La determinazione del contenuto totale di grasso nel latte e prodotti derivati è standardizzata da metodi ufficiali quali Weibull-Stoldt, Schmid-Bondzynski-Ratzlaff e Röse-Gottlieb. Questi metodi comportano generalmente processi lunghi e laboriosi. Inoltre, sono necessari grandi quantitativi di solvente per rimuovere il grasso dalla matrice del campione e ciò implica costi particolarmente elevati.
La ricerca e sviluppo di Milestone srl ha prodotto una soluzione innovativa per questo settore di applicazione sviluppando un estrattore a microonde, Ethos X, che permette, in un unico passaggio, di determinare la quantità totale di acidi grassi presenti in tutte le tipologie di matrici a base di latte e derivati. Paragonando il tempo impiegato per determinare 12 campioni con metodi ufficiali, Ethos X di Milestone consente la determinazione gravimetrica di più di 36 campioni, triplicando la produttività rispetto ai metodi tradizionali. Il metodo Milestone, validato con metodi ufficiali con risultati di eccellente comparabilità e ripetibilità, rappresenta la svolta nella metodica di determinazione dei grassi totali nel latte e derivati, consentendo una riduzione drastica del tempo impiegato nel processo e del costo per analisi.
Il superamento delle tecniche tradizionali
Sono passati quasi 120 anni da quando M. Weibull scopre che i lipidi legati alle proteine possono essere separati attraverso una reazione di idrolisi. Dopo 30 anni, J. Großfeld riprende l’argomento ed estrae diversi analiti contenuti in campioni alimentari attraverso un processo liquido-liquido. Circa 30 anni dopo, W. Stoldt rielabora il metodo di Weibull creando quella che attualmente è la metodica ufficiale per la determinazione degli acidi grassi in diverse matrici, ossia il metodo Weibull-Stoldt.
Dopo questo metodo, considerato il metodo universale di estrazione per tutte le matrici, si sono sviluppati negli anni altri processi di estrazione ufficiali, quali Roese-Gottlieb per il latte, latte in polvere, crema e siero, Weibull-Berntrop e Schmid-Bondzynski-Ratzlaff per il formaggio. Queste tecniche di estrazione classica si differenziano sia per il tipo di idrolisi effettuata, alcalina o acida, sia per il tipo di solventi utilizzati durante la fase di estrazione.
Tutte queste tecniche hanno un comune denominatore: implicano un processo lungo e laborioso e un elevato consumo di solventi.
Nel 2016 Milestone lancia Ethos X, una piattaforma a microonde unica sul mercato capace di ottenere una determinazione gravimetrica del grasso totale nel latte e nei prodotti caseari.
Il nuovo metodo semplifica drasticamente il processo operativo, riducendo il consumo di solventi e di conseguenza il costo finale dell’analisi.
Le performance di Ethos X di Milestone
I plus del metodo innovativo
Il principale vantaggio della tecnologia di riscaldamento a microonde offerta dall’Ethos X di Milestone risiede nella capacità di riscaldare il campione selettivamente, portando di conseguenza ad un’accelerazione rilevante nel processo ad estrazione.
Inoltre, permette di lavorare sopra il punto di ebollizione del solvente con una pressione fino a 30 bar, garantendo una performance di estrazione dell’acido grasso di molto superiore rispetto al metodo Soxhlet tradizionale.
Il metodo ufficiale Weibull-Stoldt è composto da otto steps consecutivi che necessitano di un tempo superiore alle 9 ore: una prima fase di idrolisi, seguita da una seconda fase di estrazione dell’acido grasso all’interno del solvente, coadiuvati da diverse fasi di work-up e lavaggio del campione. Da qui l’esigenza di un metodo gravimetrico più snello, che riesca a ridurre i passaggi di lavoro.
Milestone propone un’idrolisi parallela all’estrazione che permette di ridurre i tempi di analisi a meno di 3 ore. L’idrolisi viene eseguita contestualmente all’estrazione all’interno di contenitori chiusi e in pressione, muniti di agitatore magnetico per l’ottimizzazione dell’omogeneizzazione delle due fasi. Questa fase elimina qualsiasi processo intermedio di lavorazione e di lavaggio del campione dall’acido. Tale vantaggio, aggiunto al riscaldamento selettivo delle microonde e alla possibilità di lavorare oltre il punto di ebollizione del solvente, permette di ridurre il tempo di idrolisi a pochi minuti migliorando al contempo l’efficienza di estrazione.
Ethos X di Milestone permette di processare in maniera simultanea fino a 12 diversi campioni per volta (fino a 10 g per contenitore), offrendo la più alta produttività presente sul mercato.
La quantità di solvente utilizzata è minima, 25mL per contenitore, e viene quasi interamente recuperata grazie ad un kit costituito da un rotore per evaporazione (RAR-12) e ad un sistema per la formazione del vuoto con condensatori (CombiVac).
