用于分析总膳食纤维的自动化方法和系统的制作方法
【专利说明】用于分析总膳食纤维的自动化方法和系统
[0001]本申请是申请号为201080038625.7母案的分案申请。该母案的申请日为2010年8月18日；发明名称为“用于分析总膳食纤维的自动化方法和系统”。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求2009年8月25日提交的题为“Total Dietary Fiber AnalysisSystem (总膳食纤维分析系统)”的美国临时专利申请序列号61/236，729的优先权。该申请的内容通过全文弓I用结合到本文中。
技术领域
[0004]本发明一般性地涉及纤维的分析，更具体而言，本发明涉及使用可分成一个或多个部分的柔性反应/过滤容器来分析膳食纤维。
【背景技术】
[0005]本发明涉及一种自动化总膳食纤维(TDF)分析系统，所述系统表现出在过滤、劳动和时间上改进的效率，并且不需要玻璃器具和相关的玻璃器具清洁。
[0006]已开发了多种用于分析饲料和食品中的纤维的方法。用于分析饲料的动物营养的广泛接受的方法为粗纤维(A0AC方法962.09)和中性洗涤剂纤维和酸性洗涤剂纤维(USDA，Agricultural Handbook N0.379) ο它们均为重量分析程序，并且依赖过滤来分离纤维部分。已开发新的纤维方法(粗纤维分析，AOCS方法Ba 6a-05和ANKOM专利US5，370, 007)，其使用过滤袋来改进过滤步骤和能进行间歇处理。AOAC是指Associat1nof Official Analytical Chemists (官方分析化学家协会)，AOCS 是指 American OilChemists Society(美国油化学家协会)。人营养总膳食纤维(TDF)为用于对具有某些营养和消化道益处的纤维组分分类的术语。与动物纤维方法显著不同的是，TDF方法具有使用醇来沉淀水溶性纤维部分的额外要求。因此，在该方法的早期酶阶段中为水溶性的纤维组分后来被醇沉淀，并作为纤维部分的一部分被回收。
[0007]AOAC官方方法991.43 ( 一种被批准的TDF方法)通过在缓冲溶液中，首先使用α淀粉酶，接着用蛋白酶，最后，在适当的pH调节之后，用淀粉葡萄糖苷酶(AMG)处理，进行样品中的淀粉和蛋白的酶消化。TDF由两种组分组成:不溶性膳食纤维(IDF)部分和可溶性膳食纤维(SDF)部分。可通过在一个过滤器中共同过滤IDF和SDF部分，或通过单独过滤IDF和SDF部分随后将两个值加在一起，来测定TD。为了单独分析IDF和SDF部分，在酶消化阶段结束时过滤IDF部分。将4倍体积的乙醇加入到滤液中，以沉淀SDF部分。然后通过过滤分离随后的沉淀剂。这些过滤通常耗时并且困难。该过程需要具有一层硅藻土的烧结玻璃坩祸和吸引液体通过过滤器的真空系统。在许多样品中，IDF和SDF倾向于包覆过滤器并抑制液体通过，需要延长的过滤时间。为了促进过滤，硅藻土过滤垫的表面通常需要刮削。
[0008]在分析期间将全部样品在两个不同的时间定量地转移(一次转移到IDF过滤器，一次转移到SDF过滤器)是关键的。SDF部分的细微沉淀包覆烧杯壁并需要物理去除。技术人员必须很小心地刮削和漂洗烧杯壁，以便将所有的纤维转移到过滤坩祸中。在过滤坩祸中回收IDF和SDF部分二者。通过干燥坩祸、称重、减去坩祸(以及硅藻土过滤垫)的重量和校正样品的灰分和蛋白，来按重量分析法测定它们的量。本领域技术人员将理解，校正样品的灰分涉及燃烧一式双份样品并测量剩余的灰分。校正蛋白涉及使用Kjeldahl或Dumas方法分析一式双份样品，以测量样品中的蛋白的量。基于灰分和蛋白值调节IDF和SDF重量值。在校正其灰分和蛋白之后，通过将IDF和SDF值相加，可计算总膳食纤维。
