cnta

03 червня Роль метаболоміки у харчуванні людини в майбутньому

Порушення метаболоміки у сценарії досліджень харчових продуктів робить можливим розробку нових аналітичних стратегій, орієнтованих на розробку нових інгредієнтів, функціональних продуктів харчування та нутрицевтиків, орієнтованих на покращення здоров'я споживачів.

Автор: Хорхе Касадо, дослідник у галузі досліджень і розвитку + CNTA
[email protected]

Техніка Омік і, зокрема, метаболоміка нещодавно виявили переломний момент у своєму розвитку, який матиме позитивний вплив на широкий спектр дослідницьких областей, включаючи продукти харчування. Експоненціальний ріст метаболоміки поєднується з досягненнями мас-спектрометрії з високою роздільною здатністю, що зробило можливим розробку нових аналітичних стратегій для цілеспрямованого скринінгу, які дозволяють досліднику перейти від опитування зразка до того, щоб побачити, чи існує кількість зменшень речовин для перегляду, довгих списків сотень сполук та нецільового скринінгу, який йде далі і дає можливість знаходити невідомі речовини, та розвиток іонної рухливості, що додає ще один вимір хроматографічним методам у поєднанні з мас-спектрометрією.

У CNTA ми особливо зацікавлені інтеграція технологій omics для полегшення доступу та оптимізації їх використання на всіх етапах ланцюжка доданої вартості промислового дизайну функціональних продуктів харчування та нутрицевтиків; З цієї причини сьогодні ми беремо участь у дослідницьких проектах, де використовуємо метаболомічні інструменти для пошуку нових інгредієнтів, таких як проект ТЕХНОМІФУД, фінансується в рамках конкурсу CDTI на отримання грантів для технологічних центрів передового досвіду "Cervera" у 2019 році.

У ці нетипові дні, коли ми живемо, ми змогли віртуально відвідати цікаві веб-семінари з останніх розробок мас-спектрометрії, які викладали експерти в цій галузі на міжнародному рівні та організовували Брукер. Серед них це семінари, які найбільше привернули нашу увагу:

Переваги використання MS з високою роздільною здатністю для скринінгу та кількісної оцінки за один раз для аналізу їжі
Застосування систем масової спектрометрії з високою роздільною здатністю (HRMS), таких як квадрупольний час польоту (QTOF), стає все більш поширеним у галузі кількісного визначення цільових речовин, таких як дослідження визначення інгредієнтів або забруднюючих речовин у харчових продуктах.

Ці системи HRMS дозволяють слідчому застосувати цілеспрямований скринінг або стратегію "пошуку цільових сполук". У ньому на першій стадії визначається точна маса утвореного іона і з цієї маси розраховується молекулярна формула сполуки, яка відповідає хроматографічному піку, що цікавить. Додаючи цю інформацію до часу утримання згаданого піку, можна отримати одну або декілька можливих ідентифікацій даної речовини. Послідовно система HRMS також отримує іони продукту, що генеруються з батьківського іона, тієї сполуки, для якої ми маємо список можливих ідентичностей. За допомогою цієї нової інформації та за допомогою баз даних можна підтвердити ідентичність сполуки. Якби це, нарешті, була речовина, що цікавить, дослідник міг би приступити до кількісної оцінки її на другому етапі, використовуючи калібрувальні криві та відповідні комп'ютерні статистичні засоби.

Основна різниця між системами типу QTOF з високою роздільною здатністю щодо більш класичних систем потрійного квадруполя (QqQ) полягає в тому, що перші дозволяють набагато вищі швидкості спектрального збору, що є вирішальним при одночасному пошуку багатьох сполук. Крім того, системи QTOF отримують повні або повні скановані мас-спектри в межах заданого діапазону мас, що дозволяє досліднику переглянути ретроспективно отримані раніше хроматограми і, можливо, знайти нові речовини, які не були б включені в тест. Початковий проект (не цільовий скринінг). З іншого боку, на рівні чутливості системи QTOF конкурентоспроможні QqQ, хоча вони не досягають однакового лінійного діапазону, тому вони компетентні при кількісному визначенні, але вони не замінюють QqQ.

Отже, це додаткова технологія QqQ, яка дозволяє зменшити кількість помилкових спрацьовувань, на додаток до ретроспективного пошуку сполук, які спочатку не були в центрі дослідження, уникаючи повторного придбання одних і тих самих зразків знову і знову.

Розділення двох ізомерних пестицидів, тербутрину та прометрину, у зразку їжі.

Розблокування 4-го виміру: CCS для високої надійності 4D-Metabolomics ™
У метаболоміці ми працюємо із зразками дуже різноманітного характеру. Хоча витоки метаболоміки сягають 40-х років минулого століття, коли вони базувались на паперовій хроматографії, інтерес до цієї галузі науки експоненційно зріс після інтеграції рідинної хроматографії (РХ) із системами HRMS типу QTOF та Orbitrap. Однак великим прогресом за останні роки стало введення нового виміру в ці системи часу-маси, поперечний переріз зіткнення (CCS) або "зіткнення поперечного перерізу", отриманий завдяки рухливості іонів (IM). Ця нова фізико-хімічна властивість, яка пов’язана з тривимірною структурою іонів, є міцною і незалежною від матриці і дозволяє досліднику заглибитися у правильну ідентифікацію невідомих речовин, які присутні в аналізованих зразках.

За допомогою ІМ дослідник отримує для кожного моменту часу хроматограми, крім масового спектру з високою роздільною здатністю та генерованих іонів фрагментів, значення CCS, що дозволяє легко диференціювати ізомери за допомогою відповідних комп’ютерних засобів, на основі бази даних та прогнозні алгоритми, які однозначно ідентифікують речовини, присутні в аналізованих зразках. Наприклад, лакто-N-гексаозу (LNH) та лакто-N-нео-гексаозу (LNnH) важко розділити хроматографічно, а також є ізомерами, що породжує однакові іони-попередники та фрагменти, що ускладнює їх аналіз окремо, використовуючи системи LC-MS або LC-HRMS. Однак обидва вуглеводи можна розділити на початковому етапі за допомогою ІМ.