Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Schnelle Proteinbestimmung

11.04.2011
iTAG Sprint ermöglicht schnellen Eingriff in laufende Produktion

Die häufigste Methode zur Bestimmung des Proteingehaltes von Molkereiprodukten und anderen Lebensmitteln war bisher die Kjeldahl-Methode, die als Standard-Methode vielfach vorgegeben ist. Einige ihrer Anwender versuchen schon seit geraumer Zeit, die Nachteile der Kjeldahl-Methode zu umgehen, indem sie auf Alternativen wie die Bestimmung nach Dumas oder die NIR-Spektroskopie ausweichen.

Die Stickstoffbestimmung nach Kjeldahl und Dumas erfasst den Gesamtstickstoffgehalt der Probe, aus dem wiederum der Stickstoffanteil der Proteine errechnet wird. Probleme ergeben sich bei verfälschten Lebensmitteln (Adulterated Food) oder modifizierten Lebensmitteln (Modified Food), wie der Melamin-Skandal im Hundefutter und in der Babymilch der Jahre 2006 und 2009 zeigte. Bei der NIR-Methode sind umfangreiche Kalibrationen notwendig; leichte Schwankungen der Probenzusammensetzung können das Messergebnis nachhaltig beeinflussen.

Kjeldahl und Dumas
Die Kjeldahl-Methode ist seit 1883 bekannt und beinhaltet zeitintensive Arbeitsschritte. Bis zur Berechnung des Proteingehaltes dauert es einige Stunden. Das Arbeiten mit siedender Schwefelsäure ist nicht gerade als angenehm zu bezeichnen. Im ersten Schritt beim Aufschluss wird die Probe mit einem Überschuss an Schwefelsäure in einem offenen Kolben gekocht. Dabei wird der Kohlenstoff im organischen Material zu CO2 oxidiert und Schwefelsäure zu SO2 reduziert. Im zweiten Schritt erfolgt eine Wasserdampfdestillation und im dritten schließlich die Bestimmung: Für die direkte Titration von Borat wird häufig ein Indikatorgemisch aus Methylrot und Methylenblau verwendet, welches im Sauren umschlägt. Das verbrauchte Maßlösungsvolumen kann in die Stickstoffmenge der Probe umgerechnet werden.

Eine Verbesserung hinsichtlich Arbeitsschutz und Zeitverkürzung sollte die Dumas-Methode bringen. Diese Verbrennungsmethode wurde 1848 von Jean Dumas entwickelt. Hierbei wird das Probenmaterial bei hohen Temperaturen verbrannt und die entstehenden Verbrennungsgase analysiert. Kleine Einwaagen von festen oder flüssigen Proben werden durch die Verbrennung bei hohen Temperaturen und in Anwesenheit von Katalysatoren oxidiert. Die anfallenden Stickoxide (NOx) reduziert man dann mittels Kupfer zu elementarem Stickstoff und die Nebenprodukte Wasser und Kohlendioxid werden vollständig abgetrennt. Der Stickstoff lässt sich dann mit einem Wärmeleitfähigkeitsdetektor analysieren. Der Nachteil dieser Methode: Es fallen nicht unerhebliche Mengen an Kupfer (Reduktionsmittel) und Katalysator an. Zudem sind kostenintensive Reinstgase für die Analyse erforderlich.

Tagging von Aminosäuren
Es kommt schon einer Revolution gleich, wenn Jahrhunderte alte Methoden durch ein schnelles, einfaches und sicheres Verfahren abgelöst werden: Die Protein-Analyse im Sprint erfolgt direkt mittels der iTAG-Technologie und wird nicht durch Lebensmittelzusätze verfälscht. Zudem entfällt die Verwendung von gefährlichen und umweltschädlichen Chemikalien.

Zu Beginn der Analyse wird die Probe (Milch, Joghurt, Fleisch, Wurst, Mehl, Fertiggerichte, etc.) in einen Becher eingewogen und in das Sprint-Gerät gestellt. Das Sprint gibt nun eine definierte Menge an iTAG-Lösung zu der Probe und der eingebaute Homogenisierer durchmischt die Einwaage. Während dieses Prozesses bindet die iTAG-Lösung an den charakteristischen Molekülstellen der Proteine. Tagging (engl. Markieren) bedeutet das selektive Binden des Farbstoffes an den Aminosäuren des Eiweißes in der Probe. Diese Farbreaktion ist schon seit gut 30 Jahren bekannt und hat das offizielle AACC- und AOAC-Approval.