L’evaporazione del solvente nel rotore RAR consente un’evaporazione assistita a microonde che permette di ridurre a soli 20 minuti l’intera evaporazione e di evitare la degradazione degli acidi grassi durante tale processo, inconveniente ricorrente nel caso si esegua un’evaporazione in forni convenzionali. Il solvente viene evaporato all’interno di innovative vaschette di alluminio che consentono il rapido raffreddamento dopo il processo di evaporazione. Questo evita un ulteriore passaggio intermedio di raffreddamento nell’essiccatore, consentendo all’operatore di effettuare direttamente la pesata finale.
Un altro grosso vantaggio operativo offerto dall’Ethos X è rappresentato dalla semplicità operativa del metodo: l’operatore viene infatti guidato in tutte le fasi del processo da un software dedicato che, in maniera automatica, ricalcola la percentuale finale di grasso del campione a partire dalle pesate eseguite in partenza.
Il metodo prevede due step operativi: idrolisi ed estrazione …
La procedura operativa
Come descritto in precedenza, Ethos X consente attraverso un metodo gravimetrico di determinare il contenuto totale di grasso nel latte, latticini e prodotti caseari in due soli step operativi:
idrolisi ed estrazione eseguiti contestualmente (40 minuti); evaporazione del solvente (20 minuti). Si pesano all’interno di contenitori chiusi dai 3 ai 10 g di campione, fino ad un massimo di 12 campioni simultaneamente per estrazione. Ad essi si aggiungono in sequenza una quantità di acido solforico o cloridrico diluiti e una quantità pesata di cicloesano. Una volta chiusi i contenitori, viene settato il metodo predefinito all’interno del software e in maniera completamente automatizzata il campione viene scaldato fino alla temperatura definita dal metodo.
…ed evaporazione del solvente
L’idrolisi e l’estrazione degli acidi grassi avvengono in concomitanza, con un tempo totale di processo di 40 minuti. Terminata l’estrazione, la soluzione all’interno dei vessel si presenterà separata in due fasi: la fase acquosa con la parte idrolizzata del campione sul fondo del vessel e quella organica al di sopra, quest’ultima contenente tutti gli acidi grassi contenuti nel campione, ora solubili in solventi organici. Un’aliquota pesata di solvente organico viene trasferita all’interno di vaschette di alluminio inserite all’interno del reattoreRAR-12 con 12 posizioni, dedicato all’evaporazione controllata del solvente. Il riscaldamento selettivo delle microonde viene infatti coadiuvato ad una pompa a vuoto e a due condensatori per il recupero del solvente. Questo assicura, insieme ad un rapido raffreddamento delle vaschette di alluminio, un’evaporazione conservativa del campione, eliminando qualsiasi rischio di degradazione termica dell’acido grasso. Terminata l’evaporazione, i campioni possono essere pesati direttamente, senza necessità di raffreddamento in essiccatore. Il software, collegato alla bilancia analitica, registra e calcola automaticamente la percentuale totale di acido grasso per ciascun campione. Il tempo totale di lavoro è di circa 3 ore con una produttività di 12 campioni per volta.
La validazione
Per validare il metodo di determinazione a microonde della quantità totale di grasso nei prodotti lattierocaseari, sono stati selezionati sei diversi prodotti, la cui quantità totale di acidi grassi era stata precedentemente stabilita con i relativi metodi di riferimento. La comparabilità e la riproducibilità dei risultati sono stati determinati per mezzo di deviazione standard su un insieme di 10 valori di dati. Idrolisi ed estrazione in parallelo di tutti i campioni sono stati condotti utilizzando una combinazione di acido solforico diluito e cicloesano. La differenza nel contenuto di lipidi tra i metodi di riferimento e il metodo di estrazione a microonde Ethos X sono molto simili ai valori standard ricavati con metodi ufficiali (comparabilità).
Anche la ripetibilità mostra risultati entro i limiti di ripetibilità ufficiali. Il limite di rilevabilità dello strumento è stato stabilito a 0,5 g, mentre il più alto misurabile si attesta attorno ai 15 g. L’evidenza di questa gamma di lavoro è stata dimostrata, almeno per il limite inferiore, attraverso la determinazione su latte magro 0,03% di massa grassa.
Conclusioni
Ethos X di Milestone, strumento dedicato alla determinazione degli acidi grassi totali nel latte e latticini, accoppiato con il rotore di evaporazione da 12 posizioni RAR-12, permette di ottenere gli stessi risultati di accuratezza dei metodi ufficiali (Weibull- Stoldt, Schmid-Bondzynski-Ratzlaff, Roese – Gottlieb).
I principali vantaggi di questo metodo gravimetrico sono: riduzione drastica dei tempi di estrazione: idrolisi ed estrazione di 12 campioni in soli 40 minuti; produttività quadruplicata, con più di 36 campioni al giorno; ridotto consumo di solventi (25 mL di solvente per vessel); elevati recuperi e ripetibilità; unico metodo per tutte le matrici a base di latte e latticini.
Ethos X rappresenta una soluzione unica sul mercato per la determinazione gravimetrica del grasso totale nel latte e prodotti lattiero-caseari con la più alta produttività e con il più basso investimento iniziale.
di Diego Carnaroglio* e Camillo Pirola**
*Application Manager di Milestone
** Marketing Manager di Milestone