Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Xác định nhanh hàm lượng protein trong thực phẩm bổ sung dầu cá vi mô bằng phép phổ ATR-FTIR và phân tích hồi quy bình phương phần (PLSR)
Tóm tắt
Sau thành công gần đây trong phân tích định lượng thành phần axit béo thiết yếu trong thực phẩm bổ sung dầu cá vi mô vi hạt (μEFO), chúng tôi đã mở rộng ứng dụng của kỹ thuật quang phổ phản xạ toàn phần suy giảm (ATR-FTIR) và phân tích hồi quy bình phương phần (PLSR) để xác định nhanh hàm lượng protein tổng số - thành phần chính khác trong hầu hết các bột μEFO thương mại. Khác với phương pháp sắc ký truyền thống thường được sử dụng trong phân tích axit amin (AAA), quang phổ ATR-FTIR của bột μEFO có thể được thu trực tiếp từ dạng bột gốc mà không cần chuẩn bị mẫu, làm cho kỹ thuật này đặc biệt nhanh chóng, không xâm lấn, thân thiện với môi trường, và tiết kiệm chi phí, do đó vô cùng phù hợp cho việc sử dụng thường xuyên trong ngành công nghiệp. Bằng cách tối ưu hóa vùng quang phổ cần chú ý và số lượng yếu tố tiềm ẩn thông qua chiến lược PLSR đã phát triển, một mô hình hiệu chuẩn tuyến tính tốt đã được tạo ra, được chỉ ra bởi giá trị hệ số xác định R2 = 0.9975, sử dụng các bột μEFO chuẩn có hàm lượng protein tổng số trong khoảng 140–450 mg/g. Dự đoán hàm lượng protein thu được từ tập dữ liệu xác thực độc lập thông qua mô hình PLSR tối ưu hóa rất chính xác, chứng tỏ qua (1) một sự khớp tuyến tính tốt (R2 = 0.9759) trong đồ thị giữa các giá trị dự đoán và giá trị tham chiếu, được thu từ phương pháp AAA tiêu chuẩn, (2) lỗi căn bậc hai trung bình của dự đoán thấp nhất (11.64 mg/g), và (3) độ lệch dự đoán dư cao (6.83), được xếp vào mức dự đoán chất lượng rất tốt cho thấy độ ổn định cao và hiệu suất dự đoán tốt của mô hình hiệu chuẩn PLSR đạt được. Nghiên cứu này do đó đã chứng minh ứng dụng tiềm năng của kỹ thuật ATR-FTIR di động khi được sử dụng cùng với phân tích PLSR cho việc giám sát nhanh các thành phần chính (tức là, hàm lượng dầu và protein) trong bột μEFO đã hoàn thiện trong môi trường sản xuất thực tế.
Từ khóa
#hàm lượng protein #bột μEFO #quang phổ ATR-FTIR #phân tích PLSR #phân tích axit aminTài liệu tham khảo
Aghbashlo, M., Mobli, H., Madadlou, A., & Rafiee, S. (2012). Influence of wall material and inlet drying air temperature on the microencapsulation of fish oil by spray drying. Food and Bioprocess Technology. doi:10.1007/s11947-012-0796-7.
Augustin, M. A., & Sanguansri, L. (2010). Use of encapsulation to inhibit lipid oxidation. In E. Decker, R. Elias, & D. J. McClements (Eds.), Oxidation in foods and beverages and antioxidant applications (pp. 479–495). Cambridge: Woodhead Publishing.
Barron, C. (2011). Prediction of relative tissue proportions in wheat mill streams by Fourier transform mid-infrared spectroscopy. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 59, 10442–10447.
Barrow, C. J., Nolan, C., & Jin, Y. (2007). Stabilization of highly unsaturated fatty acids and delivery into foods. Lipid Technology, 19(5), 108–111.
Barth, A. (2000). The infrared absorption of amino acid side chains. Progress in Biophysics and Molecular Biology, 74, 141–173.
Borza, A. D., Annan, N. T., Moreau, D. L., Allan-Wojtas, P. M., Ghanem, A., Rousseau, D., et al. (2010). Microencapsulation in genipin cross-linked gelatine-maltodextrin improves survival of Bifidobacterium adolescentis during exposure to in vitro gastrointestinal conditions. Journal of Microencapsulation, 27(5), 387–399.