Die unverbrauchte iTAG-Lösung wird über ein Filtersystem aus der Probe entnommen und anhand seiner charakteristischen Färbung im Sprint analysiert. Zeitgleich wird der Homogenisierer automatisch im Sprint gereinigt und somit eine Kontamination der nächsten Probe verhindert. Nach typischerweise 2…3 min ist die Analyse fertig. Als Abfall fallen lediglich etwas Reinigungswasser, einige Milliliter der nichttoxischen iTAG-Lösung und der Probenbecher mit der eingewogenen Probe sowie dem Filtriervorsatz an.

Die Analyse endet damit, dass der Proteingehalt am Bildschirm und am eingebauten Drucker des iTag Sprint ausgegeben wird. Nun ist das Gerät bereit für die nächste Proteinbestimmung. Für hohen Probendurchsatz können mehrere Sprint-Geräte miteinander gekoppelt werden.

Vergleichbare Ergebnisse
Als Ersatzmethode für die Kjeldahl-Standardmethode sind vergleichbare Ergebnisse eine zwingende Voraussetzung. Studien an zertifizierten Referenzmaterialien zeigen, das diese Anforderung mit der iTAG-Sprint-Methode erfüllt wird (siehe Tabellen!). Darüber hinaus ist eine deutlich Verbesserung der Präzisionsdaten mit iTAG Sprint zu beobachten. Die nebenstehenden Tabellen mit Messergebnissen von Lebensmittelanalysen zeigen beispielhaft die Leistungsfähigkeit der neuen Methode. Zudem bietet das Unternehmen CEM allen interessierten LABO-Lesern an, eigene Proben im CEM-Applikationslabor testweise mit dem iTag Sprint zu analysieren.

CEM GmbH, 47475 Kamp-Lintfort, Tel. 02842/9644-0.

Ulf Sengutta*) | LABO
Weitere Informationen:
http://www.labo.de/labortechnik/Labortechnik---Proteinbestimmung-mit-iTAG-Sprint.htm

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizintechnik:

nachricht Vollautomatisierter Virusnachweis in der Blutspende
15.12.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

nachricht Präzisionsbestrahlung bei Prostatakrebs: HYPOSTAT-Studie wird ausgeweitet
11.12.2017 | Universitätsklinikum Schleswig-Holstein

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizintechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Immunsystem - Blutplättchen können mehr als bislang bekannt

LMU-Mediziner zeigen eine wichtige Funktion von Blutplättchen auf: Sie bewegen sich aktiv und interagieren mit Erregern.

Die aktive Rolle von Blutplättchen bei der Immunabwehr wurde bislang unterschätzt: Sie übernehmen mehr Funktionen als bekannt war. Das zeigt eine Studie von...

Im Focus: First-of-its-kind chemical oscillator offers new level of molecular control

DNA molecules that follow specific instructions could offer more precise molecular control of synthetic chemical systems, a discovery that opens the door for engineers to create molecular machines with new and complex behaviors.

Researchers have created chemical amplifiers and a chemical oscillator using a systematic method that has the potential to embed sophisticated circuit...

Im Focus: Nanostrukturen steuern Wärmetransport: Bayreuther Forscher entdecken Verfahren zur Wärmeregulierung

Der Forschergruppe von Prof. Dr. Markus Retsch an der Universität Bayreuth ist es erstmals gelungen, die von der Temperatur abhängige Wärmeleitfähigkeit mit Hilfe von polymeren Materialien präzise zu steuern. In der Zeitschrift Science Advances werden diese fortschrittlichen, zunächst für Laboruntersuchungen hergestellten Funktionsmaterialien beschrieben. Die hiermit gewonnenen Erkenntnisse sind von großer Relevanz für die Entwicklung neuer Konzepte zur Wärmedämmung.

Von Schmetterlingsflügeln zu neuen Funktionsmaterialien

Im Focus: Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik erreichen mit neuer Speichertechnik für photonische Quantenbits Kohärenzzeiten, welche die weltweite...

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Call for Contributions: Tagung „Lehren und Lernen mit digitalen Medien“

15.12.2017 | Veranstaltungen

Die Stadt der Zukunft nachhaltig(er) gestalten: inter 3 stellt Projekte auf Konferenz vor

15.12.2017 | Veranstaltungen

Mit allen Sinnen! - Sensoren im Automobil

14.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Weltrekord: Jülicher Forscher simulieren Quantencomputer mit 46 Qubits

15.12.2017 | Informationstechnologie

Wackelpudding mit Gedächtnis – Verlaufsvorhersage für handelsübliche Lacke

15.12.2017 | Verfahrenstechnologie

Forscher vereinfachen Installation und Programmierung von Robotersystemen

15.12.2017 | Energie und Elektrotechnik