Tutaj spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR) o wysokiej rozdzielczości 1H i 13C została użyta jako szybkie i niezawodne narzędzie do ilościowej i jakościowej analizy kapsułkowanych suplementów oleju rybnego.
Artykuł metodologiczny
Tutaj spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR) o wysokiej rozdzielczości 1H i 13C została użyta jako szybkie i niezawodne narzędzie do ilościowej i jakościowej analizy kapsułkowanych suplementów oleju rybnego.
Zachodnia dieta jest uboga w kwasy tłuszczowe n-3, dlatego zaleca się spożywanie suplementów oleju rybnego, aby zwiększyć spożycie tych niezbędnych składników odżywczych. Celem niniejszej pracy jest zademonstrowanie analizy jakościowej i ilościowej kapsułkowanych suplementów oleju rybnego przy użyciu spektroskopii NMR 1 H i 13C o wysokiej rozdzielczości zwykorzystaniem dwóch różnych instrumentów NMR; przyrząd pracujący w paśmie 500 MHz i 850 MHz. Zarówno widma NMR protonu (1H), jak i węgla (13C) można wykorzystać do ilościowego oznaczania głównych składników suplementów oleju rybnego. Kwantyfikacja lipidów w suplementach oleju rybnego osiąga się poprzez integrację odpowiednich sygnałów NMR w odpowiednich widmach 1D. Wyniki uzyskane za pomocą 1H i 13C NMR są ze sobą zgodne, pomimo różnicy w rozdzielczości i czułości między dwoma jądrami i dwoma instrumentami. 1H NMR oferuje szybszą analizę w porównaniu do 13C NMR, ponieważ widmo można zarejestrować w czasie krótszym niż 1 minuta, w przeciwieństwie do analizy 13C NMR, która trwa od 10 minut do jednej godziny. Widmo 13C NMR jest jednak znacznie bardziej pouczające. Może dostarczyć danych ilościowych dla większej liczby pojedynczych kwasów tłuszczowych i może być wykorzystany do określenia położenia kwasów tłuszczowych w szkielecie glicerolu. Oba jądra mogą dostarczyć informacji ilościowych w jednym eksperymencie bez konieczności przeprowadzania etapów oczyszczania lub separacji. Siła pola magnetycznego wpływa głównie na widma 1H NMR ze względu na jego niższą rozdzielczość w stosunku do 13C NMR, jednak nawet tańsze przyrządy NMR mogą być skutecznie stosowane jako standardowa metoda przez przemysł spożywczy i laboratoria kontroli jakości.
Spożycie kwasów tłuszczowych n-3 w diecie okazało się korzystne w przypadku wielu schorzeń, takich jak choroby serca1,2,3, choroby zapalne4 i cukrzyca5. Dieta zachodnia jest uważana za ubogą w kwasy tłuszczowe n-3 i dlatego zaleca się spożywanie suplementów oleju rybnego w celu poprawy równowagi n-6/n-3 w żywieniu konsumentów1. Pomimo niedawnego wzrostu spożycia suplementów oleju rybnego, pozostają pytania dotyczące bezpieczeństwa, autentyczności i jakości niektórych z tych produktów. Szybka i dokładna analiza składu suplementów oleju rybnego jest niezbędna do właściwej oceny jakości tych produktów handlowych i zapewnienia bezpieczeństwa konsumentów.
Najczęstszymi metodologiami oceny suplementów oleju rybnego są chromatografia gazowa (GC) i spektroskopia w podczerwieni (IR). Chociaż są to bardzo czułe metody, mają kilka wad6. Analiza GC jest czasochłonna (4-8 h), ponieważ wymagana jest separacja i derywatyzacja poszczególnych związków7 i podczas analizy może dojść do utleniania lipidów8,9. Podczas gdy spektroskopia IR może być ilościowa, model predykcyjny musi być skonstruowany przy użyciu częściowej regresji metodą najmniejszych kwadratów (PLSR), chociaż istnieją wyjątki, w których pasma IR można przypisać do pojedynczego związku10. PLSR wymaga analizy dużej liczby próbek, co wydłuża czas analizy11. Z tego powodu rośnie zainteresowanie opracowywaniem nowych metodologii analitycznych, które pozwalają na dokładną i szybką analizę dużej liczby próbek oleju rybnego. Organizacje takie jak Biuro Suplementów Diety (ODS) w Narodowym Instytucie Zdrowia (NIH) oraz Agencja ds. Żywności i Leków (FDA) współpracowały ze Stowarzyszeniem Oficjalnych Chemików Analitycznych (AOAC) w celu opracowania tych nowych metod12,13.
