NMR-spectroscopie als een robuust hulpmiddel voor de snelle evaluatie van het lipidenprofiel van visolie supplementen
1 mei 2017
Hierbij werd een hoge resolutie 1H en 13C kernmagnetische resonantie (NMR) spectroscopie gebruikt als een snel en betrouwbaar middel voor kwantitatieve en kwalitatieve analyse van ingekapselde visolie supplementen.
Het algemene doel van deze methode is om het lipidenprofiel van visoliesupplementen te bepalen met behulp van nucleaire magnetische resonantiespectroscopie. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen voor lipidenanalyse, zoals het lipidengehalte van visoliesupplementen en de positionele verdeling van verschillende vetzuren op het glycerolskelet. Het grote voordeel van deze techniek is dat het de snelle en robuuste analyse van verschillende moleculen in één momentopname mogelijk maakt zonder gebruik te maken van scheidings- en zuiveringsstappen.
Om de monsters voor proton- en koolstof-NMR-analyse voor te bereiden, extraheert u eerst 120 microliter, dat ongeveer 110 milligram visolie is, uit een voedingscapsule met een spuit en plaatst u het in een glazen glas met een inhoud van 4 ml. Noteer het gewicht van de visolie. Gebruik 500 microliter van een BHT-stockoplossing om 100 milligram plus of min 10 milligram visolie op te lossen.
Na het oplossen van de olie, brengt u alle oplossing direct over in een hoogwaardige NMR-buis van vijf millimeter en bevestigt u een dop. Analyseer de monsters binnen 24 uur na het bereiden van de monsters. Plaats de NMR-buis in een spinnerturbine.
Plaats de spinner en de buis op de bovenkant van een gegradueerde dieptemeter en duwt u voorzichtig de bovenkant van de buis totdat het onderste deel de bodem van de meter raakt. Plaats vervolgens de NMR-buis op een open plek in de monsterhouder. Noteer het sleuvennummer waarin het monster is geplaatst.
Om het monster in het NMR-instrument te laden, gaat u terug naar de besturingscomputer en typt u SX-nummer, waarbij nummer het vakje in de monsterhouder is dat het monster bevat. Wacht tot het deuteriumsignaal van gedeutereerd chloroform op het scherm verschijnt. Zodra het deuteriumsignaal zichtbaar is, typt u lock"on de opdrachtregel en selecteert u gedeutereerd chloroform uit de lijst met oplosmiddelen om het monster te vergrendelen met behulp van zijn deuteriumresonantie.
Typ bsmsdisp"in de opdrachtregel om ervoor te zorgen dat het spinnen niet actief is. Als de spinknop groen is, klikt u erop om het spinnen uit te schakelen. Nadat u de opdracht new"hebt getypt om een nieuwe dataset te maken, voert u een naam in voor de dataset in het naamtabblad en het experimentnummer in het experimentnummertabblad getiteld EXPNO.
Gebruik nummer één in het procesnummertabblad getiteld PROCNO. Schrijf de titel van het experiment in het TITLE-tabblad. In het Experiment-tabblad drukt u op Selecteer en kiest u het C13IG-parameterbestand.
Druk vervolgens op Selecteer geselecteerde item in editor"en klik op OK.Typ getprosol"in de opdrachtregel om de standaardparameters voor de huidige NMR-sonde en oplosmiddel te verkrijgen. Typ vervolgens de opdracht atma"om automatische afstemming en matching van de sonde voor zowel koolstof- als protonennuclei uit te voeren. Voer vervolgens eendimensionaal gradiëntafstemmen uit om een zeer homogeen magnetisch veld en dus een optimale lijnvorm voor de NMR-signalen te verkrijgen.
Gebruik hiervoor de standaard automatische procedure voor 1D-afstemmen door simpelweg de opdrachten qu topshim 1dfast ss;qu topshim tuneb ss;en qu topshim report"in de opdrachtregel uit te voeren. Na parameteroptimalisatie zoals beschreven in het tekstprotocol, verwerft u eendimensionaal koolstof-NMR-spectra. Om dit te doen, gaat u naar de koolstofgegevensset en gebruikt u een inverse gated decoupled pulssequentie door pulprog zgig"in de opdrachtregel te typen.
