方法論記事

ヘッドスペースガスクロマトグラフィー-タンデム四重極質量分析法による動物由来医薬品におけるトリメチルアミン検出の改良技術

DOI：

10.3791/65291

⸱

2023年3月10日

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1State Key Laboratory of Southwestern Chinese Medicine Resources, Pharmacy School, Chengdu University of Traditional Chinese Medicine, 2China Resources Sanjiu Modern Chinese Medicine Pharmaceutical Co., Ltd, 3Innovative Institute of Chinese Medicine and Pharmacy, Chengdu University of Traditional Chinese Medicine, 4TCM Regulating Metabolic Diseases Key Laboratory of Sichuan Province, Hospital of Chengdu University of Traditional Chinese Medicine, 5Shimadzu (China) Co., Ltd

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サマリー

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ここでは、動物由来の医薬品中のトリメチルアミン(TMA)の測定に適したヘッドスペースガスクロマトグラフィー-タンデム四重極質量分析(HS-GC-MS/MS)法について説明します。プロトコルには、サンプルの前処理、ヘッドスペース処理、分析条件、方法論的検証、および動物由来医薬品中のTMAの測定が含まれます。

要約

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動物由来医薬品は、独特の特徴と顕著な治療効果を有するが、それらのほとんどは明らかな生臭さを有し、その結果、臨床患者のコンプライアンスが悪くなる。トリメチルアミン(TMA)は、動物由来の薬における重要な魚臭成分の1つです。既存の検出方法では、灰汁添加後の急速な酸塩基反応によるヘッドスペースバイアル内の圧力上昇により、TMAがヘッドスペースバイアルから逃げ出し、動物由来医薬品の生臭さの研究が停滞するため、TMAを正確に同定することは困難である。本研究では,酸と灰汁の分離層としてパラフィン層を導入した制御検出法を提案した.TMAの生成速度は、恒温炉加熱によってパラフィン層をゆっくりと液化することによって効果的に制御することができた。この方法は、良好な直線性、精密な実験、および良好な再現性と高感度の回収率を示しました。動物由来医薬品の消臭に関する技術支援を行いました。

概要

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動物部位由来の製品やその副産物(ここでは動物由来医薬品と呼びます)を利用したヒト疾患の治療がますます注目されています。それらは、癌、心血管疾患、肝硬変、乳房炎、およびその他の疾患の治療において重要な役割を果たし、強力な効果、少量の投与量、および重要かつ特異的な臨床効果の利点を備えています。しかし、動物由来の医薬品は一般に生臭さが顕著であり、これは患者のコンプライアンスに大きく影響し、特に子供にとって不利です1,2。生臭は、主に医薬品に含まれるタンパク質、アミノ酸、脂肪などの物質に由来し、脂肪酸の酸化やアミノ酸の分解などによって分解され、魚臭のあるさまざまな物質が生成されます2,3,4。その中でもトリメチルアミン(TMA)は、腐った動物由来食品や腐った動物由来食品に広く存在する生臭みのある揮発性ガスです5。

これまで、ガスクロマトグラフィー(GC)、液体クロマトグラフィー(LC)、イオンクロマトグラフィー、分光光度法、液体クロマトグラフィー-質量分析(LC-MS)、およびセンサー法は、環境、食品、および尿中のTMAを検出するために一般的に使用されてきました6,7,8,9。GCカラムと注入システムの低汚染性、高感度、再現性、および低い検出限界(0.1-1 mg/kg)を考慮すると、食品および生物学的分析にはヘッドスペースガスクロマトグラフィー-質量分析(HS-GC-MS)法が好まれました8。現在、中国だけが食品中のTMAの国家標準を確立しており、HS-GC-MSはGB5009.179-2016標準10の最初の方法です。そこで、動物由来医薬品中のTMAを検出するために、上記のHS-GC-MS法を選択した。初期の段階で、私たちの研究グループは、食品中のTMAのHS-GC-MS検出基準が、いくつかの動物由来の医薬品の生臭さを検出できることを発見しました。研究の結果11,12と組み合わせると、TMAが動物由来の医薬品における魚臭の一般的な重要な物質であることが証明される可能性があります。しかし、実験結果の再現性が悪く、TMAエスケープや安定性の悪さなどの問題があり、方法論では検証できないことがわかりました。これは、灰汁がヘッドスペースバイアルに注入され、急速な酸塩基反応によりバイアル内の圧力が上昇したため、TMAが注入孔から逃げ出し、TMAの安定した正確な検出が妨げられたことが原因である可能性があります。そこで本研究では、これらの問題に対処するために、改良されたヘッドスペースガスクロマトグラフィー-タンデム四重極質量分析(HS-GC-MS/MS)検出法を提案しました。

