Improvement of Productivity in Research on Intestinal Microbiota by Shim-pack™ Fast-OA High-Speed Organic Acid Analysis Column

Význam tématu

Krátké mastné kyseliny, produkované střevní mikrobiotou, hrají klíčovou roli v udržení zdraví hostitele. Jejich kvantitativní stanovení umožňuje sledovat vliv mikrobiálního metabolismu na organismus a podporuje výzkum metabolomiky i aplikace v oblasti QA/QC.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo ověřit výkon vysoce výkonné kapalinové chromatografie s iontovým vylučováním (HPLC-CDD) na sloupci Shim-pack Fast-OA pro rychlou analýzu šesti krátkých mastných kyselin ve vzorcích opičího trusu. Studie porovnala dobu analýzy s klasickým sloupcem Shim-pack SCR-102H a aplikovala optimalizovaná podmínky na reálné vzorky.

Použitá metodika a instrumentace

Pro separaci organických kyselin byl použit sloupec Shim-pack Fast-OA (100 mm × 7,8 mm, 5 μm) s mobilní fází 5 mmol/l p-toluen-sulfonové kyseliny při 0,8 ml/min a teplotě 50 °C. Guard sloupec téže řady zajistil ochranu kolony. Detekce probíhala vodivostním detektorem CDD-10Avp, objem injekce 10 μl. Jako srovnávací sloupec sloužil Shim-pack SCR-102H (300 mm × 8,0 mm, 7 μm).
Sample pretreatment:

• 100 mg vzorku trusu + 700 μl pufrovaného roztoku (PBS).
• Vortex 1 min, chlazení 5 min, opět vortex 1 min, chlazení 2 min.
• Centrifugace 4 °C, 10 000×g; ultrafiltrace MWCO 5 000, 9 000×g.

Hlavní výsledky a diskuse

Retenční doby šesti mastných kyselin při 50 °C neovlivnily pořadí eluce, přičemž průměrná doba analýzy s Fast-OA byla pod 10 minut oproti 30 minutám u SCR-102H. Kalibrační křivky v rozmezí 5–1000 mg/l pro všechny kyseliny vykázaly r2 ≥ 0,9997 a RSD ≤ 5 %. Ve vyšetřených vzorcích opičího trusu byly po okamžitém zamražení zjištěny koncentrace octové kyseliny kolem 5–6 × 10−2 mol/kg, propionové 0,9–1,3 × 10−2 mol/kg a ostatních kyselin v rozmezí 0,16–0,34 × 10−2 mol/kg. Jeden vzorek zamražený až po půldni neobsahoval detekovatelné množství SCFA kvůli volatilizaci a mikrobiálnímu odbourání.

Přínosy a praktické využití metody

Rychlá analýza s vysokou rozlišovací schopností a reprodukovatelností umožňuje zvýšit produktivitu při rutinním stanovení krátkých mastných kyselin. Metoda nachází uplatnění v mikrobiologických výzkumných laboratořích, metabolomických studiích a průmyslové QA/QC.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Online coupling HPLC–MS pro rozšířenou identifikaci metabolitů.
• Miniaturizace a automatizace přípravy vzorků (mikrofluidika).
• Integrace výsledků s multi-omickými daty a umělou inteligencí.
• Adaptace na stanovení širšího spektra organických kyselin a derivátů.

Závěr

Shim-pack Fast-OA sloupec se prokázal jako efektivní nástroj pro kvantitativní stanovení krátkých mastných kyselin ve vzorcích stolice opic. Díky zkrácené době analýzy a vynikajícím analytickým parametrům je metoda vhodná pro rozsáhlé studie střevní mikrobioty i průmyslové aplikace.