Les produits destinés à l’alimentation humaine et animale sont constitués de composés chimiques qui contiennent des acides aminés essentiels à la croissance et à la nutrition. L’analyse de la teneur en acides aminés est importante pour garantir la qualité nutritive. Cependant, la fabrication de ces produits se fait en masse. Comme pour la production pharmaceutique, le rendement des procédés en masse peut varier au cours d’un cycle de production. Il faut donc déterminer ce qui constitue un échantillon représentatif. Cela implique généralement une stratégie de sous-échantillonnage. L’analyse des acides aminés contenus dans ces produits requiert d’adopter différentes approches afin de déterminer la composition en protéines totales. Comme les produits destinés à l’alimentation humaine et animale sont produits en masse et contiennent des constituants non protéiques, une hydrolyse liquide est recommandée.
Remarque : Les acides aminés soufrés, comme la cystéine et la méthionine, ainsi que le tryptophane ne sont pas stables dans des conditions d’hydrolyse acide standard. D’autres méthodologies peuvent être employées pour analyser efficacement ces acides aminés.
Dans cette section, nous présentons trois procédures d’hydrolyse :
Lors de l’analyse des acides aminés liés au sein de protéines, les liaisons peptidiques doivent être rompues pour libérer les acides aminés à analyser (Figure 1). Pour les échantillons de protéines alimentaires à hydrolyser, le pH de la matière de l’échantillon et la présence de matières solides doivent être pris en compte. Comme mentionné dans les sections précédentes, la vitesse ou l’étendue de l’hydrolyse varie en fonction des acides aminés présents dans les protéines. Ceci est particulièrement vrai pour les protéines présentes dans les produits alimentaires. Comme dans toute méthode d’hydrolyse, les paramètres choisis doivent être le résultat d’une expérimentation minutieuse.
Lors de l’analyse de produits destinés à l’alimentation animale, trois facteurs doivent être pris en compte pour la préparation des échantillons :
Les céréales fourragères et les échantillons similaires ne sont normalement pas homogènes. Ils doivent alors être broyés en une poudre fine de sorte à les rendre aussi homogènes que possible. Les échantillons à forte teneur en graisses peuvent être dégraissés par le biais de protocoles standard avant le broyage final. Une poudre fine permet une hydrolyse efficace des protéines présentes dans les aliments pour animaux. Selon la méthode de l’AOAC (4.1.11, 994.12b, J.AOAC Int. 88, 2005, Amino Acid Analysis of Feeds), l’échantillon test doit être broyé jusqu’à ce qu’il passe à travers un tamis de 0,25 mm ou de maille 60 (granulométrie de 250 µm).
La méthode de l’AOAC pour l’analyse des acides aminés dans les aliments pour animaux recommande la formule suivante pour déterminer la quantité d’échantillon nécessaire.
Calculez la quantité approximative de la prise d’essai comme suit :
Ws = 1 000/Ns
où Ns = teneur en azote de la prise d’essai (en %), et Ws = poids de matière à tester équivalant à une teneur en azote de 10 mg (en mg).
En général, cette valeur se situe entre 100 et 1 000 mg de matière pour chaque échantillon analysé.
Comme indiqué précédemment, un important excès pondéral d’acide est nécessaire pour hydrolyser efficacement les échantillons de protéines. Les produits destinés à l’alimentation animale de dérogent pas à la règle. Toutefois, contrairement à l’excès de facteur 100 mentionné en section 2.1.2, la méthode 994.12 de l’AOAC prescrit un rapport entre le poids d’acide ajouté et le poids de l’échantillon compris entre 50 et 500. En raison de l’étendue de cette plage et de la présence de particules non protéiques en vrac dans les aliments pour animaux, vous devez réaliser des expérimentations minutieuses afin de trouver le facteur à utiliser avant l’analyse des échantillons en routine.
L’utilisation d’un étalon interne compense au mieux la variabilité des réactions d’hydrolyse de chacun des acides aminés de l’échantillon. Waters recommande d’utiliser la norvaline (Nva) comme étalon interne pour la solution AccQ•Tag Ultra en UPLC, et l’acide alpha-aminobutyrique (AABA) ou la norleucine pour la solution AccQ•Tag en HPLC. La méthode 994.12 de l’AOAC pour l’analyse des aliments pour animaux recommande quant à elle la norleucine. Lorsque vous choisissez un étalon interne, assurez-vous qu’il permette d’obtenir les résolutions souhaitées entre les pics d’acides aminés en chromatographie.
Les publications font état de diverses méthodes pouvant être adaptées à l’analyse des acides aminés dans les aliments pour animaux. La méthode présentée ci-après est une adaptation de la méthode 994.12 de l’AOAC pour l’analyse des acides aminés dans les produits destinés à l’alimentation animale.
Tampon de citrate de sodium, pH 2,20
Solution d’étalon interne
La cystéine et la méthionine sont des acides aminés critiques dans l’analyse des produits destinés à l’alimentation animale, car tous deux ont effet de limiter la croissance des animaux. Les conditions standard d’hydrolyse acide n’étant pas adaptées à ces acides aminés, on procède généralement à une oxydation à l’acide performique. Cette technique convertit la cystéine et la cystine en acide cyanurique, et la méthionine en sulfone de méthionine (Figure 3). Les échantillons peuvent ensuite être soumis efficacement à une hydrolyse acide et à une dérivatisation.
Les publications décrivent diverses versions de l’oxydation à l’acide performique. Bien que les processus globaux soient similaires, leurs caractéristiques diffèrent. Ce manuel présente deux protocoles faisant office de points de départ. La première méthode provient de la méthode 994.12 de l’AOAC. La seconde est une méthode alternative d’après MacDonald et al, 1985. Veillez à évaluer et optimiser minutieusement une approche avant de l’adopter.
Tampon de citrate de sodium, pH 2,20
6. L’échantillon peut maintenant être préparé en vue de la dérivatisation.
Remarque : Cet essai a été cité dans de nombreuses publications. Aucune ne s’accorde sur les quantités d’acide performique et de bromure d’hydrogène ni sur la température d’évaporation. Ces paramètres affecteront le temps d’évaporation à l’étape 7.
En conditions standard d’hydrolyse acide, le tryptophane (Trp) est instable et ne peut être analysé efficacement. L’hydrolyse basique est proposée comme méthode alternative pour la libération et l’analyse de cet acide aminé dans les aliments pour animaux. Cette méthode utilise du NaOH 4,2 M pour hydrolyser la protéine. Elle présente l’avantage de ne nécessiter aucune étape de dérivatisation. Une analyse instrumentale par détection UV à 280 nm suffit.
Le protocole présenté ici est une adaptation de la méthode 988.15 de l’AOAC pour l’analyse du tryptophane dans les produits et ingrédients destinés à l’alimentation humaine et animale.
Remarque : À ce stade, vous pouvez prélever une aliquote du surnageant pour une analyse UV (289 nm), sans dérivatisation.
Guide complet pour l’hydrolyse et l’analyse des acides aminés
Hydrolyse de protéines et de peptides purifiés
Hydrolyse d’échantillons de produits destinés à l’alimentation humaine et animale
Utilisation du synthétiseur par micro-ondes Discover SP de CEM pour l’hydrolyse des acides aminés
Dérivatisation d’acides aminés à l’aide de la méthode AccQ•Tag de Waters