Kotimaisten lajihunajien karakterisointi NMR-metabolomiikalla. Maaria Kortesniemi
-
Upload
suomen-mehilaeishoitajain-liitto -
Category
Food
-
view
185 -
download
0
Transcript of Kotimaisten lajihunajien karakterisointi NMR-metabolomiikalla. Maaria Kortesniemi
Kotimaisen lajihunajan karakterisointi NMR-metabolomiikalla
Talvipäivät 24.–25.1.2015, Jyväskylä
Maaria KortesniemiElintarvikekemia ja elintarvikekehitys
Biokemian laitosTurun yliopisto
Tutkimusasetelma
• Lähtökohta• Lajihunajien tunnistus työlästä, aikaa vievää ja osittain epävarmaa• Lisätietoa kotimaisista lajihunajista
• Tavoitteet• Yksiselitteinen ja tehokas menetelmä lajihunajien (kasvi)alkuperän
tunnistukseen ja yhdisteiden kvantitointiin
NMR-metabolomiikka
• NMR • engl. Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy• Ydinmagneettinen resonanssispektroskopia• 1H NMR mittaa protoneita eli vety-ytimiä• Yhdisteiden rakennetutkimus
• Metabolomiikka• Tutkii aineenvaihduntatuotteita erilaisissa biologisissa kokonaisuuksissa• ”Tilannekuva”
Aiempia NMR-tutkimuksia hunajasta• Hunajan aminohappojen NMR-metabolomiikka ja kvantitointi
(Sandusky et al., 2005)
• Maantieteellisen alkuperän toteaminen NMR:llä (Consonni et al., 2008; Donarski et al., 2008)
• Kasvialkuperän määritys kloroformiuutteista 1H NMR:n ja kemometrian avulla (Schievano et al., 2010 & 2012)
• Sokerisiirapilla väärennettyjen hunajien tunnistus NMR-menetelmillä (Bertelli et al., 2010)
• Kasvialkuperän määritys vesiliukoisten yhdisteiden perusteella (Ohmenhauser et al., 2013; Zíelinski et al., 2014)
• Nopea NMR-profilointimenetelmä hunajan aitouden varmistamiseksi (Spiteri et al., 2015)
Menetelmä
• Näytteenkäsittely• 100 mg hunajaa + 800 µl vettä• Suodatus • Lisäys 10% D2O (sis. sisäinen standardi
DSS-d6 ja 2% NaN3)• pH:n mittaus ja säätö 6.55 ± 0.05• mitattava näyte 180 µl (3 mm NMR-putki)
• 1H NMR -mittaus• 600 MHz Bruker Avance• TCI cryoprobe• 298 K (25 ºC)
• Tulosten käsittely• Chenomx NMR Suite: prosessointi, profilointi, kvantitointi• SIMCA-P+: monimuuttujamallit
Kustannukset ja ajankäyttö
• Näytteenkäsittely per näyte• 20 min (aktiivinen) + 20 min (passiivinen)• Tarvikkeet ja reagenssit n. 5 €
• Mittaus per näyte• 12 min• Laiteaika 40–100 €/h (Laitekeskus, TY)
• Tulosten käsittely• Kvalitatiivinen n. 5–15 min• Kvantitatiivinen n. 1h
lehmus
voikukka
mesikaste
tattari
kanerva
NMR-spektrit (0.7–3.1 ppm)
Ile, Leu, Val
fenyylimaito-happo
Pro
EtOH
maito-happo,
Thr
AlaTyr
kanervatattari
lehmus
fenyylimaitohappo, fenyylietikkahappo
muurahais-happo
HMF
bentsoe-happo
Phe
NMR-spektrit (5.6–9.5 ppm)
Tyr
-0,4
-0,3
-0,2
-0,1
-0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
-0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
t[2]
t[1]
BinningResults_002total_final_150115.M2 (PCA-X), Pareto scaledt[Comp. 1]/t[Comp. 2]
R2X[1] = 0,500051 R2X[2] = 0,327408 Ellipse: Hotelling T2 (0,95)
11C11B
12A12C
19A19C19B
12B12A
10B10C10A
11D
02B02A02C
01B01A
20A
20B20C
01C
08C
08A
08B
09C09A09B
06C13B13C
06B06A13A13A
07B07A
07D
14C14A14B
15A15B15C
03C03A
04A
05A
04C
04B
05C05B
03B
17A17B
17C
16A16B
16C18C18B
18A
SIMCA-P+ 12.0.1 - 2015-01-16 12:17:35 (UTC+2)
Pääkomponenttianalyysi (PCA)tiivistää aineiston ja kuvaa näytteiden välisiä suhteita
kanerva
tattari
apila
mesikaste
voikukka
lehmus
-0,25
-0,20
-0,15
-0,10
-0,05
-0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
-0,28 -0,26 -0,24 -0,22 -0,20 -0,18 -0,16 -0,14 -0,12 -0,10 -0,08 -0,06 -0,04 -0,02 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 0,20 0,22 0,24 0,26 0,28
p[2
]
p[1]
BinningResults_002total_final_150115.M2 (PCA-X), Pareto scaledp[Comp. 1]/p[Comp. 2]
R2X[1] = 0,500051 R2X[2] = 0,327408
