RESUMO
Method validation within food science is a not only paramount to assess method certainty and ensure the quality of the results, but a pennant in analytical chemistry. Proximate analysis is an indispensable requirement for food characterization. To improve proximate analysis, automated protein and thermogravimetric methods were validated according to international guidelines (including ISO 17025) and acceptance criteria of results based on certified reference materials and participation within international recognized proficiency schemes. Common food groups (e.g., meat, dairy, and grain products) were included and at the end of validation, we obtained three rugged and accurate methods with adequate z scores (-2 ≥ x ≤ 2) and recoveries (92-105%). During optimization, variables such as gas flows, subsample masses, and temperatures were varied and specific conditions (those that rendered the best results) were selected for each food group. For each validated method, a comparison (technical and economic) among the data obtained and the data extracted for its traditional counterpart were included: assays validated demonstrate to be more cost-effective labor-wise (ca. 9 and 16-fold) than their traditional alternatives. Specifically for combustion assay regression analysis (y = 0.9361x, y = 1.1001x, and y = 0.9739x, for meat, dairy and grain products, respectively) were performed to assess the factor, if any, which must be applied to the results to effectively match those obtained for Kjeldahl method. Finally, in the case of protein, samples can be analyzed under 5 min with no residue and a subsample mass below 400 mg. Moisture and ash analysis can be performed simultaneously using the same subsample. Data herein will also help harmonize and advance food analysis toward more efficient greener methods for proximate analysis.
RESUMO
The accuracy of two different methods in measuring the ammonia nitrogen (N-NH3) concentration in rumen fluid were evaluated: a catalyzed indophenol colorimetric reaction (CICR) and the Kjeldahl distillation (KD). Five buffered standard solutions containing volatile fatty acids, true protein, and known ammonia concentrations (0, 3, 6, 12, and 24 N-NH3 mg/dL) were used to simulate rumen fluid. Different ratios (10:1, 7.5:1, 5:1, 2.5:1, 1:1, 1:2.5, 1:5, 1:7.5, and 1:10) of a potassium hydroxide solution (KOH, 2 mol/L) to standard solutions were evaluated by the KD method. The accuracy of each method was evaluated by adjusting a simple linear regression model of the estimated N-NH3 concentrations on the N-NH3 concentrations in the standard solutions. When the KD method was used, N-NH3 was observed to be released from the deamination of true protein (P<0.05), and an incomplete recovery of N-NH3 was observed (P<0.05), except for 7.5:1 and 5:1 ratios of KOH solution to standard solutions (P>0.05). The estimates of the N-NH3 concentration obtained by the CICR method were found to be accurate (P>0.05). After the accuracy evaluation, ninety-three samples of rumen fluid were evaluated by the CICR and KD methods (using the 5:1 ratio of KOH solution to rumen fluid sample), assuming that the CICR estimates would be accurate. The N-NH3 concentrations obtained by the two methods were observed to be different (P<0.05) but strongly correlated (r = 0.9701). Thus, it was concluded that the estimates obtained by the Kjeldahl distillation using a 5:1 ratio of KOH solution to rumen fluid sample can be adjusted to avoid biases. Furthermore, a model to adjust the N-NH3 concentration is suggested.(AU)
