Perche NMR e Alimenti?

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Aloisio Massaro
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1 Con il patrocinio di Applicazioni della NMR-based metabolomoca nello studio di alimenti ad elevato valore nutrizionale Luisa Mannina Dipartimento di Chimica e Tecnologie del Farmaco Sapienza Università di Roma Perche NMR e Alimenti? - NMR fornisce una descrizione globale qualitativa dei metaboliti presenti negli alimenti (metabolomica). - Permette di monitorare cambiamenti del metaboloma dovuti a specifici fattori esterni (metabonomica)

2 Schema Generale di applicazione della tecnica NMR per la determinazione el profilo metabolico di un alimento Alimento Campione tal quale Semplice Estrazione Spettri NMR Assegnazione dello spettro ppm ppm ppm Risultati Analisi Statistica Analisi Quantitativa Assegnazione degli spettri NMR Estratti o Campione tal quale 1D 1 H, 1 H selettivi 1 H con filtri in diffusione 2D COSY, TOCSY, 1 H- 13 C HSQC e HMBC. Diffusion Ordered SpectroscopY 31 P NMR: 31 P{ 1 H}, 1 H{ 31 P}, 1 H- 31 P HMBC.

3 Metaboliti negli estratti Estratti acquosi Amminoacidi, Peptidi Acidi organici Carboidrati Alcol Fenoli Nucleosidi Estratti organici Tri-, di-, mono-gliceridi, fosfolipidi, sfingosine Steroli Acisi grassi Terpeni Aldeidi Tartufi - NMR metabolic profiling of aqueous and organic extracts -Glucose Trehalose ppm 13 C 90 L. Mannina, M. Cristinzio, A.P. Sobolev, P. Ragni, A.L. Segre, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 52, , 2004 UDP-GlcNAc -Glucose Truffles decontamination treatment by ionizing radiation M. Adamo, D. Capitani, L. Mannina, M. Cristinzio, P. Ragni, A. Tata, R. Coppola Radiation Physics and Chemistry, Vol. 71, pp , H ppm Project PROFSICURI. Ministero della Istruzione, Università e Ricerca

4 Spigole Metabolic Profiling and Comparison between wild and cultured seabass (Dicentrarchus labrax) 2,5 2,0 1, ppm Cultured seabass Wild seabass L.Mannina, A. P. Sobolev, D. Capitani, N.Iaffaldano, M. P Rosato, P. Ragni, A. Reale, E. Sorrentino, Irene D Amico, R. Coppola, Talanta,, Vol. 77, pp , 2008 PC % 1,0 0,5 0,0-0,5-1,0-1,5-2,0-1,2-0,6 0,0 0,6 1,2 1,8 2,4 PC % Spigole di mare aperto Spigole di allevamento Fatty acids (DUFA, EPA, DHA) cholesterol, phosphatidylethanolamina, Choline, gluatamine, fumaric acid and malic acid Effects of Ionizing Radiation and Modified Atmosphere Packaging on the Shelf Life of Aqua-cultured Sea Bass A. Reale, E. Sorrentino, N. Iafaldano, M. P. Rosato, P. Ragni, R. Coppola; D. Capitani; A. P. Sobolev P. Tremonte, M. Succi, L. Mannina, World Journal of Microbiology and Biotechnology, Vol. 24, pp , 2008 CAFFE NMR metabolic profiling of coffee coming from different varieties (arabica and robusta) M. Bosco, R. Toffanin, D. De Palo, L. Zatti, A.L. Segre, Journal of the Science of Food and Agriculture, 79, 869 (1999) 8 Val June July Aug Sept Oct Nov Dec Feb

5 KIWI Profilo metaboloco di diverse varietà grado di maturazione zuccheri amino acidi, acidi organici Spettro 1H NMR di estratti di Kiwi Saccarosio 800 abbondanza relativa June July Aug Sept Oct Nov Dec Andamento del segnale del saccarosio che raggiunge la massima intensità a Dicembre. Questa tecnica permette quindi di ottenere informazioni importanti per la scelta del periodo di raccolta ottimale per ogni specifica cultivar.

6 Oli di Oliva Metabolic profiling Qualità Origine geografica Cultivar Frodi Olive oils from different Italian regions Olive oils from different areas of the same Italian region Monovarietal olive oils coming from the same geographical area

7 Mirtillo alimento funzionale Antocianine, proantocianidine, acidi fenolici, stilbeni, vitamine Potere antiossidante Prevenzione dalle malattie cardiovascolari, neurologiche Proprietà anti-infiammatorie, antibatteriche, anticancro Protezione della pelle contro UV-B Profili metabolici di mirtilli in estratti acquosi e organici. L'analisi NMR focalizzata sulla caratterizzazione di antocianine e altri composti fenolici.

8 Profilo metabolico: estratto acquoso Antocianine ph 3? ph 7 EDTA Profilo metabolico: estratto acquoso Zuccheri, polialcoli: - e -glucosio; fruttosio, saccarosio, mio-inositolo Acidi organici: citrico, chinico, malico, scichimico Aminoacidi: Ala, Arg, Asn, Gln, Glu, Leu, Thr, Val Colina, GABA, acido clorogenico

9 Profilo metabolico: estratto organico Lo spettro di differenza: b-a Bligh-Dyer con forno a microonde Trigliceridi Fosfolipidi PC e PE Galattolipidi Steroli ( -sitosterolo) Acidi grassi Bligh-Dyer Antocianine come target Estratto acquoso Solvente: D 2 O ph 3 Estratto SPE Solvente: D 2 O Estratto SPE Solvente: CD 3 OD/TFA 5% Assorbente C-18

10 ROESY, estratto SPE H-4 H-1 = malvidin-3-galactoside, = malvidin-3-glucoside, = petunidin-3-glucoside, = delphinidin-3-galactoside, = delphinidin-3-glucoside DOSY, estratto SPE Antocianine, quercetina-3-ramnoside, acido clorogenico

11 Conclusioni La Risonanza Magnetica Nucleare è uno strumento importante per: - lo studio del profilo metabolico dell alimento - per studiare la struttura dei composti presenti nell alimento - per avere informazioni sullo stato dinamico dei componenti principali dell alimento Grazie per l attenzione!

12 SPE - Preparare una soluzione 0.1% TFA in metanolo - Preparare una soluzione 0.1% TFA in acqua distillata - Lavare la colonnina (C18) con metanolo acidificato - Equilibrare la composti fenolici con 1.05 ml di metanolo acidificato colonnina con acqua acidificata - Trasferire il campione di mirtillo in D 2 O dal tubicino NMR nella colonnina - Lavare la colonnina con acqua acidificata - Eluire le antocianine e gli altri - Rimuovere il metanolo sotto flusso di azoto

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