NMR ספקטרוסקופיה כמו כלי חזק עבור ההערכה המהירה של פרופיל השומנים של תוספי שמן דגים
1 במאי 2017
הנה, ברזולוציה גבוהה 1 H ו- 13 C גרעיני תהודה מגנטית (NMR) ספקטרוסקופיה שימש ככלי מהיר ואמין עבור ניתוח כמותי ואיכותי של תוספי שמן דגים כמוס.
המטרה הכוללת של שיטה זו היא לקבוע את פרופיל השומנים של תוספי שמן דגים באמצעות ספקטרוסקופיה של תהודה מגנטית גרעינית. שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח לניתוח שומנים כגון תכולת השומנים של תוספי שמן דגים ופיזור המיקום של חומצות שומן שונות על שלד הגליצרול. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שהיא מאפשרת ניתוח מהיר וחזק של מספר מולקולות שונות בתמונה אחת ללא שימוש בשלבי הפרדה וטיהור.
כדי להכין את הדגימות לניתוח תמ"ג פרוטון ופחמן, יש לחלץ תחילה 120 מיקרוליטר, שהם כ-110 מיליגרם שמן דגים, מקפסולה תזונתית באמצעות מזרק ולהניח אותה בבקבוקון זכוכית של 4 מ"ל. רשום את משקל שמן הדגים. השתמש ב-500 מיקרוליטר של תמיסת מלאי BHT כדי להמיס 100 מיליגרם פלוס מינוס 10 מיליגרם שמן דגים.
לאחר המסת השמן, העבירו את כל התמיסה ישירות לתוך צינור NMR איכותי של חמישה מילימטר והצמידו מכסה. נתח את הדגימות תוך 24 שעות מהכנת הדגימות. הכנס את צינור ה-NMR לטורבינת ספינר.
הנח את הספינר ואת הצינור על החלק העליון של מד עומק מדורג ודחף בעדינות את החלק העליון של הצינור עד שחלקו התחתון נוגע בתחתית המד. לאחר מכן הנח את צינור ה-NMR במקום פתוח של מארז הדגימה. שים לב למספר החריץ שבו ממוקמת הדגימה.
כדי לטעון את הדגימה במכשיר ה-NMR, חזור למחשב הבקרה והקלד מספר SX, כאשר number הוא החריץ במארז הדגימה המחזיק את הדגימה. המתן עד שאות הדאוטריום של כלורופורם דוטראט יופיע על המסך. ברגע שאות הדאוטריום נראה, הקלד lock"בשורת הפקודה ובחר כלורופורם deuterated מרשימת הממיסים כדי לנעול את הדגימה באמצעות תהודת הדאוטריום שלה.
הקלד bsmsdisp" בשורת הפקודה כדי לוודא שהספינינג אינו פעיל. אם לחצן הסיבוב ירוק, לחץ עליו כדי לבטל את הסחיטה. לאחר הקלדת הפקודה new"כדי ליצור מערך נתונים חדש, הזן שם עבור סל הנתונים בכרטיסיית השם ואת מספר הניסוי בכרטיסיית מספר הניסוי שכותרתה EXPNO.
השתמש במספר אחד בכרטיסיית מספר התהליך שכותרתה PROCNO. כתבו את כותרת הניסוי בלשונית TITLE. בכרטיסייה ניסוי, לחץ על בחר ובחר את קובץ הפרמטר C13IG.
לאחר מכן לחץ על הגדר פריט נבחר בעורך"ולחץ על אישור. הקלד getprosol" בשורת הפקודה כדי להשיג את הפרמטרים הסטנדרטיים עבור בדיקת ה-NMR והממס הנוכחיים. לאחר מכן הקלד את הפקודה atma"כדי לבצע כוונון אוטומטי והתאמה של הגשושית הן לגרעיני פחמן והן לגרעיני פרוטון. לאחר מכן, בצע שימינג שיפוע חד מימדי כדי להשיג שדה מגנטי הומוגני ביותר ובכך צורת קו אופטימלית עבור אותות ה-NMR.