Avaliou-se a exatidão de dois métodos para mensuração da concentração de nitrogênio amoniacal (N-NH3) em fluido ruminal: reação colorimétrica catalisada por indofenol (RCCI) e destilação de Kjeldahl (DK). Cinco soluções-tampão contendo ácidos graxos voláteis, proteína verdadeira e concentrações conhecidas de amônia (0, 3, 6, 12 e 24 N-NH3mg/dL) foram utilizadas para simular o fluido ruminal. Diferentes relações (10:1; 7,5:1; 5:1; 2,5:1; 1:1; 1:2,5; 1:5; 1:7,5 e 1:10) entre a solução de hidróxido de potássio (KOH, 2 mol/L) e as soluções-padrão foram avaliadas no método DK. A exatidão de cada método foi avaliada por intermédio do ajustamento de um modelo de regressão linear simples das concentrações estimadas de N-NH3sobre as concentrações reais de N-NH3nas soluções-padrão. Com a utilização da DK observou-se que N-NH3foi liberada a partir da deaminação de proteína verdadeira (P<0,05). Adicionalmente, a utilização da DK promoveu recuperação incompleta da N-NH3(P<0,05), com exceção das razões entre a solução de KOH e as soluções-padrão de de 7,5:1 e de 5:1 (P>0,05). As estimativas de concentração de amônia obtidas por intermédio do método de RCCI foram exatas (P>0,05). Após a avaliação da exatidão, noventa e três amostras de fluido ruminal foram avaliadas por intermédio dos métodos de RCCI e de DK (neste caso usando a razão entre solução de KOH e fluido ruminal de 5:1). Nesta avaliação assumiu-se que as estimativas obtidas com a RCCI seriam exatas. Observou-se que as concentrações de N-NH3obtidas pelos dois métodos foram diferentes (P<0,05), mas fortemente correlacionadas (r = 0,9701). Concluiu-se que as estimativas obtidas com a DK utilizando-se razão entre a solução de KOH e a amostra de fluido ruminal de 5:1 poderiam ser ajustadas para correções de vieses Um modelo para realização desse ajustamento foi sugerido.(AU)
Assuntos
Animais , Bovinos , Amônia/análise , Calorimetria/métodos , Destilação/métodos , RuminantesRESUMO
The accuracy of two different methods in measuring the ammonia nitrogen (N-NH3) concentration in rumen fluid were evaluated: a catalyzed indophenol colorimetric reaction (CICR) and the Kjeldahl distillation (KD). Five buffered standard solutions containing volatile fatty acids, true protein, and known ammonia concentrations (0, 3, 6, 12, and 24 N-NH3 mg/dL) were used to simulate rumen fluid. Different ratios (10:1, 7.5:1, 5:1, 2.5:1, 1:1, 1:2.5, 1:5, 1:7.5, and 1:10) of a potassium hydroxide solution (KOH, 2 mol/L) to standard solutions were evaluated by the KD method. The accuracy of each method was evaluated by adjusting a simple linear regression model of the estimated N-NH3 concentrations on the N-NH3 concentrations in the standard solutions. When the KD method was used, N-NH3 was observed to be released from the deamination of true protein (P<0.05), and an incomplete recovery of N-NH3 was observed (P<0.05), except for 7.5:1 and 5:1 ratios of KOH solution to standard solutions (P>0.05). The estimates of the N-NH3 concentration obtained by the CICR method were found to be accurate (P>0.05). After the accuracy evaluation, ninety-three samples of rumen fluid were evaluated by the CICR and KD methods (using the 5:1 ratio of KOH solution to rumen fluid sample), assuming that the CICR estimates would be accurate. The N-NH3 concentrations obtained by the two methods were observed to be different (P<0.05) but strongly correlated (r = 0.9701). Thus, it was concluded that the estimates obtained by the Kjeldahl distillation using a 5:1 ratio of KOH solution to rumen fluid sample can be adjusted to avoid biases. Furthermore, a model to adjust the N-NH3 concentration is suggested.
