Спектроскопия ЯМР как надежный инструмент для быстрой оценки липидного профиля рыбьего жира добавки
Summary
Здесь, с высокой разрешающей способностью 1 Н и 13 С ЯМР (ЯМР) был использован в качестве быстрого и надежного инструмента для количественного и качественного анализа инкапсулированных добавок рыбьего жира.
Abstract
Западная диета бедна п -3 жирных кислот, поэтому потребление рыбьего жира рекомендуется увеличить потребление этих необходимых питательных веществ. Целью данной работы является демонстрация качественного и количественного анализа инкапсулированных добавок рыбьего жира с использованием высокой разрешающей способностью 1 Н и 13 С ЯМР – спектроскопии с использованием двух различных ЯМР инструментов; 500 МГц и инструмент 850 МГц. Оба протона (1 Н) и углерода (13 С) ЯМР – спектры могут быть использованы для количественного определения основных составляющих добавок рыбьего жира. Количественное липидов в добавок рыбьего жира достигается за счет интеграции соответствующих сигналов ЯМР в соответствующей 1D спектров. Результаты , полученные с помощью 1 Н и 13 С ЯМР находятся в хорошем согласии друг с другом, несмотря на разницу в разрешающей способности и чувствительности между двумя ядрами и двумя инструментами. 1 Н – ЯМР предложениеса более быстрый анализ по сравнению с 13 С – ЯМР, так как спектр может быть записан менее чем за 1 мин, в отличие от 13 С – ЯМР анализа, который длится от 10 мин до одного часа. Спектр ЯМР 13 С, однако, намного более информативным. Это может обеспечить количественные данные для большего числа индивидуальных жирных кислот и может быть использовано для определения позиционного распределения жирных кислот на цепи глицерина. Оба ядра могут обеспечить количественную информацию только в одном эксперименте без необходимости очистки или разделения шагов. Напряженность магнитного поля главным образом влияет на спектры ЯМР 1 Н в связи с его низким разрешением по отношению к 13 С – ЯМР, однако, даже более низкой стоимости ЯМР инструменты могут быть эффективно применены в качестве стандартного метода в пищевой промышленности и лабораторий по контролю качества.
Introduction
Потребление п -3 жирных кислот в рационе, оказалось полезным против нескольких условий , таких как сердечные расстройства 1, 2, 3, 4 воспалительных заболеваний и диабета 5. Западная диета считается бедной в п -3 жирных кислот и , следовательно , потребление рыбьего жира рекомендуется для улучшения п -6 / п -3 баланс в питании 1 потребителя. Несмотря на недавнее увеличение потребления рыбы нефти дополнения, остаются вопросы о безопасности, достоверности и качестве некоторых из этих продуктов. Быстрый и точный анализ состава добавка рыбьего жира имеет важное значение для правильной оценки качества этих коммерческих продуктов и обеспечения безопасности потребителей.
Наиболее распространенные методики оценки рыбьего жира добавкиы является газовой хроматографией (АЯ) и инфракрасная спектроскопия (ИК). Хотя эти высокочувствительные методы, они страдают от ряда недостатков 6. ГЙ – анализ занимает много времени (4-8 ч) , так как разделение и дериватизация отдельных соединений требуются 7 и окисление липидов может происходить во время анализа 8, 9. В то время как ИК – спектроскопия может быть количественным, модель прогнозирования должны быть построены с использованием частичной регрессии по методу наименьших квадратов (ПЛСР), хотя есть исключения , в которых ИК – полосы могут быть отнесены к одному соединению 10. ПЛСР требует анализа большого числа образцов, что увеличивает время анализа 11. По этой причине, существует растущий интерес к разработке новых аналитических методик, которые позволяют точно и быстро анализ большого количества образцов рыбьего жира. Такие организации, как OFFIв.п. Диетические добавки (СОД) в Национальных Институтов Здоровья (NIH) и по контролю за продуктами и лекарствами (FDA) сотрудничали с Ассоциацией химиков – аналитиков (AOAC) для разработки этих новых методов 12, 13.