כדי לעשות זאת, השתמש בהליך האוטומטי הסטנדרטי ל-1D shimming פשוט על ידי ביצוע רציף של הפקודות qu topshim 1dfast ss; qu topshim tuneb ss; ו-qu topshim report"בשורת הפקודה. לאחר אופטימיזציה של פרמטרים כמתואר בפרוטוקול הטקסט, רכוש ספקטרום תמ"ג פחמן חד מימדי. לשם כך, עבור אל מערך נתוני הפחמן והשתמש ברצף דופק מנותק מגודר הפוך על ידי הקלדת pulprog zgig"בשורת הפקודה.
הקלד פקודות בשורת הפקודה כדי להגדיר את הספקטרלי עם nppm, מרכז משדר ה-RF, מספר הסריקות, מספר סריקות הדמה, מספר נקודות הנתונים ומשך הדופק עבור זווית דופק של תשעים מעלות. הקלד digmod baseopt" בשורת הפקודה כדי לרכוש ספקטרום עם קו בסיס משופר. לאחר מכן הגדר עיכוב הרפיה של 60 שניות עבור מכשיר ה-850 מגה-הרץ על ידי הקלדת di 60s" בשורת הפקודה.
הגדר את רווח המקלט לערך מתאים באמצעות הפקודה rga"לחישוב אוטומטי של רווח המקלט. לבסוף, התחל את הרכישה על ידי הקלדת פקודת רכישת הדופק zg"בשורת הפקודה. כדי לעבד את הנתונים, הקלד תחילה si 64K"בשורת הפקודה כדי להחיל מילוי אפס ולהגדיר את גודל ספקטרום המסילה ל-64K.
לאחר מכן הגדר את פרמטר הרחבת השורה ל-1.0 הרץ על ידי הקלדת lb 1.0 אינץ' בשורת הפקודה כדי להחיל פונקציית המתנה עם מקדם הרחבת שורה של 1.0 הרץ לפני טרנספורמציה של 4ea. בצע טרנספורמציה של 4ea על ידי הקלדת efp "בשורת הפקודה. לאחר מכן, בצע תיקון פאזה אוטומטי על ידי הקלדת הפקודה apk"בשורת הפקודה.
אם נדרשות התאמות פאזה נוספות כדי לשפר עוד יותר את הספקטרום, לחץ על הכרטיסייה תהליך. לאחר מכן לחץ על סמל התאם שלב ועל סמלי תיקון שלב לתיקון שלב מסדר אפס ומסדר ראשון. תוך כדי לחיצה על סמלי תיקון הפאזה מסדר אפס ומסדר ראשון, גרור את העכבר עד שכל האותות נמצאים במצב ספיגה חיובי.
החילו ושמרו את ערכי תיקון הפאזה בלחיצה על הלחצן Return ו-Save כדי לצאת ממצב Phase Correction. החל פונקציה פולינומית מסדר רביעי לתיקון בסיסי עם האינטגרציה על ידי הקלדת הפקודה abs n"בשורת הפקודה. כדי לדווח על תזוזות כימיות ב-ppm מ-TMS, התקרב לאות ה-TMS, ולאחר מכן לחץ על סמל הכיול ומקם את הסמן עם הקו האדום על גבי אות ה-NMR שאליו יש להתייחס, TMS במקרה זה.
כדי לכוונן את עוצמת הסף, השתמש בלחצן העכבר האמצעי במידת הצורך. לחץ לחיצה ימנית והקלד 0. בעת שימוש ב-BHT כתקן פנימי, שלב את השיא בדלתא 151.45 המשתרע על חמישה הרץ מכל צד של הפסגה.
לאחר מכן הגדר את האינטגרל השווה למיקרומול של BHT לכל 0.5 מיליליטר של תמיסת המלאי. שלב את פסגות העניין המשתרעות חמש הרץ מכל צד של הפסגה. אם יש צורך להתמקד באזור מסוים, לחץ על סמל ההדגשה כדי להשבית אותו.
לאחר מכן לחץ לחיצה ימנית וגרור כדי להגדיל את האזור. לחץ שוב על סמל ההדגשה כדי להפוך את פונקציית האינטגרציה לפעילה ולעבור לפסגה הבאה. לחץ לחיצה ימנית וגרור את הסמן דרך האינטגרל.
לחץ על הלחצן Return Save Regions. מוצג כאן ספקטרום מייצג של ניתוח תמ"ג פחמן באזור הפחמן הקרבוניל. אותות ה-NMR של EPA ו-DHA במיקומים sn-1, 3 ו-sn-2 מוצגים.