Avaliou-se a exatidão de dois métodos para mensuração da concentração de nitrogênio amoniacal (N-NH3) em fluido ruminal: reação colorimétrica catalisada por indofenol (RCCI) e destilação de Kjeldahl (DK). Cinco soluções-tampão contendo ácidos graxos voláteis, proteína verdadeira e concentrações conhecidas de amônia (0, 3, 6, 12 e 24 N-NH3mg/dL) foram utilizadas para simular o fluido ruminal. Diferentes relações (10:1; 7,5:1; 5:1; 2,5:1; 1:1; 1:2,5; 1:5; 1:7,5 e 1:10) entre a solução de hidróxido de potássio (KOH, 2 mol/L) e as soluções-padrão foram avaliadas no método DK. A exatidão de cada método foi avaliada por intermédio do ajustamento de um modelo de regressão linear simples das concentrações estimadas de N-NH3sobre as concentrações reais de N-NH3nas soluções-padrão. Com a utilização da DK observou-se que N-NH3foi liberada a partir da deaminação de proteína verdadeira (P<0,05). Adicionalmente, a utilização da DK promoveu recuperação incompleta da N-NH3(P<0,05), com exceção das razões entre a solução de KOH e as soluções-padrão de de 7,5:1 e de 5:1 (P>0,05). As estimativas de concentração de amônia obtidas por intermédio do método de RCCI foram exatas (P>0,05). Após a avaliação da exatidão, noventa e três amostras de fluido ruminal foram avaliadas por intermédio dos métodos de RCCI e de DK (neste caso usando a razão entre solução de KOH e fluido ruminal de 5:1). Nesta avaliação assumiu-se que as estimativas obtidas com a RCCI seriam exatas. Observou-se que as concentrações de N-NH3obtidas pelos dois métodos foram diferentes (P<0,05), mas fortemente correlacionadas (r = 0,9701). Concluiu-se que as estimativas obtidas com a DK utilizando-se razão entre a solução de KOH e a amostra de fluido ruminal de 5:1 poderiam ser ajustadas para correções de vieses Um modelo para realização desse ajustamento foi sugerido.
Assuntos
Animais , Bovinos , Amônia/análise , Calorimetria/métodos , Destilação/métodos , RuminantesRESUMO
Organic carbon (C) concentration evaluated by the Walkley-Black method, and total nitrogen(N)concentration determined by Kjeldahl method, were compared with corresponding results of C and N concentrations obtained through the dry combustion method (Elementar Vario EL analyzer), using samples of ten soil layers down to the depth of 107.5 cm of a kaolinitic Typic Paleudult (220-418 g clay kg-1 along the profile) subjected to no-till cropping systems [fallow bare soil, pigeon pea (Cajanus cajan L. Millsp.) plus maize, and lablab (Lablab purpureum L. Sweet) plus maize]. A close correlation (R² > 0.96) was observed between the C results of the Walkley-Black and dry combustion methods, but a correction was suggested to be applied to C results of Walkley-Black (C = 1.05C W.Black + 0.47). A close correlation (R² > 0.96) was also found between results of Kjeldahl-N and dry combustion-N, but no correction was necessary to be applied. The relationships between results of Walkley-Black and dry combustion and between results of Kjeldahl and dry combustion did not change among soil samples from different management systems, in disagreement to findings of a previous study where results of analytical C recovery were influenced by samples from different managements, supposedly because changes in lability or recalcitrance of organic matter might have affected the wet combustion reactions. A poor correlation (R² = 0.42) was found between the C:N ratios based on Walkley-Black and Kjeldahl analysis and the C:N ratios based on dry combustion analysis. The methods for C and N determination did not affect the interpretation of the effects of management systems on soil C and N stocks.
Resultados de concentração de carbono (C), obtidos pelo método Walkley-Black, e resultados de concentração de nitrogênio (N) total, determinados pelo método Kjeldahl, foram comparados com os correspondentes resultados de C e N obtidos pelo método de combustão seca (analisador Elementar Vario EL), utilizando-se amostras de dez camadas de um Argissolo Vermelho até a profundidade de 107.5 cm (220-418 g argila kg-1 ao longo do perifl), manejado em sistemas de culturas de plantio direto [solo descoberto, guandu (Cajanus cajan L. Millsp.) mais milho, e lab lab (Lablab purpureum L. Sweet) mais milho]. Alta correlação (R² > 0.96) foi observada entre os resultados de C-Walkley-Black e C-combustão seca. Uma correção foi sugerida para os resultados de C-Walkley-Black (C = 1.05C W.Black + 0.47). Elevada correlação (R² > 0.96) também foi observada entre os resultados de N-Kjeldahl e N-combustão seca, não sendo necessária a aplicação de uma correção aos resultados de N-Kjeldahl. A relação entre os resultados de Walkley-Black e combustão seca e entre os resultados de Kjeldahl e combustão seca não mudaram entre amostras de solo de diferentes sistemas de manejo, diferindo dos resultados de um trabalho anterior onde a recuperação analítica de C foi influenciada por amostras oriundas de diferentes manejos, supostamente por alterações na labilidade ou recalcitrância da matéria orgânica terem afetado as reações de combustão úmida. Uma baixa correlação (R² = 0.42) foi observada entre a relação C:N baseada nas análises Walkley-Black e Kjeldahl e a relação C:N baseada na combustão seca. Os métodos de determinação de C e N não afetaram as interpretações do efeito de sistemas de manejo sobre os estoques de C e N no solo.
