NMR الطيفي كأداة قوية لتقييم السريع من الدهون الملف من السمك ملاحق النفط
Summary
هنا، تم استخدام عالية الدقة 1 H و 13 C النووية الرنين المغناطيسي (NMR) الطيفي كأداة سريعة وموثوق بها للتحليل الكمي والنوعي للمكملات زيت السمك مغلفة.
Abstract
النظام الغذائي الغربي هو فقير في الأحماض ن -3 الدهنية، لذلك ينصح استهلاك مكملات زيت السمك لزيادة تناول هذه المواد الغذائية الأساسية. والهدف من هذا العمل هو للتدليل على التحليل الكمي والكيفي للمكملات زيت السمك مغلفة باستخدام عالية الدقة 1 H و 13 C NMR الطيفي باستخدام الرنين المغناطيسي النووي صكين مختلفة. ميغاهيرتز 500 وأداة 850 ميغاهيرتز. كل من البروتون (1 H) والكربون (13 C) NMR الأطياف يمكن استخدامها لتحديد كمية المكونات الرئيسية من مكملات زيت السمك. ويتحقق الكمي من الدهون في مكملات زيت السمك خلال دمج إشارات الرنين المغناطيسي النووي المناسبة في أطياف 1D ذات الصلة. النتائج التي حصل عليها 1 H و 13 C NMR هي في اتفاق جيد مع بعضها البعض، على الرغم من الاختلاف في القرار، وحساسية بين اثنين من النوى والصكوك اثنين. 1 H NMR العرضسا تحليل أسرع مقارنة مع 13 C NMR، كما يمكن تسجيل الطيف في أقل من 1 دقيقة، على النقيض من 13 تحليل C NMR، الذي يستمر من 10 دقيقة إلى ساعة واحدة. وNMR الطيف 13 C، ومع ذلك، هو أكثر إفادة بكثير. ويمكن أن توفر البيانات الكمية لعدد أكبر من الأحماض الدهنية الفردية، ويمكن استخدامها لتحديد توزيع الموضعية من الأحماض الدهنية على العمود الفقري الجلسرين. ويمكن لكل من نوى تقديم المعلومات الكمية في تجربة واحدة فقط من دون الحاجة إلى تنقية أو الانفصال الخطوات. قوة المجال المغناطيسي يؤثر في الغالب 1 H NMR الأطياف بسبب انخفاض قرارها فيما يتعلق 13 C NMR، ومع ذلك، أدوات NMR حتى أقل تكلفة يمكن تطبيقها بكفاءة كوسيلة من وسائل قياسية في صناعة المواد الغذائية ومراقبة الجودة المختبرات.
Introduction
وقد ثبت أن استهلاك الأحماض الدهنية ن -3 في النظام الغذائي أن يكون مفيدا ضد عدة أمراض مثل أمراض القلب 1، 2، 3، 4 الأمراض الالتهابية ومرض السكري 5. يعتبر النظام الغذائي الغربي الفقراء في ن -3 الأحماض الدهنية، وبالتالي ينصح استهلاك مكملات زيت السمك لتحسين ن -6 / ن -3 التوازن في التغذية المستهلك 1. وعلى الرغم من الزيادة الأخيرة في الأسماك استهلاك المكملات النفط، ما زالت هناك تساؤلات حول سلامة وصحة، ونوعية بعض من هذه المنتجات. التحليل التركيبي سريع ودقيق للمكملات زيت السمك ضروري لتقييم صحيح نوعية هذه المنتجات التجارية وضمان سلامة المستهلك.
المنهجيات الأكثر شيوعا لتقييم ملحق زيت السمكالصورة هي اللوني للغاز (GC) والأشعة تحت الحمراء الطيفي (IR). في حين أن هذه هي أساليب حساسة للغاية، وأنها تعاني من عدة عيوب 6. تحليل GC هو مضيعة للوقت (4-8 ح) لفصل واشتقاق من المركبات الفردية مطلوب 7 و قد تحدث أكسدة الدهون أثناء التحليل 8 و 9. بينما أطياف الأشعة تحت الحمراء يمكن أن يكون الكمي، مطلوب نموذج التنبؤ التي يتم بناؤها باستخدام جزئي الأقل الساحات الانحدار (PLSR)، على الرغم من أن هناك استثناءات فيها العصابات IR يمكن أن يعزى إلى مجمع واحد (10). يتطلب PLSR تحليل عدد كبير من العينات، مما يزيد من وقت التحليل 11. لهذا السبب، هناك اهتمام متزايد في تطوير منهجيات تحليلية جديدة تتيح تحليل دقيق وسريع لعدد كبير من عينات زيت السمك. منظمات مثل OFFIوتعاونت م من المكملات الغذائية (ODS) في المعاهد الوطنية للصحة (NIH) وإدارة الغذاء والدواء (FDA) مع رابطة الرسمية تحليلية الكيميائيين (AOAC) لتطوير هذه الأساليب الجديدة 12 و 13.
إحدى الطرق التحليلية الواعدة لفحص وتقييم مصفوفات متعددة عنصر، مثل المكملات الغذائية، وغير النووية الرنين المغناطيسي (NMR) الطيفي 14 و 15. NMR الطيفي ديها العديد من المزايا: فهو أسلوب غير المدمرة والكمية، فإنه يتطلب الحد الأدنى من دون إعداد العينات، ويتميز دقة ممتازة والتكاثر. وبالإضافة إلى ذلك، NMR الطيفي هو منهجية صديقة للبيئة لأنها تستخدم كميات صغيرة فقط من المذيبات. العيب الرئيسي للNMR الطيفي هو حساسيتها منخفضة نسبيا بالمقارنة مع غيرها من analytiطرق كال، ومع ذلك، فقد زادت التطورات التكنولوجية الحديثة في الأجهزة مثل حقول المغناطيسية أقوى، تحقيقات المبردة من مختلف الأقطار، ومعالجة البيانات المتقدمة، وتسلسل نبض تنوعا والتقنيات حساسية تصل إلى نطاق نانومتر. في حين NMR الأجهزة من حيث التكلفة عالية، وحياة طويلة من الطيف الرنين المغناطيسي النووي والعديد من تطبيقات NMR تخفيض تكلفة التحليل على المدى الطويل. ويهدف هذا البروتوكول فيديو مفصل للمساعدة الممارسين جديد في مجال تجنب المزالق المرتبطة 1 H و 13 تحليل الطيفي C NMR من مكملات زيت السمك.
Protocol
Representative Results
Discussion
التعديلات واستراتيجيات لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها
جودة الطيفية. وlinewidth للإشارة NMR، وبالتالي القرار من الطيف NMR يعتمد اعتمادا كبيرا على الملئ، وهي عملية لتعظيم الاستفادة من تجانس الحقل المغناطيسي للأرض. لتحليل روتيني، 1D ا?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذا العمل من قبل فودز للصحة ديسكفري موضوع في جامعة ولاية أوهايو، وقسم علوم وتكنولوجيا الأغذية في جامعة ولاية أوهايو. فإن الكتاب أود أن أشكر منشأة NMR في جامعة ولاية أوهايو ومرفق NMR في جامعة ولاية بنسلفانيا.
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 |
References
- 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).
