NMR ספקטרוסקופיה כמו כלי חזק עבור ההערכה המהירה של פרופיל השומנים של תוספי שמן דגים

Summary

הנה, ברזולוציה גבוהה ¹ H ו- ¹³ C גרעיני תהודה מגנטית (NMR) ספקטרוסקופיה שימש ככלי מהיר ואמין עבור ניתוח כמותי ואיכותי של תוספי שמן דגים כמוס.

Abstract

התזונה המערבית היא עניה בחומצות n -3 שומן, ולכן צריכת תוספי שמן דגים מומלצת להגדיל את צריכת חומרים מזינות החיוניים אלה. מטרת עבודה זו היא להציג את הניתוח האיכותי וכמותי של תוספי שמן דגים כמוסים באמצעות ברזולוציה גבוהה ¹ H ו- ¹³ ספקטרוסקופיה C NMR ניצול שני מכשירי תמ"ג שונים; מגהרץ 500 ומכשיר 850 MHz. פרוטון שני ⁽¹ H) ופחמן ⁽¹³ C) NMR ספקטרה יכולים לשמש לקביעת כמותית של המרכיבים העיקריים של תוספי שמן דגים. כימות של שומני תוספי שמן דגים מושגת באמצעות שילוב של אותות התמ"ג המתאימים ספקטרום 1D הרלוונטי. תוצאות המתקבלות על ידי ¹ H ו- ¹³ C תמ"ג הן בהסכם טוב אחד עם השני, למרות שוני רזולוציה ורגישות בין שני גרעינים ואת שני המכשירים. הצעת ¹ H NMRsa יותר לניתוח מהיר לעומת ¹³ C תמ"ג, כמו הקשת יכולה להיות מוקלטת תוך פחות מ 1 דק ', בניגוד ¹³ ניתוח C NMR, שנמשך מ 10 דקות עד שעה אחת. ספקטרום ¹³ C התמ"ג, לעומת זאת, הוא הרבה יותר אינפורמטיבי. זה יכול לספק נתונים כמותיים על מספר גדול יותר של חומצות שומן בודדים יכולים לשמש לקביעת חלוקת מיקומית של חומצות שומן על עמוד השדרה גליצרול. גרעינים שניהם יכולים לספק מידע כמותי בלבד ניסוי אחד ללא צורך של צעדים טיהור או הפרדה. עוצמת השדה המגנטי משפיעה בעיקר ספקטרום ¹ H NMR בשל ברזולוציה הנמוכה שלה בגין ¹³ C תמ"ג, לעומת זאת, אפילו נמוכה עלות מכשירי תמ"ג יכולים להיות מיושמים ביעילות כשיטה סטנדרטית בתעשיית המזון ומעבד איכות מלאה.

Introduction

צריכת חומצות n -3 שומן בתזונה הוכיחה להיות מועיל נגד מספר תנאים כגון הפרעות לב ^{1, 2, 3, 4} מחלות דלקתיות וסכרת ^5. התזונה המערבית נחשבת עניית n -3 חומצות שומן ולכן צריכת תוספי שמן דגים מומלצת לשפר את n -6 / n -3 איזון בתזונה של צרכן ^1. למרות העלייה האחרונה צריך תוסף שמן דגים, נותרו שאלות בנוגע לבטיחות, אותנטיות, ואיכות של חלק מהמוצרים הללו. ניתוח ההלחנה המהיר ומדויק של תוספי שמן דגים הוא חיוני כדי להעריך את האיכות כראוי של מוצרים המסחריים אלה ולהבטיח בטיחות צרכן.

