NMR-Spektroskopie als robustes Werkzeug für die schnelle Bewertung des Lipidprofil von Fischöl

Summary

Hier hochauflösenden ¹ H und ¹³ C – Kernresonanzspektroskopie (NMR) wurde als ein schnelles und zuverlässiges Werkzeug für die quantitative und qualitative Analyse von verkapselten Fischölergänzungen verwendet.

Abstract

Die westliche Ernährung ist arm an n – 3 – Fettsäuren, also der Verzehr von Fischöl empfohlen wird , um die Aufnahme dieser essentiellen Nährstoffe zu erhöhen. Das Ziel dieser Arbeit ist es, die qualitative und quantitative Analyse von verkapselten Fischtranergänzungen unter Verwendung hochauflösender ¹ H und ¹³ C – NMR – Spektroskopie unter Verwendung von zwei verschiedenen NMR – Instrumente zu demonstrieren; Ein 500 MHz und einem 850 MHz-Instrument. Sowohl Proton ⁽¹ H) und Kohlenstoff ⁽¹³ C) NMR – Spektren können zur quantitativen Bestimmung der Hauptbestandteile der Fischölergänzungen verwendet werden. Die Quantifizierung der Lipide in Fischöl wird durch die Integration der entsprechenden NMR-Signale in den entsprechenden 1D-Spektren erreicht. Ergebnisse von ¹ H und ¹³ C – NMR sind in guter Übereinstimmung miteinander erhalten wird , trotz der Unterschiede in der Auflösung und die Empfindlichkeit zwischen den beiden Kernen und den beiden Instrumenten. ¹ H NMR Angebotsa schnellere Analyse im Vergleich zu ¹³ C – NMR, als das Spektrum in weniger als 1 min aufgezeichnet werden, im Gegensatz zu ¹³ C – NMR – Analyse, die von 10 min bis eine Stunde dauert. Das ¹³ C – NMR – Spektrum ist jedoch viel informativer. Es kann für eine größere Anzahl von einzelnen Fettsäuren quantitative Daten zur Verfügung stellt und kann zur Bestimmung der Positionsverteilung von Fettsäuren auf dem Glycerin-Backbone verwendet werden. Beide Kerne können in quantitative Informationen liefern nur ein Experiment, ohne die Notwendigkeit der Reinigung oder Trennschritte. Die Stärke des Magnetfeldes vor allem die Spektren ¹ H NMR wirkt aufgrund seiner geringeren Auflösung mit Bezug auf ¹³ C NMR jedoch auch geringer Kosten NMR Instrumente effizient als Standardverfahren der Lebensmittelindustrie und die Qualitätskontrolle Laboratorien angewandt werden können.

Introduction

Der Verbrauch von n – 3 – Fettsäuren in der Nahrung hat sich als vorteilhaft gegen mehrere Bedingungen sein , wie beispielsweise Herzerkrankungen ^{1, 2, 3, 4} und entzündlichen Erkrankungen Diabetes ^5. Die westliche Ernährung ist in n – 3 – Fettsäuren als arm und damit der Verbrauch von Fischöl empfohlen wird , um die n -6 / n -3 Gleichgewicht in Verbraucherernährung ¹ zu verbessern. Trotz der jüngsten Zunahme der Fischtranergänzung Verbrauch, bleiben Fragen über die Sicherheit, Authentizität und Qualität einiger dieser Produkte. Die schnelle und genaue Analyse der Zusammensetzung von Fischöl ist wichtig, um richtig die Qualität dieser kommerziellen Produkte zu bewerten und die Sicherheit der Verbraucher zu gewährleisten.