プロトコルは、優れた固液相変化材料である固体パラフィンの助けを借りて、前処理中の酸塩基反応物を分離することにより、サンプルの前処理を改善します。パラフィンが恒温炉の温度上昇に伴ってゆっくりと液化するにつれて、TMAも密封されたヘッドスペースバイアル内でゆっくりと放出され、激しく急速な酸塩基反応によって引き起こされる圧力上昇を回避し、安定した正確なTMA検出を保証しました。さらに、GC-MS/MSのヘッドスペース注入と多重反応モニタリング(MRM)モードの組み合わせにより、マトリックスの化学的干渉を効果的に抑制し、結果の信頼性を確保しました。方法論的検証の結果、改善された検出方法の直線性、精度テスト、および回収率が、良好な再現性と高感度で要件を満たすことができることが証明されました。

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プロトコル

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フェレティマ、ペリプラネタアメリカーナ、ヒルドの医薬品については表1を参照してください。それらは、成都中医薬大学のXu Runchun教授によって、フェレティマアスペルギルム(E.ペリエ)、ペリプラネタアメリカーナL.、ホイットマニアピグラホイットマンの乾燥体として特定されました。

1. 検体抽出

  1. フェレティマ、ペリプラネタアメリカーナ、ヒルドをハーブグラインダー(材料表を参照)で粉砕し、薬用粉末を2番(ふるい開口部:0.8 mm)および4番(ふるい開口部:0.25 mm)の標準薬剤ふるいにかけ、2つのふるいの間に粉末を集めて必要なサンプル粉末を取得します。
    注: フェレティマ は粉砕後にふわふわしているので、その粉末をふるいにかける必要はありません。
  2. 50 mLのプラスチック遠沈管に1 gの粉末(0.001 gまで正確)を取り、20 mLの5%トリクロロ酢酸(TCA)溶液( 材料表を参照)を加え、高速分散ホモジナイザーで1,000 rmin-1で1 分間ホモジナイズします。
  3. ホモジナイズ後、1,717 x g で室温で5分間遠心分離し、ガラス漏斗に少量の吸収性綿を加え、上清を50 mLメスフラスコにろ過します。
  4. 15 mLと10 mLの5%TCA溶液で上記の抽出プロセスを2回繰り返します。ろ液を混ぜ合わせ、5%TCA溶液で50 mLに希釈します。

2. 試薬調製

  1. 20%水酸化ナトリウム溶液を調製する:20gの水酸化ナトリウムを秤量し、脱イオン水を使用して容量を100mLメスフラスコに固定する。
  2. 5%TCA溶液を調製:25 gのTCAを秤量し、脱イオン水を使用して500 mLメスフラスコに容量を固定します。

3. TMA標準原液調製

  1. TMA標準原液を調製:TMA塩酸塩標準試料0.0162gを秤量し、5%TCA液に溶解し、TMA標準原液100 μg/mLの濃度に等しい容量を100 mLに固定します。4°Cで保存してください。
  2. TMA標準使用溶液を調製する:一定量のTMA標準ストック溶液を取り、5%TCA溶液で段階的に希釈して、0.1 μg/mL、0.5 μg/mL、1 μg/mL、2 μg/mL、5 μg/mL、および10 μg/mL TMA標準溶液を調製します。

