Analysis of Short-Chain Fatty Acids in Biological Samples Using GC-MS

Význam tématu

Krátkořetězové mastné kyseliny (SCFA) hrají klíčovou roli ve fungování střevního mikrobiomu a jsou spojovány s řadou metabolických, imunitních i neurologických procesů. Přesná a citlivá kvantifikace SCFA v biologických vzorcích je proto nezbytná pro výzkum ve výživě, klinické biochemii či farmaceutických aplikacích.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout a ověřit spolehlivou metodiku pro kvantitativní analýzu sedmi SCFA (kyselina mravenčí, octová, propionová, butyrová, isobutyrová, valerová a isovalerová) v lidské plazmě. Metoda kombinuje derivatizaci pomocí kondenzujícího činidla DMT-MM s GC-MS v režimu MRM.

Použitá metodika

• Příprava vzorku: 50 μl lidské standardní plazmy, deproteinizační krok s 250 μl methanolu, následná extrakce supernatantu.
• Derivatizace: přidání interního standardu (acetic acid-d4, 10 μmol/l), 100 mmol/l DMT-MM a n-oktlyaminu v methanolovém roztoku, míchání 30 s, odstředění, inkubace při pokojové teplotě 9 h.
• Analytické podmínky: GC-MS s detekcí v režimu MRM, kvantitativní analýza na základě kalibračních křivek připravených v rozsahu 0–100 μmol/l.

Použitá instrumentace

• Gas chromatograf s kolonkou BPX-5 (30 m × 0,25 mm, film 0,25 μm).
• Nosný plyn: helium, lineární rychlost 39,0 cm/s, vstřikovač 250 °C, split 30:1.
• Program pece: 60 °C (2 min) → 15 °C/min → 330 °C (5 min).
• Hmotnostní spektrometrie: zdroj iontů 200 °C, interface 280 °C, režim MRM, smyčka 0,3 s.

Hlavní výsledky a diskuse

• Všechny deriváty vykázaly vynikající linearitu kalibračních křivek s koeficientem R2 ≥ 0,9990.
• Kvantifikované koncentrace SCFA v lidské standardní plazmě: kyselina mravenčí 115,6 μmol/l, octová 184,4 μmol/l, propionová 8,0 μmol/l, isobutyrová 3,97 μmol/l, butyrová 5,89 μmol/l, isovalerová 0,82 μmol/l, valerová 3,25 μmol/l.

Přínosy a praktické využití metody

Navržená metodika umožňuje spolehlivou a citlivou kvantifikaci SCFA v komplexních biologických matricích. Je využitelná pro výzkum střevního mikrobiomu, biomarkerů metabolických onemocnění a pro QA/QC v potravinářském či farmaceutickém průmyslu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj metod může zahrnovat miniaturizované postupy pro vysokoprůchodovou analýzu, automatizaci derivatizace, rozšíření spektra detekovaných kyselin a aplikaci v metabolomice či klinických studiích zaměřených na interakce hostitel-mikrobiom.

Závěr

Derivatizace SCFA pomocí DMT-MM v kombinaci s GC-MS v režimu MRM představuje robustní a kvantitativně přesnou metodu pro analýzu sedmi klíčových krátkořetězových mastných kyselin v biologických vzorcích.

Reference

• Sakai T. Analýza krátkých mastných kyselin v biologických vzorcích pomocí GC-MS. Shimadzu Application Note M273A, 2017.
• Toray Research Center, Inc. The TRC News No.115, May 2012.