Одним из наиболее перспективных аналитических методов скрининга и оценки матриц многокомпонентных, таких как пищевые добавки, ядерно – магнитного резонанса (ЯМР) 14, 15. ЯМР-спектроскопия имеет несколько преимуществ: это неразрушающий и количественный метод, он требует, чтобы минимальный без подготовки образца, и оно характеризуется превосходной точностью и воспроизводимостью. Кроме того, ЯМР-спектроскопия является экологически чистой методологией, поскольку она использует только небольшие количества растворителей. Основной недостаток ЯМР-спектроскопия является его относительно низкой чувствительностью по сравнению с другими analytiческие методы, однако, последние технологические достижения в области измерительных приборов, таких как более сильных магнитных полей, криогенных зондов различного диаметра, передовые обработки данных и универсальных импульсных последовательностей и методов повысили чувствительность до диапазона нМ. В то время как ЯМР инструментовка высокая стоимость, длительный срок службы ЯМР-спектрометров и множество применений ЯМР снизить стоимость анализа в долгосрочной перспективе. Этот подробный протокол видео призвано помочь новым практиков в области избежать ошибок , связанных с 1 Н и 13 С ЯМР – спектроскопического анализа рыбий жир добавок.
Protocol
Representative Results
Discussion
Модификации и стратегии по устранению неполадок
Спектральный качество. Ширина линии сигнала ЯМР и, таким образом, разрешение спектра ЯМР сильно зависит от подкладок, который представляет собой процесс для оптимизации однородности магнитного поля. Для рутинног?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта работа была поддержана пищевыми продуктами для здоровья Discovery Темы в Университете штата Огайо и Департамент пищевой науки и технологии в Университете штата Огайо. Авторы хотели бы поблагодарить ЯМР-центр в Университете штата Огайо и ЯМР-центр в Университете штата Пенсильвания.
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 |
Referências
- Simopoulos, A. P. The importance of the ratio of omega-6/omega-3 essential fatty acids. Biomed. Pharmacother. 56 (8), 365-379 (2002).
- Goodnight, S. H., Harris, W. S., Connor, W. E. The effects of dietary omega 3 fatty acids on platelet composition and function in man: a prospective, controlled study. Blood. 58 (5), 880-885 (1981).
- Harper, C., Jacobsen, T. Usefulness of omega-3 fatty acids and the prevention of coronary heart disease. Am. J. Cardiol. 96 (11), 1521-1529 (2005).
- Kremer, J. M., et al. Effects of high-dose fish oil on rheumatoid arthritis after stopping nonsteroidal antiinflammatory drugs. Clinical and immune correlates. Arthritis and Rheumatol. 38 (8), 1107-1114 (1995).
- Malasanos, T., Stackpoole, P. Biological effects of omega-3 fatty acids in diabetes mellitus. Diabetes Care. 14, 1160-1179 (1991).
- Han, Y., Wen, Q., Chen, Z., Li, P. Review of Methods Used for Microalgal Lipid-Content Analysis. Energ. Procedia. 12, 944-950 (2011).
- Guillén, M., Ruiz, A. 1H nuclear magnetic resonance as a fast tool for determining the composition of acyl chains in acylglycerol mixtures. Eur. J. Lipid Sci. Technol. 105, 502-507 (2003).
- Sacchi, R., Medina, I., Aubourg, S. P., Addeo, F., Paolillo, L. Proton nuclear magnetic resonance rapid and structure specific determination of ω-3 polyunsaturated fatty acids in fish lipids. J. Am Oil Chem Soc. 70, 225-228 (1993).
- Igarashi, T., Aursand, M., Hirata, Y., Gribbestad, I. S., Wada, S., Nonaka, M. Nondestructive quantitative acid and n-3 fatty acids in fish oils by high-resolution 1H nuclear magnetic resonance spectroscopy. J. Am. Oil Chem. Soc. 77, 737-748 (2000).
- Plans, M., Wenstrup, M., Saona, L. Application of Infrared Spectroscopy for Characterization Dietary Omega-3 Oil Supplements. J. Am. Oil Chem. Soc. 92, 957-966 (2015).
