Современные аналитические методы

В последние годы процедура непосредственного анализа подверглась резкой критике со стороны многие диетологи, как архаичные и неточные, и в большинстве лабораторий он был частично заменен другими аналитическими процедурами. Большинство критики было сосредоточены на фракциях сырой клетчатки, золы и азотных экстрактивных веществ по причинам описано выше. Новые методы были разработаны для характеристики продуктов питания в условия методов, используемых для выражения потребностей в питательных веществах. Таким образом, попытка сделано, чтобы использовать аналитические методы для количественной оценки потенциального запаса питательных веществ из еды. Например, для жвачных животных разрабатываются аналитические методы.

которые описывают запас питательных веществ для микробов рубца и пищеварительной системы организмаферментная система (рис. 1.1).    

Измерения пищи Параметры рубца Поглощенные питательные вещества

Всего N N растворимость Разлагаемость N ADIN

 

 

ДСУ ERDN

NF

WSC и пектины Крахмал - Оценить степень Клеточные стенки - Оценить Экстен

 

 

PFF         

 

        

ЛЖК лактат липид

 

 

NFF

 

 

Рис. 1.1 Предлагаемая модель для характеристики корма для жвачных животных.

AA = аминокислоты, ADIN = кислотный детергент, нерастворимый азот, DUP = усваиваемый, не разлагаемый белок, ERDN = эффективный разлагаемый в рубце азот, LCFA = длинноцепочечные жирные кислоты,ME = метаболизируемая энергия, MP = метаболизируемый белок, N = азот, NF = фракция азота,NFF = неферментируемая фракция, PFF = потенциально ферментируемая фракция, UDN = неразлагаемая азот, VFA = летучие жирные кислоты, WSC = водорастворимые углеводы.От Технического комитета по сельскохозяйственным и продовольственным исследованиям 1998 года по реакциям на питательные вещества, докладнет. 11, Уоллингфорд, CABI.

Крахмал и сахара

Недостатки фракции экстрактивных веществ, не содержащих азот, были рассмотреныразработка методов количественной оценки неструктурных углеводов, которыев основном крахмалы и сахара. Сахара могут быть определены колориметрически после комбинациис таким реагентом, как антрон. Крахмал определяется разбавленным кислотным гидролизомобразца с последующим поляриметрическим определением высвобожденных сахаров.

Это дает показатель для общего сахара (то есть тех, которые происходят из гидролизованного крахмал плюс простые сахара в еде). Сахар сам по себе определяется путем извлечения образец этанолом, подкисление фильтрата и снятие показаний второго поляриметра.Содержание крахмала рассчитывается из разницы между двумя показаниями умножить на известный коэффициент для источника крахмала. Крахмал также может быть определен ферментативно. Например, в зерновых крахмал превращается в глюкозу с помощью –амилазы затем амилоглюкозидаза, а затем измеряется глюкоза с использованием глюкозы оксидаза-пероксидазный реагент.волокно

Ван Соест разработал альтернативные процедуры для волокна (Таблица 1.2).нейтрально-моющее волокно (NDF), которое является остатком после экстракции с кипящей нейтралью растворы лаурилсульфата натрия и этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА),состоит в основном из лигнина, целлюлозы и гемицеллюлозы и может рассматриваться как мера материала клеточной стенки растений. Аналитический метод определения NDF был Первоначально разработан для кормов, но он также может быть использован для продуктов, содержащих крахмал что лечение амилазой включено в процедуру. По аналогии с Не содержащая азот фракция экстрактивных веществ обсуждалась выше, термин неструктурный углевод (NSC) иногда используется для дроби, полученной вычитанием суммы количество (г / кг) ХП, ЭЭ, золы и NDF от 1000. Кислотно-моющее волокно (ADF) является остатком после кипячения с 0,5 М серной кислоты. кислота и цетилтриметиламмонийбромид, и представляет собой неочищенный лигнин и целлюлозные фракции растительного материала, но также включает кремнезем.