ניתן להשתמש באותות אלה לקביעה כמותית של EPA ו-DHA. מוצג כאן ספקטרום מייצג של ניתוח התמ"ג של הפרוטונים. אותות ה-NMR של EPA ו-DHA שניתן להשתמש בהם לקביעתם.
ספקטרום התמ"ג של הפרוטונים מאופיין ברוחב ספקטרלי צר יותר בהשוואה לספקטרום התמ"ג הפחמני ולכן ברזולוציה ספקטרלית נמוכה יותר. לאחר שליטה, ניתן לבצע טכניקה זו תוך פחות מ-30 דקות אם היא מבוצעת כראוי. לאחר פיתוחה, טכניקה זו סללה את הדרך לחוקרים בתחום ניתוח השומנים לנתח במהירות רכיבי שומנים שונים המופיעים במטריצות מרובות רכיבים, כגון תוספי תזונה, שמן צמחי ודלקים ביולוגיים.
לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד ליישם ספקטרוסקופיה של פרוטון ופחמן, NMR לניתוח פרופיל השומנים של תוספי שמן דגים. אל תשכח שעבודה עם שדות מגנטיים חזקים המיוצרים על ידי ספקטרומטרים של NMR עלולה להיות מסוכנת ביותר לקוצבי לב ותותבות כירורגיות כמו גם לפריטים אלקטרוניים כגון כרטיסי אשראי ושעונים.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מחקר זה מדגים את השימוש בספקטרוסקופיית תהודה מגנטית גרעינית (NMR) ברזולוציה גבוהה עבור 1H ו-13C לצורך ניתוח של תכשירי תוספי שמן דגים. השיטה מאפשרת ביצוע פרופיל ליפידי כמותי ואיכותי, ומספקת תובנות לגבי ההרכב והמבנה של חומצות שומן.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום המדע
- מדעי המוח
- ביוכימיה
- כימיה אנליטית
רקע
- ספקטרוסקופיה של תהודה מגנטית גרעינית (NMR) היא טכניקה אנליטית עוצמתית.
- תוספי שמן דגים נמצאים בשימוש נרחב בשל יתרונותיהם הבריאותיים.
- הבנת פרופילים ליפידיים היא קריטית למדעי התזונה.
- ההפצה המיקומיות של חומצות שומן משפיעה על התפקוד הביולוגי שלהן.
מטרת המחקר
- לקביעת הפרופיל הליפידי של תכשירים משמני דגים.
- לניתוח תכני הליפידים וההתפלגות של חומצות השומן.
- לאספק שיטה אנליטית מהירה וחזקה ללא צורך בהכנה נרחבת של הדגימות.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- מיצוי שמן דגים מקפסולות תזונתיות.
- הכנת דגימות לאנליזת NMR של פרוטונים ופחמן.
- שימוש בתמיסת מלאי של BHT להמסת הדגימות.
- רישום משקל שמן הדגים שהוצא לצורך אנליזה מדויקת.
תוצאות עיקריות
- קביעה מוצלחת של פרופילי ליפידים בתוספי שמן דגים.
- זיהוי חומצות שומן שונות והתפלגותן המיקומית.
- הדגמה של יעילות ה-NMR בניתוח ליפידים.
- תובנות לגבי הרכבם של תוספי תזונה.
מסקנות
- ספקטרוסקופיית NMR יעילה לניתוח תוספי שמן דגים.
- השיטה מספקת מידע בעל ערך למחקר תזונתי.
- ניתוח מהיר ללא שלבי הפרדה מהווה יתרון משמעותי.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למסמך זה
ספקטרוסקופיית NMR מאפשרת פרופיל שומנים מהיר ולא הרסני של תוספי שמן דגים, ובכך תומכת בבקרת איכות ובהחלטות פורמולציה בפיתוח נוטריציוטיקה. השיטה מספקת נתונים כמותיים על חומצות שומן עיקריות וההתפלגות המיקומית שלהן ללא צורך בטיהור, דבר המקצר את לוחות הזמנים האנליטיים. יכולת זו מסייעת בסריקת רכיבים בשלבים מוקדמים ובבחינת עקביות בין סדרות ייצור עבור מוצרים מבוססי אומגה-3.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביו-פרמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- ערך מדעי: מאפשר חקירה של הרכב הליפידים לתמיכה בהשערות מכניסטיות במחקרי נוטריצאוטיקה.