Typ opdrachten in de opdrachtregel om het spectrum in te stellen met nppm, het centrum van de RF-zender, het aantal scans, het aantal dummyscans, het aantal datapunten en de pulsduur voor een negentig graden pulshoek. Typ digmod baseopt"in de opdrachtregel om een spectrum te verkrijgen met een verbeterde basislijn. Stel vervolgens een relaxatievertraging van 60 seconden in voor het 850 megahertz-instrument door di 60s"in de opdrachtregel te typen.
Stel de ontvangersversterking in op een geschikte waarde met behulp van de opdracht rga"voor automatische berekening van de ontvangersversterking. Start vervolgens de verwerving door de pulsverwervingsopdracht zg"in de opdrachtregel te typen. Om de gegevens te verwerken, typt u eerst si 64K"in de opdrachtregel om nulvulling toe te passen en de grootte van het spoorspectrum in te stellen op 64K.
Stel vervolgens de lijnverbredingsparameter in op 1,0 hertz door lb 1.0"in de opdrachtregel te typen om een wachtfunctie toe te passen met een lijnverbredingsfactor van 1,0 hertz voorafgaand aan 4ea-transformatie. Voer de 4ea-transformatie uit door efp"in de opdrachtregel te typen. Voer vervolgens automatische fasecorrectie uit door de opdracht apk"in de opdrachtregel te typen.
Als er aanvullende faseaanpassingen nodig zijn om het spectrum verder te verbeteren, klikt u op het tabblad Verwerken. Klik vervolgens op het pictogram Fase aanpassen en de pictogrammen Fasecorrectie voor nulorde- en eersteorde-fasecorrectie. Terwijl u op de nulorde- en eersteorde-fasecorrectie-pictogrammen klikt, sleept u de muis totdat alle signalen zich in de positieve absorptiemodus bevinden.
Pas de fasecorrectiewaarden toe en sla ze op door op de knop Terug en Opslaan te klikken om de fasecorrectiemodus te verlaten. Pas een polynoom van vierde orde functie toe voor baselinecorrectie bij integratie door de opdracht abs n"in de opdrachtregel te typen. Om chemische verschuivingen in ppm vanaf TMS te rapporteren, zoomt u in op het TMS-signaal, klikt u vervolgens op het pictogram Kalibratie en plaatst u de cursor met de rode lijn bovenop het te referentieerende NMR-signaal, in dit geval TMS.
Gebruik indien nodig de middelste muisknop om de drempelintensiteit aan te passen. Klik met de linkermuisknop en typ 0. Wanneer BHT als intern standaard wordt gebruikt, integreert u de piek bij delta 151,45 die zich vijf hertz uitstrekt aan elke kant van de piek.
Stel vervolgens de integraal gelijk aan de micromolen
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Deze studie demonstreert het gebruik van hoge-resolutie 1H- en 13C-kernspinresonantie (NMR)-spectroscopie voor de analyse van visoliesupplementen. De methode maakt zowel kwantitatieve als kwalitatieve lipidprofilering mogelijk, wat inzicht biedt in de samenstelling en structuur van vetzuren.
Belangrijkste componenten van de studie
Wetenschappelijk gebied
- Neurowetenschappen
- Biochemie
- Analytische chemie
Achtergrond
- Kernspinresonantie (NMR) spectroscopie is een krachtige analytische techniek.
- Visolie-supplementen worden op grote schaal gebruikt vanwege hun gezondheidsvoordelen.
- Inzicht in lipidenprofielen is cruciaal voor de voedingswetenschap.
- De positionele distributie van vetzuren beïnvloedt hun biologische functie.
Doel van de studie
- Om het lipidenprofiel van visoliesupplementen te bepalen.
- Om de lipidegehaltes en de distributie van vetzuren te analyseren.
- Om een snelle en robuuste analytische methode te bieden zonder uitgebreide monstervoorbereiding.
Gebruikte methoden
- Extractie van visolie uit voedingssupplementencapsules.
- Voorbereiding van monsters voor proton- en koolstof-NMR-analyse.
- Gebruik van een BHT-stamsoplossing voor het oplossen van monsters.
- Het vastleggen van het gewicht van de geëxtraheerde visolie voor een nauwkeurige analyse.
Belangrijkste resultaten
- Succesvolle bepaling van lipidenprofielen in visoliesupplementen.
- Identificatie van diverse vetzuren en hun positionele distributie.
- Demonstratie van de efficiëntie van NMR bij lipidenanalyse.
- Inzichten in de samenstelling van voedingssupplementen.