Die am häufigsten verwendeten Methoden zur Bewertung von Fischöls sind Gaschromatographie (GC) und Infrarotspektroskopie (IR). Während diese hochsensible Methoden sind, leiden sie unter verschiedenen Nachteilen ^6. Die GC – Analyse ist zeitaufwendig (4-8 h) , da die Trennung und Derivatisierung von einzelnen Verbindungen erforderlich ⁷ und Lipidoxidation kann bei der Analyse ^{8, 9} auf. Während der IR – Spektroskopie quantitativ sein kann, wird ein Vorhersagemodell unter Verwendung von Partial Least Squares Regression (PLSR) konstruiert werden benötigt, obwohl es Ausnahmen gibt , in denen IR – Banden können ¹⁰ zu einer einzigen Verbindung zugeschrieben werden. PLSR erfordert die Analyse einer großen Anzahl von Proben, die ¹¹ , um die Zeit der Analyse erhöht. Aus diesem Grunde gibt es ein zunehmendes Interesse an der Entwicklung neuer analytischer Methoden, die genaue und schnelle Analyse einer großen Anzahl von Fischölproben ermöglichen. Organisationen wie der Office von Nahrungsergänzungsmitteln (ODS) an dem National Institutes of Health (NIH) und die Food and Drug Administration (FDA) hat mit der Association of Official Analytical Chemists (AOAC) zusammengearbeitet , diese neuen Methoden ¹² zu ^{entwickeln, 13.}

Eine der vielversprechendsten analytischen Methoden für das Screening und die Auswertung von Mehrkomponenten – Matrizen, wie beispielsweise Nahrungsergänzungsmittel ist, Nuclear Magnetic Resonance (NMR) -Spektroskopie ^{14, 15.} NMR-Spektroskopie hat mehrere Vorteile: es ist eine nicht-destruktive und quantitative Technik, es ohne Probenvorbereitung minimal erforderlich ist, und es wird durch eine hervorragende Genauigkeit und Reproduzierbarkeit gekennzeichnet. Darüber hinaus ist die NMR-Spektroskopie eine umweltfreundliche Methode, da sie nur geringe Mengen an Lösungsmitteln verwendet. Der Hauptnachteil der NMR-Spektroskopie ist seine relativ geringe Empfindlichkeit im Vergleich zu anderen analytical Methoden haben jedoch die jüngsten technologischen Fortschritte in der Instrumentierung, wie beispielsweise stärkere Magnetfelder, kryogenen Sonden mit verschiedenen Durchmessern, fortschrittliche Datenverarbeitung, und vielseitige Pulssequenzen und Techniken, um die Empfindlichkeit bis zu nM-Bereich erhöht. Während NMR Instrumentierung hohen Kosten ist, senken die lange Lebensdauer von NMR-Spektrometern und die vielen Anwendungen der NMR die Kosten für die Analyse auf lange Sicht. Dieses detaillierte Video – Protokoll sollte neue Praktiker auf dem Gebiet helfen , Gefahren mit ¹ H und ¹³ C – NMR – spektroskopische Analyse von Fischölergänzungen assoziiert zu vermeiden.

Protocol

1. NMR-Probenvorbereitung Hinweis: Achtung, wenden Sie sich bitte alle relevanten Sicherheitsdatenblätter (MSDS) vor dem Gebrauch. Deuteriertem Chloroform (CDCl 3) bei der Probenherstellung verwendet wird , ist toxisch. Bitte verwenden Sie alle geeigneten Praktiken Sicherheit bei der Probenvorbereitung einschließlich der Verwendung einer Abzugshaube und persönliche Schutzausrüstung durchführen (Schutzbrille, Handschuhe, Kittel, in voller Länge Hosen, geschlossene Schuhe). …

Representative Results

1 H und 13 C NMR – Spektren wurden für im Handel erhältlichen Fischtranergänzungen NMR unter Verwendung von zwei Instrumenten gesammelt; ein 850 MHz und einem 500 MHz-Spektrometer. Diese Spektren können zur quantitativen Bestimmung von Bestandteilen von Fischöl, wie Docosahexaensäure (DHA) und Eicosapentaensäure (EPA), als auch andere Verbindungen, wie n – 1 Acylketten und ernährungsphysiologisch wichtigen Index, wie die n verwendet werden …

Discussion

Technische Änderungen und Strategien zur Problemlösung

Spectral Qualität. Die Linienbreite des NMR-Signals und damit die Auflösung des NMR-Spektrums ist in hohem Maße abhängig von Shim, die ein Verfahren zur Optimierung der Homogenität des Magnetfeldes ist. Für die Routineanalyse ist 1D Shim ausreichend und eine 3D-Shim nicht erforderlich ist, da es durch NMR-Personal in regelmäßigen Abständen durchgeführt wird. Ist dies nicht der Fall ist, muss ein 3D – Shimming vo…

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