a armonizar los métodos de análisis de vitaminas de Amway
• El detector de masas ACQUITY QDa también reduce simultáneamente el impacto de las coeluciones de otros ingredientes del producto cuando se confirman concentraciones más bajas de vitaminas, que son difíciles de medir con la detección óptica

La flexibilidad de la HPLC permite el análisis preciso de múltiples y diversas vitaminas

La cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) se utiliza con frecuencia para medir la concentración de vitaminas en las bebidas. La flexibilidad que ofrece el conjunto de fases estacionarias de la columna y los detectores la convierte en una técnica útil cuando se analizan múltiples vitaminas, que son diversas en estructura, propiedades químicas y valores de concentración añadidos.

La cromatografía de fase inversa es la típica fase estacionaria de la columna de HPLC utilizada para la separación de vitaminas hidrosolubles y liposolubles, utilizando agua con metanol o acetonitrilo como fase móvil. A menudo se añaden aditivos y tampones como el ácido fórmico y el formiato de amonio para mejorar la forma de los picos, la retención y la selectividad. Algunos métodos heredados que se ejecutan en columnas de sílice C18 utilizan reactivos de emparejamiento de iones para mejorar la retención y la selectividad de las vitaminas hidrosolubles objetivo.

Las químicas de fase inversa modernas, como la ACQUITY UPLC HSS T3, pueden retener y separar varias vitaminas solubles en agua sin necesidad de reactivos de emparejamiento de iones. La nota de aplicación, Rapid Analysis of 10 Water-soluble Vitamins, Caffeine, and Six Common Food Dyes Using ACQUITY UPLC with UV Detection (Análisis rápido de 10 vitaminas hidrosolubles, cafeína y seis colorantes alimentarios comunes con ACQUITY UPLC con detección UV), proporciona ejemplos de retención y separación de varias vitaminas hidrosolubles sin el uso de reactivos de apareamiento de iones.

Un enfoque alternativo a la cromatografía de fase inversa para la retención y separación de analitos polares es el uso de la cromatografía líquida de interacción hidrofílica (HILIC), una técnica de HPLC que se utiliza a menudo para el análisis de compuestos polares. La nota de aplicación, ACQUITY UPLC Analysis of Water-Soluble Vitamins, proporciona un ejemplo de separación HILIC utilizando la columna ACQUTY UPLC BEH Amide.

Cuando se utiliza HILIC para el análisis de vitaminas en bebidas, puede ser necesaria la dilución de la muestra con un disolvente orgánico como el acetonitrilo para reducir la "fuerza" del diluyente de inyección de la muestra a base de agua con un disolvente "más débil" más cercano a las condiciones de partida de la fase móvil utilizada en HILIC.

Cómo la UPLC impulsa el aumento de la eficiencia, la productividad y la reducción de costes en el laboratorio

Algunos de los objetivos más comunes a la hora de modernizar los métodos de prueba de vitaminas existentes o de crear un nuevo método de prueba son

• Acelerar el tiempo de entrega de las muestras
• Reducir el número de métodos de prueba
• Reducir el coste del análisis
• Reducir el consumo de disolventes y los residuos

El uso de la cromatografía líquida de ultra rendimiento (UPLC), que utiliza la tecnología de columnas de menos de 2 µm, permite a los laboratorios transferir los métodos actuales o consolidar los métodos de HPLC existentes para cumplir los objetivos mencionados.

Un estudio de caso, Manufacturer Reduces Vitamin QC Analysis Times by Up to 90% (El fabricante reduce los tiempos de análisis de control de calidad de las vitaminas hasta en un 90%), analiza los beneficios de laboratorio y de negocio obtenidos al sustituir la tecnología HPLC tradicional por la tecnología ACQUITY UPLC H-Class. El estudio de caso destaca los beneficios para la productividad y la eficiencia del laboratorio, que incluyen:

• Consolidación de los procedimientos de prueba en menos métodos
• Una reducción del 90% en el tiempo de análisis
• Una disminución del 70-80% en el uso de disolventes

Además del uso de UPLC, para aumentar aún más la productividad, técnicas como la regeneración de columnas en paralelo ofrecen una solución para aumentar el rendimiento y reducir el tiempo de análisis. Un ejemplo de aplicación de la regeneración de columnas en paralelo a un método de vitaminas se describe en la nota de aplicación, Increasing Sample Throughput Using Parallel Column Regeneration for the Analysis of Water Soluble Vitamins by Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography (HILIC). En la regeneración de columnas en paralelo, el segmento de reequilibrio se excluye del ciclo de inyección, lo que significa que el tiempo de análisis se acorta, aumentando la productividad y manteniendo la separación.

Mejora del análisis de la vitamina B con la tecnología de superficie de alto rendimiento MaxPeak

Las fuertes interacciones entre las superficies metálicas de las vías de flujo de HPLC o UPLC y ciertos analitos pueden dar lugar a formas de pico deficientes, pérdida de analitos, respuesta de pico incoherente y otros problemas de LC que afectan a la calidad de los datos y a la fiabilidad de los métodos.

Para abordar estas interacciones, Waters ha lanzado recientemente la solución ACQUITYTM Premier, que incorpora las tecnologías MaxPeakTM High Performance Surface (HPS). El informe de aplicación, Enhancing the LC-MS/MS Analysis of B-group Vitamins with MaxPeak High Performance Surface Technology, destaca las mejoras para el análisis de vitaminas B en áreas como:

• Forma del pico
• Pico de cola
• Respuesta máxima
• Prórroga

Proteger las marcas con flujos de trabajo estandarizados y fiables para las pruebas de bebidas

Las soluciones de instrumentos y servicios de Waters permiten a los laboratorios de ensayos de bebidas crear métodos de ensayo eficientes, apoyando a los fabricantes de bebidas en:

• Desarrollar nuevos productos de bebidas funcionales para satisfacer las cambiantes preferencias de los consumidores
• Garantizar que los productos acabados cumplen las declaraciones de la etiqueta sobre las vitaminas añadidas
• Minimizar el exceso de ingredientes caros, como las vitaminas

Más información sobre las soluciones de Waters para el análisis de bebidas

1. Business Wire. (2021). Informe sobre oportunidades y estrategias del mercado mundial de bebidas funcionales 2020-2030 - ResearchAndMarkets.com. https://www.businesswire.com/news/home/20210108005264/en/Global-Functional-Beverages-Market-Opportunities-and-Strategies-Report-2020-2030-ResearchAndMarkets.com

2. Innova Market Insights. (2020). Innova identifica las 10 principales tendencias en alimentación y bebidas para acelerar la innovación en 2021. https://www.innovamarketinsights.com/innova-identifies-top-10-food-and-beverage-trends-to-accelerate-innovation-in-2021/

3. Research and Markets. (2020) Electrolyte and Vitamin Water Market - Global Outlook and Forecast 2020-2025. https://www.researchandmarkets.com/reports/5130180/electrolyte-and-vitamin-water-market-global?w=4&utm_source=BW&utm_medium=PressRelease&utm_code=zlhnj7