Jedną z najbardziej obiecujących metod analitycznych do badań przesiewowych i oceny matryc wieloskładnikowych, takich jak suplementy diety, jest spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR)14,15. Spektroskopia NMR ma kilka zalet: jest techniką nieniszczącą i ilościową, wymaga minimalnego lub żadnego przygotowania próbki oraz charakteryzuje się doskonałą dokładnością i odtwarzalnością. Ponadto spektroskopia NMR jest metodologią przyjazną dla środowiska, ponieważ wykorzystuje tylko niewielkie ilości rozpuszczalników. Główną wadą spektroskopii NMR jest jej stosunkowo niska czułość w porównaniu z innymi metodami analitycznymi, jednak ostatnie postępy technologiczne w oprzyrządowaniu, takie jak silniejsze pola magnetyczne, sondy kriogeniczne o różnych średnicach, zaawansowane przetwarzanie danych oraz wszechstronne sekwencje i techniki impulsowe, zwiększyły czułość do zakresu nM. Podczas gdy oprzyrządowanie NMR jest drogie, długa żywotność spektrometrów NMR i wiele zastosowań NMR obniża koszty analizy w dłuższej perspektywie. Ten szczegółowy protokół wideo ma na celu pomóc nowym praktykom w tej dziedzinie uniknąć pułapek związanych z analizą spektroskopową 1H i 13C NMR suplementów oleju rybnego.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1. Przygotowanie próbki NMR
Uwaga: Uwaga, proszę zapoznać się ze wszystkimi odpowiednimi kartami charakterystyki substancji niebezpiecznej (MSDS) przed użyciem. Deuterowany chloroform (CDCl3) stosowany do przygotowania próbek jest toksyczny. Podczas przygotowywania próbki należy stosować wszystkie odpowiednie zasady bezpieczeństwa, w tym używać dygestorium i środków ochrony osobistej (okulary ochronne, rękawice, fartuch laboratoryjny, spodnie o pełnej długości, buty z zakrytymi palcami).
2. Przygotowanie instrumentu NMR
Uwaga: Uwaga, uwaga, ponieważ obecność silnych pól magnetycznych wytwarzanych przez instrumenty NMR może wpływać na urządzenia medyczne i implanty, takie jak rozruszniki serca i protezy chirurgiczne, a także przedmioty elektroniczne, takie jak karty kredytowe, zegarki itp. Dodatkowa ostrożność jest wymagana, gdy analiza jest wykonywana przy użyciu magnesów nieekranujących. Do pozyskania widm 1 H i 13C NMR użyto dwóch instrumentów NMR; spektrometr pracujący na częstotliwości 850,23 MHz i 213,81 MHz odpowiednio dla jąder 1H i 13C, wyposażony w sondę 5 mm o średnicy 5 mm chłodzoną helem chłodzoną helem o potrójnym rezonansie oraz spektrometr pracujący na częstotliwościach 500,20 MHz i 125,77 MHz odpowiednio dla jąder 1H i 13C, wyposażony w sondę 5 mm chłodzoną azotem w szerokim paśmie (BBO). Wszystkie eksperymenty przeprowadzono w temperaturze 25 ± 0,1 ºC, a widma zostały przetworzone przez standardowy pakiet oprogramowania do akwizycji i przetwarzania danych NMR (patrz Lista materiałów).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1widma H i 13C NMR zostały zebrane dla dostępnych na rynku suplementów oleju rybnego za pomocą dwóch instrumentów NMR; spektrometru 850 MHz i 500 MHz. Widma te można wykorzystać do ilościowego oznaczania składników oleju rybnego, takich jak kwas dokozaheksaenowy (DHA) i kwas eikozapentaenowy (EPA), a także inne związki, takie jak łańcuchy acylowe n-1 i indeks ważny odżywczo, taki jak stosunek n-6/n-3. Oznaczanie ilościowe można przeprowadzi...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Modyfikacje i strategie rozwiązywania problemów
Jakość spektralna. Szerokość linii sygnału NMR, a tym samym rozdzielczość widma NMR, jest w dużym stopniu zależna od podkładkowania, które jest procesem optymalizacji jednorodności pola magnetycznego. W przypadku rutynowej analizy wystarczające jest podkładkowanie 1D, a podkładkowanie 3D nie jest wymagane, ponieważ jest regularnie wykonywane przez personel NMR. Jeśli tak nie jest, przed analizą należy wykonać podkładkę 3D przy użyci...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Ta praca była wspierana przez Temat Odkrywania Żywności dla Zdrowia na Uniwersytecie Stanowym Ohio oraz Wydział Nauki i Technologii Żywności na Uniwersytecie Stanowym Ohio. Autorzy pragną podziękować ośrodkowi NMR na Uniwersytecie Stanowym Ohio oraz ośrodkowi NMR na Uniwersytecie Stanowym Pensylwanii.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Przyrząd do NMR Avance III 850 | Przyrząd | ||
| Przyrząd do NMR 500 | Sonda Bruker | ||
| TCI 5 mm | Sonda | NMR chłodzona helem (z detekcją protonu) z trzema niezależnymi kanałami (1H, 13C, 15N) | |
| Sonda BBO prodigy 5 mm | Bruker | Sonda obserwacyjna chłodzona azotem (wykryte jądra X), wyposażona w dwa kanały; jeden do wykrywania 1H i 19F i jeden dla jąder X (obejmujący od 15N do 31P) | |
| Turbina obrotowa | Wirówki NMR firmy Bruker | są wykonane z materiałów polimerowych i posiadają gumowy o-ring, który bezpiecznie utrzymuje rurkę NMR na miejscu | |
| Topspin 3.5 | Chloroform | ||
| Sigma-Aldrich | 865-49-6 | 99,8 atom % D, zawiera 0,03 TMS | |
| 2,6-Di-tert-butylo-4-metylofenol | Sigma-Aldrich | 128-37-0 | czystość >99% |
| oleju rybnego | |||
| Probówki NMR | New Era | NE-RG5-7 | 5mm OD Routine " R” Probówka z próbką serii NMR |
| BSMS | Bruker | Bruker System zarządzania systemami; urządzenie systemu sterowania |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie