NMR spektroskopi som et robust verktøy for rask evaluering av Lipid profil av fiskeolje kosttilskudd

Summary

Her ble høyoppløselige ^1H og ^13C kjernemagnetisk resonans (NMR) spektroskopi anvendes som en rask og pålitelig verktøy for kvantitativ og kvalitativ analyse av innkapslede fiskeolje bilag.

Abstract

Den vestlige diett er fattig på N-3 fettsyrer, derfor forbruket av fiskeolje tillegg anbefales det å øke inntaket av disse essensielle næringsstoffer. Formålet med dette arbeidet er å demonstrere den kvalitativ og kvantitativ analyse av innkapslede fiskeolje ved hjelp av høy-oppløsning ^1H og ^13C NMR-spektroskopi å benytte to forskjellige NMR-instrumenter; en 500 MHz og et 850 MHz instrument. Både proton ⁽¹ H) og karbon ^(13C) NMR-spektre kan anvendes for kvantitativ bestemmelse av de viktigste bestanddeler av fiskeolje bilag. Kvantifisering av lipidene i fiskeolje er oppnådd ved integrering av de passende NMR-signalene i det aktuelle 1D spektra. Resultater oppnådd ved ^1H og ^13C NMR er i samsvar med hverandre, til tross for forskjellen i oppløsning og følsomhet mellom de to kjerner og de to apparater. ^1H NMR tilbuds en hurtigere analyse sammenlignet med ^13C NMR spektrum som kan tas opp i løpet av mindre enn ett minutt, i motsetning til ¹³ C-NMR-analyse, som varer fra 10 minutter til én time. ^13C NMR-spektret, er imidlertid mye mer informativ. Det kan gi kvantitative data for et større antall av individuelle fettsyrer, og kan brukes for å bestemme posisjonsmessig fordeling av fettsyrer med glycerol ryggraden. Begge kjerner kan gi kvantitativ informasjon på bare ett eksperiment uten behov for rensing eller separasjonstrinn. Styrken av det magnetiske felt for det meste påvirker ^1H NMR-spektra på grunn av sin lavere oppløsning med hensyn til ^13C-NMR, men til og med lavere kostnader NMR-instrumenter kan effektivt anvendes som en standard metode av næringsmiddelindustrien og kvalitetskontroll laboratorier.

Introduction

Forbruket av N-3 fettsyrer i dietten har vist seg å være fordelaktig for en rekke tilstander som hjertelidelser ^{1, 2, 3, 4} inflammatoriske sykdommer og diabetes ^5. Den vestlige diett er ansett som dårlig i N-3-fettsyrer, og således forbruket av fiskeolje tillegg anbefales for å forbedre n -6 / n -3 balanse i forbrukerens ernæring ^1. Til tross for den siste økningen i fiskeolje supplement forbruk spørs det om sikkerheten, autentisitet, og kvaliteten på noen av disse produktene. Den raske og nøyaktige kompositorisk analyse av fiskeolje kosttilskudd er viktig å evaluere kvaliteten på disse kommersielle produkter og sikre forbrukernes sikkerhet.

De vanligste metoder for vurdering av fiskeolje supplements er gasskromatografi (GC) og infrarød spektroskopi (IR). Selv om disse er meget følsomme metoder, lider de av flere ulemper ^6. GC-analyse er tidkrevende (4-8 h) på grunn separasjon og derivatisering av de enkelte forbindelser som er nødvendig for ⁷ og lipid oksidasjon kan forekomme i løpet av analysen ^{8, 9.} Mens IR-spektroskopi kan være kvantitative, er en forutsigelse modell nødvendig for å bli konstruert ved bruk av partiell minste kvadraters regresjon (PLSR), selv om det er unntak, hvor IR-bånd kan tilskrives en enkelt forbindelse ^10. MPCA krever analyse av et stort antall prøver, noe som øker analysetidspunktet ^11. Av denne grunn er det en økende interesse for utvikling av nye analytiske metoder som gjør det mulig nøyaktig og rask analyse av et stort antall fiskeoljeprøver. Organisasjoner som Office of Kosttilskudd (ODS) ved National Institutes of Health (NIH) og Food and Drug Administration (FDA) har samarbeidet med Association of Official Analytical Chemists (AOAC) for å utvikle disse nye metoder ^{12, 13.}

En av de mest lovende analytiske metoder for screening og evaluering av flerkomponent-matrikser, slik som kosttilskudd, er Nuclear Magnetic Resonance (NMR) spektroskopi ^{14, 15.} NMR-spektroskopi har flere fordeler: det er en ikke-destruktiv og kvantitativ teknikk, krever minimalt eller ingen prøvepreparering, og den er karakterisert ved god nøyaktighet og reproduserbarhet. I tillegg, er NMR-spektroskopi et miljøvennlig metoden fordi den utnytter bare små mengder av løsemidler. Den største ulempen med NMR-spektroskopi er dens forholdsvis lave følsomhet sammenlignet med andre analytical metoder har imidlertid de siste teknologiske fremskritt i instrumentering som for eksempel sterkere magnetfelt, kryogene sonder med forskjellige diametre, avansert databehandling, og allsidig pulssekvenser og teknikker har økt følsomhet opp til den nM-området. Mens NMR instrumentering er høye kostnader, med lang levetid av NMR-spektrometre og de mange anvendelser av NMR senke kostnadene for analysen i det lange løp. Denne detaljerte video-protokollen er ment å hjelpe nye utøvere innen unngå fallgruver forbundet med ^1H og ^13C NMR spektroskopianalyse av fiskeolje bilag.

Protocol

1. NMR Prøvepreparering Merk: Forsiktig, ta kontakt med alle relevante sikkerhetsdatablad (MSDS) før bruk. Deuterert kloroform (CDCI3) som anvendes i prøvepreparering er giftig. Vennligst bruk alle nødvendige sikkerhetsrutiner når du utfører prøveopparbeidelse inkludert bruk av et avtrekksskap og personlig verneutstyr (vernebriller, hansker, frakk, full lengde bukser, lukket-toe sko). Fremstilling av en H, og 13 C-prøvene <…

Representative Results

1H og 13C NMR-spektra ble tatt for kommersielt tilgjengelige fiskeolje ved hjelp av to NMR-instrumenter; en 850 MHz og 500 MHz-spektrometer. Disse spektra kan bli anvendt til kvantitativ bestemmelse av bestanddeler av fiskeolje, slik som dokosaheksaensyre (DHA) og eikosapentaensyre (EPA), samt andre forbindelser slik som N -1 acylkjeder og ernæringsmessig viktig indeks som for eksempel n -6 / n -3-forhold. Kvantifiseringen kan utføres se…

Discussion

Modifikasjoner og strategier for feilsøking

Spectral kvalitet. Den linjebredden av NMR-signalet og således oppløsningen av NMR-spekteret er svært avhengig av mellomlegg, som er en fremgangsmåte for optimalisering av homogeniteten i det magnetiske felt. For rutineanalyser, er 1D mellomlegg tilstrekkelig og en 3D-mellomlegg er ikke nødvendig, gitt at den er utført ved NMR personell på en regelmessig basis. Hvis dette ikke er tilfelle, må en 3D-mellomlegg bli utført før…

Materials

Avance III 850 NMR instrument	Bruker
Avance III 500 NMR instrument	Bruker
TCI 5mm probe	Bruker		Helium cooled inverse (proton deetected) NMR probe featuring three independent channels (1H, 13C, 15N)
BBO prodigy 5mm probe	Bruker		Nitrogen cooled observe (X-nuclei detected) probe, featuring two channels; one for 1H and 19F detectionand one for X-nuclei (covering from 15N to 31P)
Spinner turbin	Bruker		NMR spinners are made by polymer materials and they have a rubber o-ring to hold the NMR tube securely in place
Topspin 3.5	Bruker
deuterated chloroform	Sigma-Aldrich	865-49-6	99.8 atom % D, contains 0.03 TMS
2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol,	Sigma-Aldrich	128-37-0	purity >99%
Fish oil samples
NMR tubes	New Era	NE-RG5-7	5mm OD Routine “R” Series NMR Sample Tube
BSMS	Bruker		Bruker Systems Management System; control system device