Conclusies
- NMR-spectroscopie is effectief voor het analyseren van visoliesupplementen.
- De methode biedt waardevolle informatie voor nutritioneel onderzoek.
- Een snelle analyse zonder scheidingsstappen is een significant voordeel.
Veelgestelde vragen
Relevantie voor de industrie
NMR-spectroscopie maakt snelle, niet-destructieve lipidprofilering van visolie-supplementen mogelijk, wat kwaliteitscontrole en formuleringsbeslissingen bij de ontwikkeling van nutraceutica ondersteunt. De methode levert kwantitatieve gegevens over de belangrijkste vetzuren en hun positionele distributie zonder dat zuivering nodig is, waardoor de analytische doorlooptijden worden verkort. Deze mogelijkheid helpt bij de screening van ingrediënten in een vroeg stadium en bij de beoordeling van de batch-naar-batch consistentie van omega-3-producten.
Strategische toepassingen in biofarmaceutische R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt analyse van de lipidensamenstelling mogelijk ter ondersteuning van mechanistische hypothesen in nutraceutisch onderzoek.
- Operationele waarde: Maakt directe lipidprofilering uit complexe matrices mogelijk zonder extractie- of chromatografiestappen.
Screening & Assayontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Levert kwantitatieve vetzuurprofielen voor assay-standaardisatie bij de evaluatie van supplementen op basis van lipiden.
- Operationele waarde: Maakt high-throughput screening mogelijk via snelle 1H NMR-acquisitie in minder dan één minuut.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Wetenschappelijke waarde: Ondersteunt translationele continuïteit door lipidestructuurgegevens te koppelen aan functionele uitkomsten in preklinische modellen.
- Operationele waarde: Faciliteert reproduceerbare lipidprofilering in discovery- en preklinische workflows met behulp van gestandaardiseerde NMR-protocollen.
Pipeline- & workflowintegratie
De methode past binnen vroege discovery-workflows voor lipidenanalyse, waardoor snelle profilering mogelijk is voorafgaand aan de lead-identificatie bij de ontwikkeling van nutraceuticals. Het ondersteunt de assay-ontwikkeling door consistente, kwantitatieve lipidenuitlezingen te leveren zonder derivatisering. De techniek bevordert het bedrijfsbrede hergebruik als een gestandaardiseerd analytisch platform voor lipidehoudende formuleringen.
- Ontdekkingsbiologie: Ondersteunt hypothesetoetsing met betrekking tot de lipidensamenstelling en vetzuurdistributie in supplementmatrices.
- Screening: Maakt assay-gereedheid mogelijk via reproduceerbare, kwantitatieve lipidenprofilering met minimale monstervoorbereiding.
- Analytica: Biedt directe kwantitatieve metingen via signaalintegratie in 1H en 13C NMR-spectra voor vergelijkende analyse.
- Translationeel onderzoek: Verbindt lipidenstructuurgegevens aan biologische relevantie voor doxorubicine-vrije nutraceutische ontwikkelingspaden.
- Bedrijfsbrede hergebruik: Fungeert als een schaalbaar, instrumentflexibel platform dat toepasbaar is op 500 MHz en 850 MHz NMR-systemen voor routinematige QC.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen in lipidkarakterisering door directe, kwantitatieve NMR-metingen.
- Operationele waarde: Garandeert standaardisatie en reproduceerbaarheid via interne referentie (BHT) en consistente spectrale acquisitie.
- Strategische waarde: Verbetert go/no-go-beslissingen door snelle beoordeling van lipidprofielen mogelijk te maken tijdens formuleringsscreening.
- Impact op portfolio: Ondersteunt risico-gecorrigeerde prioritering van omega-3-ingrediënten op basis van geverifieerde compositionele gegevens.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in NMR-spectrale interpretatie en de toewijzing van lipidsignalen.
- Afhankelijk van toegang tot NMR-spectrometers (500 MHz of 850 MHz) en standaard laboratoriumverbruiksartikelen.
- Vereist cross-team standaardisatie van monsterpreparatie, referentie- en integratieprotocollen.
- Overwegingen voor aanpassing omvatten solventcompatibiliteit en de selectie van interne standaarden over verschillende lipidmatrices.
- Praktische beperkingen omvatten langere acquisitietijden voor 13C NMR vergeleken met 1H NMR en gevoeligheid voor de homogeniteit van het magnetisch veld.