[0009]由以上描述可见，膳食纤维的分析是一项长期和费力的程序，其中转移和过滤步骤有问题。技术人员需要准确控制条件和仔细定量转移，以产生准确和精确的结果。必须将在消化烧瓶中的每一个颗粒转移到过滤坩祸，并且在转移期间硅藻土过滤垫必须保持完整，以便有效捕获细微颗粒。许多样品的过滤缓慢，即使辅助强真空亦是如此。一些样品可能需要刮削过滤垫，以更新一些过滤器表面，从而完成过滤过程。必须在不暴露坩祸的过滤场釉料(course filtering frit)下来完成刮削过程。与该方法相关的许多精度问题涉及转移和过滤过程的困难。
【发明内容】
[0010]本发明的申请可适用于多个批准的TDF方法(例如，A0AC991.43和985.29)。就说明的目的而言，本发明集中于AOAC 991.43。本发明基于可采用利用两个过滤容器的新的程序来代替上述标准体外过程的发现。现有技术的耗时、设备密集的过滤方法在本发明中被采用柔性过滤袋形式的两个消耗性容器代替。第一个袋为由非多孔膜组成的IDF袋，在袋的下部具有多孔过滤器。由于使用临时密封或其他临时分离结构可将单个袋分成反应部分和过滤部分，通过排除技术人员将混合物从烧杯手动转移到过滤装置的步骤，解决了现有技术的转移问题。(应注意到，在不同的实施方案中，密封可由压紧结构、夹具、SmartZip?密封、易碎的膜或允许将容器的一部分与另一部分临时分隔开的任何其他结构完成。)通过恰好在过滤器之上临时密封，在酶温育期间将上部部分隔离。为了帮助温育，从袋的外部搅拌和加热上部部分。在完成温育后，将密封释放，使液体通过过滤器直接进入SDF袋。通过对IDF袋加压可帮助过滤。
[0011]第二个袋为也由非多孔膜组成的SDF袋，在袋的下部具有多孔过滤器。通过在过滤器之上临时密封，SDF袋具有用作沉淀隔室的上部部分和用作过滤器隔室的下部部分。将SDF袋的上部部分和下部部分临时彼此隔离，直至完成沉淀过程。由于使用临时密封或其他临时分离结构可将单个袋分成沉淀部分和过滤部分，通过排除技术人员将混合物从烧杯手动转移到过滤装置的步骤，解决了现有技术的转移问题。
[0012]更具体而言，所述方法涉及在温度和pH受控的环境中IDF袋内样品的酶消化。在样品被消化后，将压紧结构释放，使混合物流动进入袋的过滤器部分。施加压力，在过滤器中捕获IDF部分，同时含有可溶性SDF部分的滤液直接流动进入优选预装有热乙醇的SDF袋的上部非多孔部分。当与乙醇溶液接触后，可溶性纤维沉淀并保持60分钟，以完成沉淀。纤维沉淀后，将压紧结构释放，使混合物流动进入袋的过滤器部分。施加压力，并在袋的过滤器部分中捕获沉淀(SDF部分)。将两个过滤袋漂洗和干燥，以确保仅相应的纤维保留在袋中。一式双份样品用于测定蛋白和灰分含量。使用对灰分和蛋白含量校正的重量计算最终的IDF和SDF值。当单独计算IDF和SDF部分时，通过将校正的IDF和SDF部分加在一起测定总膳食纤维。还可在没有首先测定IDF和SDF级分的情况下测定总膳食纤维。在这种情况下，IDF袋仅用于酶消化。在消化完成后，将压紧结构释放，全部混合物流动进入SDF袋，而不过滤IDF部分。在SDF沉淀阶段后，将混合物过滤和漂洗。随后将SDF袋干燥和称重。一式双份样品用于测定蛋白和灰分含量。在这种情况下，最终的TDF值为对蛋白和灰分含量校正的TDF残余物的重量。
[0013]通过排除转移到过滤坩祸的需要，IDF和SDF袋均改进分析过程。通过在袋中掺入优良的过滤介质和较大的过滤表面积，还改进过滤器性质。
[0014]本发明的主要优点在于:(I)不需要技术人员将样品从烧杯转移到过滤器；和(2)改进的过滤能力消除了技术人员介入过滤过程的需要。这两个优点均使实现该方法的节约成本的自动化以及潜在的改进的精度。
【附图说明】
[0015]图1为说明适用于进行本发明的装置的侧视截面图。
[0016]图2A-2E各图示意性说明图1的装置如何用于本发明的过程的各步骤。
[0017]图3A-3B各图说明适用于进行本发明的另一种装置，该装置由具有多个用于将容器分隔成为多个部分的压点的单个反应/过滤容器组成。
[0018]图4的图示意性说明图3的装置如何用于自动化执行AOAC方法991.43。
[0019]图5A-5F各图示意性说明图3的装置如何被分成三部分容器以及如何用于AOAC方法991.43的各步