השיטות הנפוצות ביותר להערכת תוספת של שמן דגיםים הם גז כרומטוגרפיה (GC) ו אינפרא אדום ספקטרוסקופיה (IR). בעוד אלה הם מאוד שיטות רגישות, הם סובלים ממספר חסרונות ^6. ניתוח GC הוא זמן רב (4-8 שעות) כי הפרדת derivatization של תרכובות פרט נדרש ⁷ ו חמצון שומנים עלול להתרחש במהלך הניתוח ^{8, 9.} בעוד ספקטרוסקופיה IR יכול להיות כמותי, מודל חיזוי נדרש לבנות באמצעות רגרסיה ריבועים לפחות חלקית (PLSR), אם כי יש יוצאים מן הכלל שבהם להקות IR ניתן לייחס יחיד במתחם ^10. PLSR דורש ניתוח של מספר גדול של דגימות, אשר מגדיל את זמן הניתוח ^11. מסיבה זו, יש עניין גובר בפיתוח מתודולוגיות אנליטיות חדשות המאפשרות ניתוח מדויק ומהיר של מספר גדול של דגימות שמן דגים. ארגונים כגון OffiCE של תוספי תזונה (ODS) במכונים הלאומיים לבריאות (NIH) לבין מינהל המזון והתרופות (FDA) שיתפו פעולה עם איגוד הרשמי אנליטית כימאים (AOAC) לפתח שיטות חדשות אלה ^{12, 13.}

אחת השיטות אנליטי המבטיחות ביותר עבור ההקרנה ואת ההערכה של מטריצות מרובות רכיבים, כגון תוספי תזונה, הוא תהודה מגנטית גרעינית (NMR) ספקטרוסקופיה ^{14, 15.} יש NMR ספקטרוסקופיה מספר יתרונות: היא טכניקה שאינה הרסנית וכמותיים, זה דורש מינימאלי ללא הכנת מדגם, וזה מאופיין דיוק שחזור מצוין. בנוסף, ספקטרוסקופיה NMR היא מתודולוגיה ידידותית לסביבה משום שהיא מנצלת כמויות קטנות בלבד של ממסים. החיסרון העיקרי של ספקטרוסקופיה NMR הוא רגישות נמוכה יחסית לעומת analyti אחריםשיטות קאל, לעומת זאת, התקדמות טכנולוגית אחרונה מכשור כגון שדות מגנטיים חזקים, בדיקות קריוגני של קטרים ​​שונים, עיבוד נתונים מתקדם, ואת רצפים וטכניקות דופקים תכליתיים הגבירו את הרגישות עד בטווח ננומטר. בעוד מכשור NMR הוא עלות גבוהה, את החיים הארוכים של ספקטרומטרים תמ"ג לבין יישומים הרבים של התמ"ג להקטין את העלות של הניתוח בטווח הארוך. פרוטוקול וידאו מפורט זה נועד לעזור למתרגלים חדשים בתחום להימנע ממלכודות הקשורים ¹ H ו- ¹³ ניתוח ספקטרוסקופיות C התמ"ג של תוספי שמן דגים.

Protocol

1. לדוגמא כנה NMR הערה: שימו לב, בבקשה להתייעץ כל גיליונות נתוני בטיחות חומרים רלוונטיים (MSDS) לפני השימוש. כלורופורם deuterated (CDCl 3) המשמשים להכנת מדגם הוא רעיל. השתמש כל נוהלי בטיחות המתאים בעת ביצוע הכנת המדגם כולל שימוש במנדף וציו…

Representative Results

1 H ו- 13 ספקטרום C NMR נאספו עבור תוספי שמן דגים זמינים מסחרית באמצעות שני מכשירים NMR; MHz 850 ו ספקטרומטר 500 MHz. ספקטרה אלה יכולים לשמש לקביעת כמותי של הרכיבים של שמן דגים, כגון חומצה docosahexaenoic (DHA) וחומצה eicosapentaenoic (EPA), כמו גם תרכובות אחרות כגון n…

Discussion

שינויים ואסטרטגיות לפתרון בעיות

איכות ספקטרלי. Linewidth של אות NMR ובכך ההחלטה של ​​ספקטרום התמ"ג תלוי מאוד shimming, שהוא תהליך של אופטימיזציה של הומוגניות של השדה המגנטי. עבור ניתוח שיגרתי, shimming 1D הוא נאות ו shimming 3D אינו נדרש, ב…

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