Los alimentos y los piensos están formados por compuestos químicos que contienen aminoácidos esenciales para el crecimiento y la nutrición. Analizar el contenido de aminoácidos es importante para garantizar una nutrición adecuada. Es necesario recordar que estos productos se producen en procesos a granel. Es así que, al igual que en la producción farmacéutica, los procesos de gran volumen pueden variar en el rendimiento durante un ciclo de producción. Por ello, se debe tener en cuenta lo que constituye una muestra representativa. Por lo general, se debe implementar una estrategia de submuestreo. El análisis de aminoácidos de estos productos requiere diversos enfoques para evaluar la composición de proteínas totales de las muestras de manera adecuada. Debido a que los alimentos y piensos se producen a granel y contienen componentes no proteicos, se recomienda la hidrólisis líquida.
Nota: Los aminoácidos que contienen azufre, cisteína y metionina, y el aminoácido triptófano no son estables en la hidrólisis ácida estándar. Se pueden utilizar metodologías alternativas para analizar estos aminoácidos de manera eficaz.
En esta sección, se presentan tres procedimientos de hidrólisis diferentes:
Al analizar los aminoácidos unidos en proteínas, se deben romper los enlaces peptídicos para liberar los aminoácidos para el análisis (figura 1). Para hidrolizar las muestras de proteínas del pienso, se debe tener en cuenta el pH del material de la muestra y la presencia de sólidos. Como se mencionó en las secciones anteriores, la velocidad o el grado de hidrólisis varía entre los aminoácidos presentes en las proteínas. Sobre todo, en el caso de las proteínas unidas a los alimentos. Como en cualquier método de hidrólisis, los parámetros seleccionados deben ser el resultado de una cuidadosa experimentación.
Al analizar piensos, se deben tener en cuenta tres factores en la preparación de las muestras:
Los cereales para piensos y muestras similares no suelen ser uniformes. Para hacerlas lo más uniformes posible, las muestras deben triturarse hasta obtener un polvo fino. Las muestras con alto contenido de grasa se pueden desengrasar mediante procedimientos estándar antes del triturado final. Un polvo fino permite realizar una hidrólisis eficaz de las proteínas del pienso. Para aplicar el método AOAC (4.1.11, 994.12b, J. AOAC Int. 88, 2005, Amino Acid Analysis of Feeds), se requiere que la muestra de prueba se muela hasta que pueda pasar a través de un tamiz de 0,25 mm o malla 60 (tamaño de partícula de 250 µm).
El método AOAC para el análisis de aminoácidos en piensos recomienda utilizar el siguiente cálculo para determinar la cantidad de muestra utilizada en el análisis de piensos.
Calcular la cantidad aproximada de muestra para el análisis de la siguiente forma:
Ws = 1000/Ns
donde Ns = contenido de nitrógeno de la muestra de ensayo (%) y Ws = peso del material de prueba equivalente a 10 mg de contenido en nitrógeno (mg).
En general, este valor caerá en el intervalo de 100 a 1000 mg del material para cada muestra analizada.
Como se indicó anteriormente, se necesita un gran exceso de peso de ácido para la hidrólisis eficaz de las muestras de proteínas. Los piensos no son diferentes. Sin embargo, a diferencia del exceso de 100 veces analizado en la sección 2.1.2, la relación entre el peso del ácido añadido y el peso de la muestra varía de 50 a 500 veces en el método AOAC 994.12. Este intervalo y la presencia de materiales particulados no proteicos en gran cantidad en los piensos indican la necesidad de un estudio cuidadoso de determinación del intervalo antes del uso de rutina para el análisis de piensos.
El uso de un patrón interno (internal standard [IS]) compensa mejor la hidrólisis variable de los aminoácidos individuales de la muestra. Waters recomienda utilizar norvalina (Nva) como IS para AccQ•Tag Ultra en UPLC y ácido alfa-aminobutírico (AABA) o norleucina para AccQ•Tag en HPLC. La norleucina es el patrón interno recomendado en el método AOAC 994.12 para el análisis de piensos. Se debe tener cuidado al elegir un IS para garantizar que se puedan lograr las resoluciones deseadas entre los picos de aminoácidos en la cromatografía.
La bibliografía contiene diversos métodos que se pueden adaptar al análisis de aminoácidos en los piensos. El método que se presenta aquí es una adaptación del método 994.12 de la AOAC: Aminoácidos en piensos.
Tampón de citrato de sodio, pH 2,20
Solución de patrón interno
La cisteína y la metionina son aminoácidos críticos en el análisis de piensos; ambos limitan el crecimiento de los animales que consumen pienso. Debido a que las condiciones de la hidrólisis ácida estándar no funcionan para estos aminoácidos específicos, se suele realizar una oxidación alternativa con ácido perfórmico. Este método convierte la cisteína y la cistina en ácido cianúrico y la metionina en metionina sulfona (figura 3). A continuación, las muestras se pueden hidrolizar con ácido y derivatizar de forma eficaz.
En la bibliografía, existen diversas versiones de la oxidación con ácido perfórmico. Aunque los procesos generales son similares, sus características específicas difieren. Esta guía presenta dos procedimientos que se pueden utilizar como posibles puntos de partida. El primer método es del AOAC 994.12. El segundo es un método alternativo basado en MacDonald et al, 1985. Es necesario realizar una evaluación y optimización minuciosas antes de comprometerse con un enfoque específico.
Tampón de citrato de sodio, pH 2,20
6. La muestra está lista para prepararse para la derivatización.
Nota: La bibliografía contiene muchas referencias diferentes para este ensayo. No hay acuerdos sobre la cantidad de ácido perfórmico y bromuro de hidrógeno o la temperatura de evaporación. Cambiar la cantidad o la temperatura afectará al tiempo de evaporación en el paso 7.
En las condiciones estándar de hidrólisis ácida, el triptófano (Trp) es inestable y no se puede analizar de forma eficaz. Se propone la hidrólisis básica como método alternativo para la liberación y análisis de este aminoácido en piensos. Este método utiliza NaOH 4,2 M para hidrolizar la proteína. Una ventaja de este método es que una vez finalizado no se requiere la derivatización. Todo lo que se requiere es un análisis instrumental con detección UV a 280 nm.
El procedimiento que se presenta aquí está adaptado del método AOAC 988.15: Triptófano en alimentos e ingredientes de alimentos y piensos.
Nota: En este punto se puede tomar una alícuota del sobrenadante para el análisis UV (289 nm), sin derivatización.
Guía completa sobre la hidrólisis y el análisis de aminoácidos
Hidrólisis de proteínas y péptidos purificados
Hidrólisis de muestras de alimentos y piensos
Derivatización de aminoácidos con la química AccQ•Tag de Waters