4. ヘッドスペース処理のサンプル

  1. 20 mLのヘッドスペースバイアルで2 mLの水酸化ナトリウム溶液と0.5 gの固体パラフィン(融点:58-60°C)を正確に計量します( 材料の表を参照)。
  2. ヘッドスペースバイアルを70°Cのオーブンに約30分間入れます。固体パラフィンは完全に溶けます。
  3. それを取り出し、パラフィンが固まるように室温まで冷まします。固化したパラフィンは水酸化ナトリウムを密封します。
  4. 各サンプル抽出溶液2 mLを取り、パラフィン層の上に置き、キャップを押して密封します。
  5. 密封されたヘッドスペースバイアルを機械( 材料表を参照)に置いて測定します。

5. HS-GC-MS/MS 分析条件の設定

  1. ヘッドスペース条件およびGC-MS条件については、 表2 を参照してください。
  2. イオン情報については 、表 3 を参照してください。

6.標準曲線描画

  1. ステップ4.1〜4.3のサンプルヘッドスペース処理を参照して、灰汁とパラフィンのシーリング層を含むヘッドスペースバイアルを準備します。
  2. 0.1 μg/mL、0.5 μg/mL、1 μg/mL、2 μg/mL、5 μg/mL、および10 μg/mL TMA標準溶液2 mLを20 mLヘッドスペースバイアルに吸引し、キャップを密封して機械で測定します。

7.精密試験

  1. ステップ4.1〜4.3のサンプルヘッドスペース処理を参照して、灰汁とパラフィンシール層を含むヘッドスペースバイアルを準備します。
  2. 2 mLの0.1 μg/mL TMA標準溶液を20 mLヘッドスペースバイアルに吸引し、キャップを密封します。製造元の指示に従って、機械で6つの並列テストを実行します( 材料表を参照)。

8.回収率実験

  1. フェレティマ、ペリプラネタアメリカーナ、ヒルドのバッチを取ります(S02、S05、S07;表1)回収率実験の代表的な医薬品として。
  2. サンプル粉末(S02、S05、S07)を数バッチ取り、TMAが検出されなくなるまで50°Cのオーブンで72時間焼きます。
  3. 焼き薬粉末中のTMAの含有量を検出するには、セクション4〜6のサンプル調製方法を参照してください。
  4. 焼き粉末1 g(0.001 gまで正確)を取り、50 mLのプラスチック遠沈管に入れ、50 μLのTMA標準溶液を加えます。
    注:TMA標準溶液の濃度は、100 μg/mL、1000 μg/mL、および10000 μg/mLです。
  5. 20 mLの5%TCA溶液を加え、1000 rmin-1で1 分間ホモジナイズします。
  6. 均質化後、1717 x g で5分間遠心分離し、ガラス漏斗に少量の吸収性綿を加え、上清を50 mLメスフラスコにろ過します。
  7. 15 mLおよび10 mLの5%TCA溶液で上記の抽出プロセスを2回繰り返します。ろ液を混ぜ合わせ、5%TCA溶液で50 mLに希釈します。

9. 検出限界(LOD)と定量限界(LOQ)の決定

  1. 信号対雑音比(S/N)= 3のときの対応する濃度によってLODを決定します。
  2. S/N = 10のときの対応する濃度によってLOQを決定します。

10.サンプルTMA含有量の決定

  1. フェレティマ、ペリプラネタアメリカーナ、ヒルドの微粉末をそれぞれ約1g取り、上記の方法に従ってサンプルを抽出し、機械で測定します。

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結果

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このプロトコルの前処理原理と動作の概略図をそれぞれ図1と図2に示します。TMAのピーク時間は2.3分で、ピーク形状がシャープで、他の不純物からの干渉はありませんでした(図3)。TMA濃度を横軸、ピーク面積を縦軸として、0.1-10 μg/mL TMA標準液の直線範囲を測定し、標準曲線を描画した。線形回帰式はy = 2522482x + 24255として得られ、相関係数(R2)= 0.9998であり、良好な線形関係を示した。LOD と LOQ は、それぞれ S/N = 3 と S/N = 10 で計算されました。LODは0.03 mg/kg、LOQは0.11 mg/kgであった。この方法の精度を調べるために、TMA(0.1 μg/mL)の含有量を5.84%の相対標準偏差(RSD)と並行して6回測定し、この方法の良好な精度を証明しました。フェレティマ、ペリプラネタアメリカーナ、ヒル...