- ערך תפעולי: מספק פרופיל ליפידי ישיר ממטריצות מורכבות ללא שלבי מיצוי או כרומטוגרפיה.
סריקה ופיתוח בדיקות
- ערך מדעי: מספק פרופילים כמותיים של חומצות שומן לצורך סטנדרטיזציה של בדיקות בהערכת תוספי תזונה מבוססי ליפידים.
- ערך תפעולי: מאפשר מוכנות לסריקה בסביעות גבוהה באמצעות רכישת 1H NMR מהירה בפחות מדקה אחת.
מחקר תרגומי ופקליני
- ערך מדעי: תומך ברציפות תרגומית על ידי קישור נתוני מבנה של ליפידים לתוצאות תפקודיות במודלים פרה-קליניים.
- ערך תפעולי: מקל על ביצוע פרופיל ליפידי הניתן לשחזור לאורך תהליכי גילוי ועבודה פרה-קלינית באמצעות פרוטוקולי NMR סטנדרטיים.
שילוב תהליכי עבודה וצינורות עיבוד
השיטה משתלבת בתהליכי גילוי מוקדמים של אנליזה של ליפידים, ומאפשרת ביצוע פרופיל מהיר לפני זיהוי מועמדים מובילים (leads) בפיתוח נוטריצואוטיקה. היא תומכת בפיתוח בדיקות (assays) על ידי אספקת קריאות ליפידיות כמותיות ועקביות ללא צורך בנגזרת (derivatization). הטכניקה משפרת את היכולת לשימוש חוזר בארגון כפלטפורמה אנליטית סטנדרטית עבור פורמולציות המכילות ליפידים.
- ביולוגיה של תגליות: תומך בבדיקת היפותזות בנוגע להרכב הליפידים ולהתפלגות חומצות השומן במטריצות של תכשירים תזונתיים.
- סריקה: מאפשר מוכנות לבדיקה באמצעות פרופיל ליפידי כמותי הניתן לשחזור, עם הכנה מינימלית של הדגימה.
- אנליטיקה: מספק מדידות כמותיות ישירות באמצעות אינטגרציה של אות בספקטרום 1H ו-13C NMR לצורך אנליזה השוואתית.
- מחקר תרגומי: מקשר נתונים מבניים של ליפידים לרלוונטיות ביולוגית במסלולי פיתוח של נוטרצויטיקה ללא doxorubicin.
- שימוש חוזר ארגוני: משמש כפלטפורמה ניתנת להרחבה וגמישה מבחינת מכשירים, הישימה במערכות NMR של 500 MHz ו-850 MHz לצורך בקרת איכות שגרתית.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי באפיון ליפידים באמצעות מדידות NMR כמותיות וישירות.
- ערך תפעולי: מבטיח סטנדרטיזציה והדירות באמצעות שימוש ברפרנס פנימי (BHT) ורכישת ספקטרום עקבית.
- ערך אסטרטגי: משפר את קבלת ההחלטות מסוג go/no-go על ידי מתן אפשרות להערכה מהירה של פרופיל ליפידים במהלך סריקת פורמולציות.
- השפעה על הפורטפוליו: תומך בתעדוף מותאם סיכונים של רכיבי omega-3 בהתבסס על נתוני הרכב מאומתים.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות בפירוש ספקטרום NMR והקצאת סיגנלים של ליפידים.
- תלוי בגישה לספקטרומטרים של NMR (במרחבי 500 MHz או 850 MHz) ובחומרים מתכלים סטנדרטיים למעבדה.
- מחייב סטנדרטיזציה בין-צוותית של פרוטוקולי הכנת דגימות, ייחוס ואינטגרציה.
- שיקולי התאמה כוללים תאימות ממסים ובחירת סטנדרט פנימי על פני מטריצות ליפידיות שונות.
- מגבלות מעשיות כוללות זמני רכישה ארוכים יותר עבור 13C NMR בהשוואה ל-1H NMR ורגישות להומוגניות השדה המגנטי.