Таблица 1.2 Классификация кормовых фракций с использованием моющих методо

 

     

Фракционные	Компоненты
Содержимое клеток (растворимое в нейтральном моющем средстве)	Липиды                                                                                       Сахары, органические кислоты и                                                                                      водорастворимое вещество                                                                                      Пектин, крахмал                                                                                       Небелковый азот                                                                                        Растворимый белок
Компоненты клеточной стенки (нерастворимые волокна в нейтральном моющем средстве) Растворим в кислотном моющем средстве	Белок, связанный с волокнами Кислотно-моющее волокно Целлюлоза лигнин Лигнифицированный азот Кремнезем

Определение ADF особенно полезно для кормов, поскольку существует хорошая статистическая корреляция между этим и степенью, в которой пища переваривается (перевариваемость). В Великобритании метод ADF был немного изменен, продолжительность кипения и кислотная сила увеличивается. Термин «модифицированное кислотно-моющее волокно» (MADF)используется для описания этого определения.

Определение кислотно-детергентного лигнина включает получение кислотного детергента волокно как подготовительный этап. ADF обработан 72-процентным серным

Кислота, которая растворяет целлюлозу. Пепла остатка определяет сырой лигнин,в том числе кутин.

Методы анализа волокон Van Soest используются в системе анализа пищевых продуктов.для жвачных животных, разработанных в Корнельском университете (см. вставку 1.1).

В моногастральном, и особенно человеческом, питании термин «пищевые волокна» часто и внимание было сосредоточено на его значении для здоровья. диетический клетчатка (DF) была определена как лигнин плюс те полисахариды, которые не могут быть переварены моногастрическими эндогенными ферментами. Первоначально эпидемиологические исследования связаны с отсутствием DF к запорам, расстройствам кишечника и кишечника, сердечно-сосудистым заболеваниям и типу 2 сахарный диабет; однако причины таких заболеваний многофакторны, а в некоторых случаях благотворное влияние оказывает не только DF per se, но и другие аспекты диеты также (например, антиоксиданты). Тем не менее, DF является основным компонентом, связанным со здоровьем в человек, и это имеет одинаково важные эффекты у животных (см. ниже).

Определение DF оказалось трудным, с определениями, варьирующимися от физиологический / ботанический (полученный из клеточных стенок растений, которые плохо перевариваются); химический / ботанический (некрахмальные полисахариды (NSP) клеточных стенок растений); химическая (NSP и лигнин); и питательный / физиологический (NSP не переваривается в малых кишечник). Общими чертами определений DF являются углеводы (полисахариды, олигосахариды и лигнин) устойчивы к пищеварению в тонкой кишке, но которые могут бродить в толстой кишке и способствовать полезному физиологическому последствия. В силу своего определения, DF трудно определить в лаборатории. NSP в большинстве продуктов, наряду с лигнином, считается основные компоненты клеточных стенок. Методы измерения NSP делятся на две

ВСТАВКА 1.1. Система углеводов и белков в сети Cornell. Фракционирование углеводов с помощью анализа в настоящее время наиболее полно разработано в Корнелле Чистая углеводно-белковая система для рациона жвачных животных. Она основана на аналитической системе Ван Соеста, с добавлением других стандартных методик, чтобы получить следующие фракции в продуктах питания: 1. Всего углеводов 100 (сырой белок жирной золы) 2. Неструктурный углевод (NSC) 100 (сырой белковый жир (NDF NDF белок) зола) 3. Сахар как доля НСК 4. Крахмал, пектин, глюканы, летучие жирные кислоты, НСК, сахар 5. Лигнин Затем углеводы классифицируются по степени их разложения на рубцовые микробы: фракция A - быстрый (включающий сахара), фракция B1 - промежуточный (крахмал, пектин, -глюканы), фракция B2 - медленный (доступный материал клеточной стенки, представленный NDF без лигнина) и фракция C - неперевариваемая (недоступна клеточная стенка в виде лигнина).

 

категории (с небольшими изменениями во второй категории, в зависимости от исследования лаборатории):

■ Ферментативно-гравиметрические методы, которые измеряют различные компоненты и даютнет сведений о полисахаридном типе. В методе Ассоциации официальной аналитики

Химики для общего пищевого волокна, образцы желатинизируются при нагревании иобработанный ферментами, чтобы удалить крахмал и белки. Общее количество пищевых волокон осаждается с этанолом и остаток сушат и взвешивают.