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ディスカッション

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動物由来の医薬品は、動物の全身、臓器または組織、生理学的または病理学的産物、排泄物または分泌物、および加工製品から得られます。TMAは、動物由来の医薬品に含まれる魚臭の重要な原因です。これは、嗅覚閾値が非常に低く(0.000032 × 10-6 V / V)、強い魚臭13を持つ典型的な悪臭物質です。現在、一般的に使用されているHS-GC-MS法では、動物由来医薬品中のTMAを安定的かつ正確に検出することはできません。

このプロトコルはいくつかの側面で改善されています:(1)TMAはより極性とアルカリ性です。このプロトコルでは、揮発性アミンガスクロマトグラフィー用の特別なカラムがTMAを検出するために選択され、TMA検出の精度と感度が保証されます。(2)GB5009.179-2016のHC-GC-MS法のサンプル調製プロセスでは、高濃度の水酸化ナトリウム溶液を密閉されたヘッドスペースバイアル10に注入します。このとき、酸塩基反応が発生すると、ヘッドスペースバイアル内の...

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開示事項

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著者は開示するものは何もありません。

謝辞

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この研究は、中国国家自然科学財団(82173991)と四川科学技術プログラム(2022YFS0442)からの助成金によってサポートされました。

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材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
遠心分離機ベックマン・コールタートレーディング(中国)有限公司SSC-2-0213
漢方薬グラインダー浙江省永康 西安 ハードウェアおよび製薬工場HX-200K
対流式オーブン山陽電機株式会社MOV-112F
20mmアルミキャップ用デキャッパーANPEL Laboratory Technologies (Shanghai) IncV1750004
電子天秤島津製作所
ガスクロマトグラフィー質量分析計島津製作TQ-8050 NX ヘッド
スペースバイアルANPEL Laboratory Technologies (Shanghai) Inc25760200
HomogenizerShanghai biaomo FactoryFJ200-SH
Preassembled CapANPEL Laboratory Technologies (Shanghai)Inc L4150050
SampleふるいZhenxingふるい工場/
SH揮発性アミン成都Meimelte技術有限公司227-3626-01
酸化ナトリウム成都Chron化学有限公司2022101401
固体パラフィンワックス上海華陵康府装置工場20221112
トリクロロ酢酸成都Chron化学品有限公司
トリメチルアミン塩酸塩成都 Aifa Biotechnology Co., LtdAF22022108
超純水システムSichuan Youpu Ultrapure Technology Co., LtdUPR-11-5T
AUW220D所 水2022102001