9,999,979,959,939,919,899,879,859,839,819,799,779,759,739,719,699,679,659,639,619,599,579,559,539,519,499,479,459,439,419,399,379,359,339,319,299,279,259,239,219,199,179,159,139,119,099,079,059,039,018,998,978,958,938,918,898,878,858,838,818,798,778,758,738,718,698,678,658,638,618,598,578,558,538,518,498,478,458,438,418,398,378,358,338,318,298,278,258,238,218,198,178,158,138,118,098,078,058,038,017,997,977,957,937,917,89
7,877,857,837,817,797,777,757,737,717,697,677,657,637,617,597,577,557,537,517,497,477,457,437,417,39
7,377,357,33
7,317,29
7,277,257,237,217,197,177,157,137,117,097,077,057,037,016,996,976,956,936,916,896,876,856,836,816,796,776,756,736,716,696,676,656,636,616,596,576,556,536,516,496,476,456,43 6,416,396,376,356,336,316,296,276,256,236,216,196,176,156,136,116,096,076,056,036,015,995,975,955,935,915,895,875,855,835,815,795,775,755,735,715,695,675,655,635,615,595,575,555,535,515,495,47
5,455,43 5,415,39
5,37 5,35 5,335,315,29
5,275,25
5,23
5,215,195,17
5,155,135,115,09 5,07
5,055,035,014,99
4,974,95
4,934,67
4,654,63
4,614,594,57
4,55
4,534,51
4,494,474,454,434,414,39 4,374,354,334,31
4,29
4,274,254,23
4,214,19
4,17 4,154,13
4,114,09
4,07
4,05
4,034,01
3,99
3,97
3,95
3,93
3,91
3,89
3,87
3,85
3,83
3,81
3,79
3,77
3,75
3,73
3,71
3,69
3,673,65
3,633,61
3,59
3,57 3,55
3,53
3,51 3,49
3,473,45
3,43
3,41
3,39
3,37
3,353,33 3,313,293,27
3,25
3,23
3,21
3,193,173,153,133,113,093,073,053,033,012,992,972,952,932,91
2,892,872,852,832,812,792,772,752,732,712,692,672,652,632,612,59
2,572,552,532,512,492,472,452,432,41 2,39
2,372,352,332,312,292,272,252,232,212,192,172,152,132,112,092,072,052,032,011,99
1,971,95
1,931,91
1,891,871,851,831,811,791,771,751,731,711,691,671,651,631,611,591,571,551,531,511,491,471,451,431,411,391,371,351,331,311,291,271,251,231,21
1,191,17
1,151,13
1,111,091,071,051,031,010,990,970,950,930,910,890,870,850,830,810,790,770,750,730,710,690,670,650,630,61
SIMCA-P+ 12.0.1 - 2015-01-16 12:28:18 (UTC+2)
Pääkomponenttianalyysi (PCA)lataukset
fruktoosi
glukoosi
meletsitoosi
Potentiaaliset markkerit, esim.
• Kanerva• Fenyylietikkahappo, fenyylimaitohappo, …
• Lehmus• Terpeenihapon sokeriesteri (6-O-(β-D-glukopyranosyyli)-β-D-glukopyranosyyli-
4-(1-hydroksi-1-metyylietyyli)sykloheksa-1,3-dieeni-1-karboksylaatti)
• Mesikaste• Meletsitoosi
• Tattari• Isoleusiini, leusiini, valiini• Tyrosiini
Yhteenveto
• Kemiallinen sormenjälki• Hunajatyypeille spesifiset markkerit• Yhdellä mittauksella paljon tietoa näytteestä• Kvantitatiivinen • Pieni näytemäärä • Helppo näytteenkäsittely• Ei orgaanisia liuottimia
Kirjallisuutta• Bertelli et al. (2010), Detection of Honey Adulteration by Sugar Syrups Using One-Dimensional and
Two-Dimensional High-Resolution Nuclear Magnetic Resonance, J. Agric. Food Chem.• Consonni et al. (2008), Geographical Characterization of Polyfloral and Acacia Honeys by Nuclear
Magnetic Resonance and Chemometrics, J. Agric. Food Chem.• Donarski et al. (2008), Application of Cryoprobe 1H Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy and
Multivariate Analysis for the Verification of Corsican Honey, J. Agric. Food Chem.• Donarski et al. (2010), Identification of botanical biomarkers found in Corsican honey, Food Chem.• Sandusky et al. (2005), Use of Selective TOCSY NMR Experiments for Quantifying Minor Components
in Complex Mixtures: Application to the Metabonomics of Amino Acids in Honey, Anal. Chem.• Schievano et al. (2010), 1H Nuclear Magnetic Resonance Spectra of Chloroform Extracts of Honey for
Chemometric Determination of Its Botanical Origin, J. Agric. Food Chem. • Schievano et al. (2012), An NMR-based metabolomic approach to identify the botanical origin of
honey, Metabolomics• Schievano et al. (2013), Characterization of Markers of Botanical Origin and Other Compounds
Extracted from Unifloral Honeys, J. Agric. Food Chem.• Spiteri et al. (2015), Fast and global authenticity screening of honey using 1H-NMR profiling, Food
Chem.