Burdge, G. C., & Calder, P. C. (2005). Conversion of α-linolenic acid to long-chain polyunsaturated fatty acids in human adults. Reproduction Nutrition Development, 45, 581–597.
Byler, D. M., & Susi, H. (1986). Examination of the secondary structure of proteins by deconvolved FTIR spectra. Biopolymers, 25, 469–487.
Cai, S., & Singh, B. R. (2004). A distinct utility of the amide III infrared band for secondary structure estimation of aqueous protein solutions using partial least squares methods. Biochemistry, 43, 2541–2549.
Choy, J.-H., Shin, J., Lim, S.-Y., Oh, J.-M., Oh, M.-H., & Oh, S. (2010). Characterization and stability analysis of zinc oxide nanoencapsulated conjugated linoleic acid. Journal of Food Science, 75(6), N63–N68.
Cohen, S. A. (2001). Amino acid analysis using precolumn derivatisation with 6-aminoquinolyl-N-hydroxysuccinimidyl carbamate. In C. Cooper, N. Packer, & K. Williams (Eds.), Methods in molecular biology (pp. 39–47). Totowa, NJ: Humana Press.
Cohen, S. A., & De Antonis, K. M. (1994). Applications of amino acid analysis derivatisation with 6-aminoquinolyl-N-hydroxysuccinimidyl carbamate: analysis of feed grains, intravenous solutions and glycoproteins. Journal of Chromatography. A, 661, 25–34.
Cohen, S. A., & Michaud, D. P. (1993). Synthesis of a fluorescent derivatizing reagent, 6-aminoquinolyl-N-hydroxysuccinimidyl carbamate, and its application for the analysis of hydrolysate amino acids via high performance liquid chromatography. Analytical Biochemistry, 211, 279–287.
Dong, A., Huang, P., & Caughey, W. S. (1990). Protein secondary structures in water from second-derivative amide I infrared spectra. Biochemistry, 29, 3303–3308.
Geladi, P., & Kowalski, B. R. (1986). Partial least-squares regression: a tutorial. Analytica Chimica Acta, 185, 1–17.
Goutte, C. (1997). Note on free lunches and cross-validation. Neural Computation, 9(6), 1245–1249.
Guillen, M. D., & Cabo, N. (1997). Characterization of edible oils and lard by Fourier transform infrared spectroscopy. Relationships between composition and frequency of concrete bands in the fingerprint region. Journal of the American Oil Chemists' Society, 74, 1281–1286.
Jones, P. J. H., & Kobow, S. (1999). Lipids, sterols, and their metabolites. In M. E. Shils, J. A. Olson, M. Shike, & A. C. Ross (Eds.), Modern nutrition in health and disease (9th ed., pp. 67–94). Baltimore: Williams & Wilkins.
Kadamne, J. V., Castrodale, C. L., & Proctor, A. (2011). Measurement of conjugated linoleic acid (CLA) in CLA-rich potato chips by ATR-FTIR Spectroscopy. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 59, 2190–2196.
Kansiz, M., Schustera, K. C., McNaughton, D., & Lendl, B. (2005). Sequential Injection/mid-infrared spectroscopic analysis of an acetone-butanal-ethanol fermentation: analyte cross correlation effects. Spectroscopy Letters, 38, 677–702.
Kohler, A., Kirschner, C., Oust, A., & Martens, H. (2005). Extended multiplicative signal correction as a tool for separation and characterization of physical and chemical information in Fourier transform infrared microscopy images of cryo-sections of beef loin. Applied Spectroscopy, 59(6), 707–716.
Kohler, A., Afseth, N. K., & Martens, H. (2010). Chemometrics in biospectroscopy. In J. Chalmers, E. C. Y. Li-Chan, & P. R. Griffiths (Eds.), Applications of vibrational spectroscopy in food science (pp. 89–106). Chichester, UK: Wiley.
Kralovec, J. A., Zhang, S., Zhang, W., & Barrow, C. J. (2012). A review of the progress in enzymatic concentration and microencapsulation of omega-3 rich oil from fish and microbial sources. Food Chemistry, 131, 639–644.
Locher, F., Heuwinkel, H., Gutser, R., & Schmidhalter, U. (2005). The legume content in multispecies mixtures as estimated with near infrared reflectance spectroscopy: method validation. Agronomy Journal, 97, 18–25.