参考文献

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  1. Fan, H., et al. Material basis of stench of animal medicine: a review. China Journal of Chinese Materia Medica. 47 (20), 5452-5459 (2022).
  2. Deng, Y. J., et al. Progress on formation and taste-masking technology of stench of animal medicines. China Journal of Chinese Materia Medica. 45 (10), 2353-2359 (2020).
  3. Casaburi, A., Piombino, P., Nychas, G. J., Villani, F., Ercolini, D. Bacterial populations and the volatilome associated to meat spoilage. Food Microbiology. 45 (Pt A), 83-102 (2015).
  4. Rouger, A., Tresse, O., Zagorec, M. Bacterial contaminants of poultry meat: sources, species, and dynamics. Microorganisms. 5 (3), 50(2017).
  5. Baliño-Zuazo, L., Barranco, A. A novel liquid chromatography-mass spectrometric method for the simultaneous determination of trimethylamine, dimethylamine and methylamine in fishery products. Food Chemistry. 196, 1207-1214 (2016).
  6. Zhao, C., et al. Ultra-efficient trimethylamine gas sensor based on Au nanoparticles sensitized WO3 nanosheets for rapid assessment of seafood freshness. Food Chemistry. 392, 133318(2022).
  7. Bota, G. M., Harrington, P. B. Direct detection of trimethylamine in meat food products using ion mobility spectrometry. Talanta. 68 (3), 629-635 (2006).
  8. Neyer, P., Bernasconi, L., Fuchs, J. A., Allenspach, M. D., Steuer, C. Derivatization-free determination of short-chain volatile amines in human plasma and urine by headspace gas chromatography-mass spectrometry. Journal of Clinical Laboratory Analysis. 34 (2), e23062(2020).
  9. Mitsubayashi, K., et al. Trimethylamine biosensor with flavin-containing monooxygenase type 3 (FMO3) for fish-freshness analysis. Sensors & Actuators B: Chemical. 103 (1-2), 463-467 (2004).
  10. National Health and Family Planning Commission of the People's Republic of China. GB 5009. 179-2016. , 12(2016).
  11. Liu, X. M., et al. Study on material basis and processing principle of fishy smell of Pheretima aspergillum by electronic nose and HS-GC-MS. Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae. 26 (12), 154-161 (2020).
  12. Zheng, X., Sun, F., Du, L., Huang, Y., Zhang, Z. Comparison on changes of volatile components in Gecko before and after processing by HS-SPME-GC-MS. Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae. 28 (15), 145-152 (2022).
  13. Yoshiharu, I. Odor olfactory measurement. , Japan Association on Odor Environment. Tokyo. (2004).
  14. Jia, Z. W., Mao, B. P., Miao, S., Mao, X. H., Ji, S. Determination of sulfur dioxide residues in sulfur fumigated Chinese herbs with headspace gas chromatography. Acta Pharmaceutica Sinica. 49 (2), 277-281 (2014).

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訂正

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Formal Correction: Erratum: An Improved Technique for Trimethylamine Detection in Animal-Derived Medicine by Headspace Gas Chromatography-Tandem Quadrupole Mass Spectrometry
Posted by JoVE Editors on 11/28/2023. Citeable Link.

An erratum was issued for: An Improved Technique for Trimethylamine Detection in Animal-Derived Medicine by Headspace Gas Chromatography-Tandem Quadrupole Mass Spectrometry. The Authors section was updated from:

Hui Ye1
Xuemei Liu1
Haozhou Huang2
Lin Huang1
Yang Bao1
Hongyan Ma1
Junzhi Lin3
Xiaoming Bao4
Dingkun Zhang1
Runchun Xu1
1State Key Laboratory of Southwestern Chinese Medicine Resources, Pharmacy School, Chengdu University of Traditional Chinese Medicine
2Innovative Institute of Chinese Medicine and Pharmacy, Chengdu University of Traditional Chinese Medicine
3TCM Regulating Metabolic Diseases Key Laboratory of Sichuan Province, Hospital of Chengdu University of Traditional Chinese Medicine
4Shimadzu (China) Co., Ltd

to:

Hui Ye1
Xuemei Liu1
JiaBao Liao2
Haozhou Huang3
Lin Huang1
Yang Bao1
Hongyan Ma1
Junzhi Lin4
Xiaoming Bao5
Dingkun Zhang1
Runchun Xu1
1State Key Laboratory of Southwestern Chinese Medicine Resources, Pharmacy School, Chengdu University of Traditional Chinese Medicine
2China Resources Sanjiu Modern Chinese Medicine Pharmaceutical Co., Ltd
3Innovative Institute of Chinese Medicine and Pharmacy, Chengdu University of Traditional Chinese Medicine
4TCM Regulating Metabolic Diseases Key Laboratory of Sichuan Province, Hospital of Chengdu University of Traditional Chinese Medicine
5Shimadzu (China) Co., Ltd

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