RESUMO
Organic carbon (C) concentration evaluated by the Walkley-Black method, and total nitrogen(N)concentration determined by Kjeldahl method, were compared with corresponding results of C and N concentrations obtained through the dry combustion method (Elementar Vario EL analyzer), using samples of ten soil layers down to the depth of 107.5 cm of a kaolinitic Typic Paleudult (220-418 g clay kg-1 along the profile) subjected to no-till cropping systems [fallow bare soil, pigeon pea (Cajanus cajan L. Millsp.) plus maize, and lablab (Lablab purpureum L. Sweet) plus maize]. A close correlation (R² > 0.96) was observed between the C results of the Walkley-Black and dry combustion methods, but a correction was suggested to be applied to C results of Walkley-Black (C = 1.05C W.Black + 0.47). A close correlation (R² > 0.96) was also found between results of Kjeldahl-N and dry combustion-N, but no correction was necessary to be applied. The relationships between results of Walkley-Black and dry combustion and between results of Kjeldahl and dry combustion did not change among soil samples from different management systems, in disagreement to findings of a previous study where results of analytical C recovery were influenced by samples from different managements, supposedly because changes in lability or recalcitrance of organic matter might have affected the wet combustion reactions. A poor correlation (R² = 0.42) was found between the C:N ratios based on Walkley-Black and Kjeldahl analysis and the C:N ratios based on dry combustion analysis. The methods for C and N determination did not affect the interpretation of the effects of management systems on soil C and N stocks.
Resultados de concentração de carbono (C), obtidos pelo método Walkley-Black, e resultados de concentração de nitrogênio (N) total, determinados pelo método Kjeldahl, foram comparados com os correspondentes resultados de C e N obtidos pelo método de combustão seca (analisador Elementar Vario EL), utilizando-se amostras de dez camadas de um Argissolo Vermelho até a profundidade de 107.5 cm (220-418 g argila kg-1 ao longo do perifl), manejado em sistemas de culturas de plantio direto [solo descoberto, guandu (Cajanus cajan L. Millsp.) mais milho, e lab lab (Lablab purpureum L. Sweet) mais milho]. Alta correlação (R² > 0.96) foi observada entre os resultados de C-Walkley-Black e C-combustão seca. Uma correção foi sugerida para os resultados de C-Walkley-Black (C = 1.05C W.Black + 0.47). Elevada correlação (R² > 0.96) também foi observada entre os resultados de N-Kjeldahl e N-combustão seca, não sendo necessária a aplicação de uma correção aos resultados de N-Kjeldahl. A relação entre os resultados de Walkley-Black e combustão seca e entre os resultados de Kjeldahl e combustão seca não mudaram entre amostras de solo de diferentes sistemas de manejo, diferindo dos resultados de um trabalho anterior onde a recuperação analítica de C foi influenciada por amostras oriundas de diferentes manejos, supostamente por alterações na labilidade ou recalcitrância da matéria orgânica terem afetado as reações de combustão úmida. Uma baixa correlação (R² = 0.42) foi observada entre a relação C:N baseada nas análises Walkley-Black e Kjeldahl e a relação C:N baseada na combustão seca. Os métodos de determinação de C e N não afetaram as interpretações do efeito de sistemas de manejo sobre os estoques de C e N no solo.