■ Ферментативно-хроматографические методы, позволяющие идентифицировать отдельные углеводы. в диетическом NSP. Метод Englyst может быть использован для определения общего,растворимые и нерастворимые пищевые волокна. Измерение NSP этим методом предполагает удаление крахмала ферментами пуллуланазой и -амилазой. После осаждение этанолом, остаток NSP затем гидролизуют с помощью 12 М серной кислоты кислота. Определены отдельные мономерные нейтральные составляющие сахара методом газожидкостной хроматографии (см. ниже) с отдельным определением уроновых кислот. В качестве альтернативы, общее содержание сахара определяется колориметрически. после реакции с раствором динитросалицилата. Общий NSP и нерастворимый NSP Определяются непосредственно путем анализа отдельных проб и растворимых NSP рассчитывается по разнице. Основными составляющими NSP являются рамноза, арабиноза, ксилоза, глюкоза, галактоза, манноза, глюкуроновая и галактуроновая кислоты. Целлюлоза является основным источником глюкозы, а гемицеллюлоза обеспечивает ксилозу, Маннанс и галактоза. Разложение пектинов выделяет арабинозу, галактозу и уроновые кислоты. После принятия методов определения NSP он стал очевидно, что неперевариваемые олигосахариды и устойчивый крахмал также способствовал DF на основе их физиологического поведения. Признавая это, ферментативные процедуры были разработаны для определения этих компонентов.

Сравнение содержания пищевых волокон для ряда типов продуктов приведено в

Таблица 1.3.

В последние годы внимание было сосредоточено на важности как растворимых, так инерастворимые формы волокнистого материала в рационе человека. Известно, что водорастворимый NSP более низкий сывороточный холестерин и нерастворимый NSP увеличивают объем фекалий и ускоряют скорость транзита толстой кишки. Этот последний эффект считается полезным для предотвращения ряда заболеваний, в том числе рака кишечника. NSP пищи может ухудшаться в кишечнике свиней в результате микробной ферментации, образуя летучие жирные кислоты, которые поглощаются и способствуют выработке энергии.

Еще одно преимущество связано с масляной кислотой, содержащей летучие жирные кислоты, о которой сообщается быть важным источником энергии для роста клеток в эпителии двоеточие; таким образом, присутствие этой кислоты будет способствовать развитию клеток и поглощения. Степень деградации зависит от конформации полимеры и их структурная связь с неуглеводными компонентами, такими как как лигнин. Кроме того, физические свойства NSP, такие как водоудерживающая способность и ионообменные свойства, могут влиять на степень ферментации. гелеобразующие NSP, такие как? -глюкан, уменьшают поглощение других питательных веществ из тонкая кишка и ухудшает усвояемость и отрицательно влияет на консистенцию фекалий у свиней и птицы. Положительным моментом является то, что влагоудерживающие свойства приводят к влияют на поведение беременных свиноматок, увеличивая время отдыхает из-за увеличения наполнения кишечника и за счет уменьшения неподобающего поведения, такого как Бар жевательный.

Полезные ископаемые

Простое определение золы дает очень мало информации о точном минерале состав пищи и, когда это необходимо, аналитические методы, включающие спектроскопию как правило, используются. В атомно-абсорбционной спектроскопии кислый раствор образец нагревается в пламени и испаренные атомы поглощают энергию, которая приносит о переходах из основного состояния в более высокие энергетические уровни. Источник энергии для этого перехода используется катодная лампа, содержащая определяемый элемент, который излучение на характерной длине волны. Излучение поглощается атомами в пламя пропорционально концентрации элемента в образце пищи. Пламенно-эмиссионная спектроскопия измеряет излучение от растворов образца нагревается в воздухе / ацетилене или кислороде / ацетилене. Каждый элемент испускает излучение на определенных длинах волн и есть опубликованные таблицы спектров эмиссии пламени.

Атомно-абсорбционная и пламенно-эмиссионная спектрометрия заменяются индуктивно                  эмиссионная спектроскопия связанной плазмы, так как она имеет большую относительно инертные элементы и могут быть использованы для определения нескольких элементов одновременно или последовательно. Энергия от индуктивно-связанного источника плазмы поглощается ионами аргона и элементами, чтобы сформировать проводящую газовую смесь в температура до 10 000 ° С. Электромагнитное излучение, излучаемое атомами и ионы в плазме затем измеряется. Альтернативно ионы могут быть разделены и обнаружено с помощью масс-спектрометра.

Как и с другими питательными веществами, мера концентрации одного элемента недостаточно, чтобы описать его полезность для животного. Были предприняты попытки оценить наличие минералов, используя химические методы, такие как растворимость в воде или разбавленные кислоты, но они имели небольшой успех. В настоящее время эксперименты на животных единственный надежный способ измерения минеральной доступности (см. главу 10).