Sviluppo ed applicazione di un biosensore amperometrico per la determinazione della L-lisina in campioni alimentari

La L-lisina è un aminoacido essenziale per la costruzione e la crescita dei tessuti e dei muscoli negli esseri umani. Tale amminoacido non è sintetizzato dall’organismo ed è necessario assumerlo tramite l’alimentazione. La lisina è presente in quantità rilevante nelle proteine animali ed in minor misura nelle proteine vegetali. Essendo l’amminoacido essenziale più facilmente danneggiabile, la concentrazione della lisina negli alimenti può essere utilizzata come indice di qualità del loro valore nutrizionale o più in generale delle tecniche di trasformazione dei prodotti alimentari [1]. L’impoverimento in lisina è causato principalmente da trattamenti termici durante i quali la L-lisina disponibile reagisce con gli zuccheri riducenti, portando alla formazione di una base di Schiff, prodotto instabile che subisce un riarrangiamento interno in un cosiddetto “composto di Amadori” o amminodeossichetoso. La determinazione della lisina bloccata, quantificabile come differenza tra la lisina totale e la lisina disponibile, può essere messa direttamente in relazione con l’intensità del trattamento termico subito dal prodotto esaminato e quindi con il valore nutritivo dell’alimento. Qualsivoglia processo di trasformazione degli alimenti che preveda trattamenti termici richiederebbe, quindi, un monitoraggio rapido degli effetti del trattamento sul contenuto di lisina se si vuole preservare il carattere nutrizionale dell’alimento trasformato. L’analisi della lisina negli alimenti è normalmente condotta tramite separazione cromatografica del campione pretrattato per idrolisi acida. Cromatografia a scambio ionico, gas cromatografia o cromatografia liquida ad alte prestazioni (HPLC) [2-4] sono fra le tecniche cromatografiche più utilizzate. Sfortunatamente l’approccio cromatografico, che richiede tra l’altro l’uso di strumentazione relativamente complessa e costosa, necessita la derivatizzazione dell’analita per la sua rivelazione il che complica la procedura analitica ed aumenta i tempi di analisi. Lo scopo del presente lavoro di ricerca è stato quello di realizzare un dispositivo analitico avanzato per la rivelazione della L-lisina che costituisse una valida alternativa ai metodi cromatografici convenzionali. In particolare si è sviluppato un biosensore amperometrico per la lisina basato su un metodo classico di immobilizzazione, quale il co-crosslinking enzimatico, combinato all’elettrosintesi di un film polimerico dalle spiccate caratteristiche permselettive, quale il polipirrolo overossidato [5]. E’ stato condotto uno studio di ottimizzazione della metodica di immobilizzazione enzimatica e dei parametri sperimentali impiegati, quali il pH o la velocità di flusso, allo scopo di potenziare la specificità della traduzione enzimatica [6-8] e di realizzare così un biosensore per la lisina caratterizzato da elevata sensibilità, ampio intervallo lineare, basso tempo di risposta, esente da problemi di interferenza faradica ed avvelenamento elettrodico e quindi impiegabile per l’analisi di matrici reali. Il biosensore è stato applicato con successo all’analisi della lisina in vari tipi di formaggio. La stagionatura di un formaggio e la particolare lavorazione da esso subita influenzano enormemente il processo di proteolisi che determina la scissione dei peptidi fino al rilascio di amminoacidi liberi. La determinazione della quantità di L-lisina libera è importante non solo ai fini della stima della stagionatura di un formaggio e quindi del suo valore nutrizionale, ma può assumere particolare rilevanza per l’individuazione e/o conferma di eventuali frodi. La lisina è infatti particolarmente termolabile e la sua determinazione consente di evidenziare l’uso nella produzione dei formaggi di materie prime non consentite, quali latte in polvere, caseina, caseinati, e formaggi fusi, cioè semilavorati che hanno subito un trattamento termico particolarmente spinto [9]. I risultati sperimentali sin qui ottenuti incoraggiano un futuro impiego del biosensore per il controllo di qualità di altri prodotti alimentari termolabili con l’approccio della tecnica di analisi in continuo. Riferimenti 1. R. F. Hurrel, K. J. Carpenter, Prog. Fd. Nutr. Sci. 5 (1981) 159 2. N. P. Thio, D. H. Tompkins, J. Assoc. Off. Anal. Chem. 72 (1989) 609 3. A. Cubedo Fernandez-Trapiella, J. Assoc. Off. Anal. Chem. 73 (1990) 935 4. B. N. Jones, J. P. Gilligan, J. Chrom. 266 (1983) 471 5. D. Centone, A. Guerrieri, C. Malitesta, F. Palmisano, P. G. Zambonin, Fresenius J. Anal. Chem. 342 (1992) 729-733 6. E. Marconi, G. Panfili, M. C. Messia, R. Cubadda, D. Compagnone, G. Palleschi, Anal. Lett. 29 (1996) 1125 7. M. G. Lavagnini, D. Moscone, G. Palleschi, D. Compagnone, C. Cremisini, Talanta 40 (1993) 1301 8. A. L. Simonian, I. E. Badalian, T. T. Berezov, I. P. Smirnova, S. H. Khaduev, Anal. Lett. 27 (1994) 2849 9. P.Cappelli, V. Vannucchi, “Chimica degli alimenti, conservazione e trasformazione”, Ed. Zanichelli 199