- Jian-hua, C. I. A. Near-infrared Spectrum Detection of Fish Oil DHA Content Based on Empirical Mode Decomposition and Independent Component Analysis. J Food Nutr Res. 2 (2), 62-68 (2014).
- Millen, A. E., Dodd, K. W., Subar, A. F. Use of vitamin, mineral, nonvitamin, and nonmineral supplements in the United States: The 1987, 1992, and 2000 National Health Interview Survey results. J. of Am. Diet Assoc. 104 (6), 942-950 (2004).
- Dwyer, J. T., et al. Progress in developing analytical and label-based dietary supplement databases at the NIH office of dietary supplements. J. Food Compos. Anal. 21, S83-S93 (2008).
- Monakhova, Y. B., Ruge, I., Kuballa, T., Lerch, C., Lachenmeier, D. W. Rapid determination of coenzyme Q10 in food supplements using 1H NMR spectroscopy. Int. J. Vitam. Nutr. Res. 83 (1), 67-72 (2013).
- Monakhova, Y. B., et al. Standardless 1H NMR determination of pharmacologically active substances in dietary supplements and medicines that have been illegally traded over the internet. Drug Test. Anal. 5 (6), 400-411 (2013).
- Berger, S., Braun, S. . 200 and more NMR experiments: a practical course. , (2004).
- Knothe, G., Kenar, J. A. Determination of the fatty acid profile by 1H-NMRspectroscopy. Eur. J. Lipid Sci. Technol. 106, 88-96 (2004).
- Sacchi, R., Medina, J. I., Aubourg, S. P., Paolillo, I. G. L., Addeo, F. Quantitative High-Resolution 13C NMR Analysis of Lipids Extracted from the White Muscle of Atlantic Tuna (Thunnus alalunga). J. Agric. Food Chem. 41 (8), 1247-1253 (1993).
- Dais, P., Misiak, M., Hatzakis, E. Analysis of marine dietary supplements using NMR spectroscopy. Anal. Methods. 7 (12), 5226-5238 (2015).
- Pickova, J., Dutta, P. C. Cholesterol Oxidation in Some Processed Fish Products. J. Anal. Oil Chem. Soc. 80 (10), 993-996 (2003).
- Siddiqui, N., Sim, J., Silwood, C. J. L., Toms, H., Iles, R. A., Grootveld, M. Multicomponent analysis of encapsulated marine oil supplements using high-resolution 1H and 13C NMR techniques. J. of Lipid Rsrch. 44 (12), 2406-2427 (2003).
- Sua´rez, E. R., Mugford, P. F., Rolle, A. J., Burton, I. W., Walter, J. A., Kralovec, J. A. 13C-NMR Regioisomeric Analysis of EPA and DHA in Fish Oil Derived Triacylglycerol Concentrates. J. Am. Oil Chem. Soc. 87, 1425-1433 (2010).
- Youlin, X. A., Moran, S., Nikonowiczband, E. P., Gao, X. Z-restored spin-echo 13C 1D spectrum of straight baseline free of hump, dip and roll. Magn. Reson. Chem. 46, 432-435 (2008).
- Tengku-Rozaina, T. M., Birch, E. J. Positional distribution of fatty acids on hoki and tuna oil triglycerides by pancreatic lipase and 13C NMR analysis. Eur. J. Lipid Sci. Technol. 116 (3), 272-281 (2014).
- Berry, S. E. E. Triacylglycerol structure and interesterification of palmitic and stearic acid-rich fats:An overview and implications for cardiovascular disease. Nutr. Res. Rev. 22 (1), 3-17 (2009).
- Hunter, J. E. Studies on effects of dietary fatty acids as related to their position on triglycerides. Lipids. 36, 655-668 (2001).
- Vlahov, G. Regiospecific analysis of natural mixtures of triglycerides using quantitative 13C nuclear magnetic resonance of acyl chain carbonyl carbons. Magnetic Res. in Chem. 36, 359-362 (1998).
