Analysis of Short-Chain Fatty Acids and Organic Acids in Feces Using a Single Quadrupole Mass Spectrometer

Aplikace | 2023 | ShimadzuInstrumentace
LC/MS, LC/SQ
Zaměření
Potraviny a zemědělství, Klinická analýza
Výrobce
Shimadzu

Význam tématu


Lidské střevo obsahuje rozmanitou komunitu bakterií, jejichž metabolity, především krátké mastné kyseliny a organické kyseliny, významně ovlivňují zdraví hostitele. Analýza těchto sloučenin ve vzorcích stolice umožňuje lepší pochopení vlivu střevní mikrobioty na metabolismus, imunitní systém a riziko onemocnění.

Cíle a přehled studie


Cílem studie bylo vyvinout a ověřit citlivou metodu pro kvantifikaci šesti krátkých mastných a šestnácti organických kyselin ve vzorcích opičí stolice pomocí jediného kvadrupólu LC-MS systému LCMS-2050. Studie zahrnovala přípravu vzorků, derivatizaci, chromatografickou separaci a hmotnostní detekci.

Použitá metodika a instrumentace


Popis metodiky:
  • Odběr a skladování: Stolice od pěti makaků z různých lokalit byla rychle zamrazena při −80 °C.
  • Příprava vzorků: Extrakce v methanolově-vodném roztoku se s 0,1 % kyselinou mravenčí, ultrafiltrace a pětinásobné naředění.
  • Derivatizace: Použity 3-nitrofenylhydrazin, pyridin a EDC pro zvýšení retence a citlivosti.
  • Chromatografické podmínky: Kolona C18, gradientní eluce s vodnou fází a acetonitrilem, průtok 0,35 mL/min, objem injekce 3 µL.
  • Hmotnostní detekce: LCMS-2050 s DUIS (ESI/APCI), režim SIM pro 23 událostí.

Použitá instrumentace:
  • Nexera XR a LCMS-2050 single kvadrupól (Shimadzu).
  • Kolona Mastro 2 C18 (2,0×150 mm, 3 µm).
  • Vortex, centrifuga, ultrafiltrační filtry MWCO 3000.


Hlavní výsledky a diskuse


  • Metoda umožnila detekci 21 cílených sloučenin se schopností rozlišit izomery (isobutyrát/butyrát, isovalerát/valerát).
  • Opakovatelnost: %RSD retence a plochy byla většinou pod 5 %, což potvrzuje vysokou reprodukovatelnost.
  • Profil S1 se lišil vyššími hladinami pyruvátu, laktátu a α-ketoglutarátu a nižšími hladinami acetátu, propionátu a butyrátu.
  • Vzorky S2 a S3 zaujaly podobné pozice v analýze hlavních komponent díky stejnému stravování, zatímco S4 a S5 vykázaly rozdíly ovlivněné dietou a mikrobiotou.


Přínosy a praktické využití metody


Metoda nabízí:
  • Vysokou citlivost a selektivitu detekce nízkých koncentrací mastných a organických kyselin.
  • Možnost komplexního metabolického profilu střevní mikrobioty.
  • Jednoduchost a cenovou dostupnost single kvadrupólového LC-MS, vhodnost pro méně zkušené operátory.


Budoucí trendy a možnosti využití


  • Rozšíření analýzy na další metabolity a integrace do multi-omických přístupů.
  • Využití v klinickém výzkumu onemocnění spojených se střevní mikrobiotou.
  • Aplikace ve vývoji funkčních potravin nebo probiotik zaměřených na modulaci střevního prostředí.
  • Automatizace předúpravných kroků a zlepšení citlivosti s využitím pokročilejších ionizačních technik.


Závěr


Vyvinutá metoda pro analýzu krátkých mastných a organických kyselin pomocí single kvadrupólového LC-MS prokázala vysokou citlivost, reprodukovatelnost a schopnost rozlišit izomery. Díky jednoduchosti ovládání a cenové dostupnosti představuje vhodný nástroj pro výzkum střevní mikrobioty a její vliv na zdraví.

Reference


  • S. Tsuchida et al. Fecal metabolite analysis of Japanese macaques in Yakushima by LC-MS/MS and LC-QTOF-MS, J Vet Med Sci., 83(6), 1012–1015 (2021).
  • Application News No. eL555: Improvement of Productivity in Research on Intestinal Microbiota by Shim-pack Fast-OA High-Speed Organic Acid Analysis Column.
  • Application News No. 01-00600-EN: Simultaneous Analysis of Hydrophilic Metabolites in Feces Using a Single Quadrupole Mass Spectrometer.

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Improvement of Productivity in Research on Intestinal Microbiota by Shim-pack™ Fast-OA High-Speed Organic Acid Analysis Column
NexeraOrganic Acid Analysis System and its Application
High-Speed Analysis of Organic Acids Using Shim-pack Fast-OA and pH-Buffered Electrical Conductivity Detection
Metabolome Analysis of Hydrophilic Metabolites in Saliva Using LCMS™-8060NX Triple Quadrupole Mass Spectrometer