Maggio, R. M., Kaufman, T. S., Del Carlo, M., Cerretani, L., Bendini, A., Cichelli, A., et al. (2009). Monitoring of fatty acid composition in virgin olive oil by Fourier transformed infrared spectroscopy coupled with partial least squares. Food Chemistry, 114, 1549–1554.
Martens, H., Nielsen, J. P., & Engelsen, S. B. (2003). Light scattering and light absorbance separated by extended multiplicative signal correction. Application to near-infrared transmission analysis of powder mixtures. Analytical Chemistry, 75, 394–404.
Miyazawa, T., & Blout, E. R. (1961). The infrared spectra of polypeptides in various conformations : amide I and II bands. Journal of the American Chemical Society, 83, 712–719.
Naes, T., Isaksson, T., Fearn, T., & Davies, T. (2002). A user-friendly guide to multivariate calibration and classification. Chichester, UK: NIR Publications.
Payne, K. J., & Veis, A. (1988). Fourier transform IR spectroscopy of collagen and gelatin solutions: deconvolution of the amide I band for conformational studies. Biopolymers, 27, 1749–1760.
Perisic, N., Afseth, N. K., Ofstad, R., & Kohler, A. (2011). Monitoring protein structural changes and hydration in bovine meat tissue due to salt substitutes by Fourier transform infrared (FTIR) microspectroscopy. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 59, 10052–10061.
Savitzky, A., & Golay, M. J. E. (1964). Smoothing and differentiation of data by simplified least squares procedures. Analytical Chemistry, 36, 1627–1639.
Schönbrodt, T., Mohl, S., Winter, G., & Reich, G. (2006). NIR spectroscopy—a non-destructive analytical tool for protein quantification within lipid implants. Journal of Controlled Release, 114, 261–267.
Silverstein, R. M., Blaser, G. C., & Morril, T. C. (1974). Spectrometric identification of organic compounds (3rd ed.). New York: Wiley.
Sun-Waterhouse, D., Wadhwa, S. S., & Waterhouse, G. I. N. (2012). Spray-drying microencapsulation of polyphenol bioactives: a comparative study using different natural fibre polymers as encapsulants. Food and Bioprocess Technology. doi:10.1007/s11947-012-0946-y.
van de Weert, M., Van't Hof, R., Van der Weerd, J., Heeren, R. M., Posthuma, G., Hennink, W. E., et al. (2000). Lysozyme distribution and conformation in a biodegradable polymer matrix as determined by FTIR techniques. Journal of Controlled Release, 68(1), 31–40.
Vongsvivut, J., Heraud, P., Zhang, W., Kralovec, J. A., McNaughton, D., & Barrow, C. J. (2012). Quantitative determination of fatty acid compositions in micro-encapsulated fish-oil supplements using Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy. Food Chemistry, 135, 603–609.
Wang, N., Fu, Y., & Lim, L.-T. (2011). Feasibility study on chemometric discrimination of roasted arabica coffees by solvent extraction and Fourier transform infrared spectroscopy. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 59, 3220–3226.
Williams, P. C. (2001). Implementation of near-infrared technology. In P. Williams & K. Norris (Eds.), Near Infrared Technology in the Agriculture and Food Industries (2nd ed., pp. 145–169). St. Paul, MN: American Association of Cereal Chemists.
Williams, P. C., & Sobering, D. C. (1993). Comparison of commercial near infrared transmittance and reflectance instruments for analysis of whole grains and seeds. Journal of Near Infrared Spectroscopy, 1(1), 25–32.
Yulai, J., Barrow, C. J., Zhang, W., Yan, C., Curtis, J. M., Moulton, S., et al. (2010). Microcapsules with improved shells. US patent 2010/0173002 A1. July 8.
Zeroual, W., Choisy, C., Doglie, S. M., Bobichon, H., Angiboust, J., & Manfait, M. (1994). Monitoring of bacterial growth and structural analysis as probed by FT-IR spectroscopy. Biochimica et Biophysica Acta, 1222, 171–178.
Ziani, K., Fang, Y., & McClements, D. J. (2012). Encapsulation of functional lipophilic components in surfactant-based colloidal delivery systems: vitamin E, vitamin D, and lemon oil. Food Chemistry, 134, 1106–1112.