Analisi degli acidi grassi a catena dispari e a catena ramificata utilizzando la spettroscopia Raman a trasformata di Fourier (FT)

//Analisi degli acidi grassi a catena dispari e a catena ramificata utilizzando la spettroscopia Raman a trasformata di Fourier (FT)

Analisi degli acidi grassi a catena dispari e a catena ramificata utilizzando la spettroscopia Raman a trasformata di Fourier (FT)

Introduzione

Per prendere appropriate decisioni nutrizionali e gestionali negli allevamenti di vacche da latte, sono utili strumenti aggiuntivi per la valutazione dello stato nutrizionale della mandria, come la valutazione dell’urea del latte (1) o del β-idrossibutirrato (2). In precedenti studi, è stato mostrato anche il potenziale degli acidi grassi a catena dispari e ramificati (OBCFA) per questo scopo. Ad esempio, la secrezione del latte di questi OBCFA era correlata al flusso duodenale di biomassa microbica (3). Inoltre, gli acidi grassi saturi a catena dispari, iso e anteiso (FA), in particolare iso C14: 0, C15: 0 e C17: 0, hanno il potenziale per monitorare i nutrienti prodotti durante il processo digestivo (4,5). L’applicazione pratica richiede una determinazione rapida di questi OBCFA del latte. A tale proposito, la spettroscopia potrebbe essere un approccio potente.

I metodi di spettroscopia proposti per l’analisi del contenuto di FA nel latte o nel grasso del latte sono la spettroscopia a infrarossi (IR), compresa la spettroscopia nel medio infrarosso (MIR) e nel vicino infrarosso (NIR), la spettroscopia Raman e la spettrofotometria ultravioletto-visibile (UV-vis). La Raman, che è una delle tecniche di spettroscopia meno utilizzate, ha recentemente guadagnato popolarità come strumento eccellente per l’identificazione e, in alcune pubblicazioni, la quantificazione dei costituenti molecolari (6). Uno dei motivi principali di questo maggior uso, è il vantaggio fornito dagli spettri Raman che sono in grado di esibire bande di transizioni vibrazionali fondamentali ben risolte, fornendo così un alto contenuto di informazioni sulla struttura molecolare (6). Diversi studi hanno usato la spettroscopia Raman per descrivere i parametri di qualità di grassi ed oli, come ad esempio la determinazione del contenuto di olio e acqua nella sansa di olive e nelle olive (6,7), la maturazione e autenticazione degli oli e grassi (8-11), nonché il grado di insaturazione degli oli e delle cere (12-14) e la determinazione quantitativa di acidi grassi saturi, monoinsaturi e polinsaturi nello strutto (15). Sono stati segnalati solo pochi studi sulle previsioni di FA nel latte usando la trasformata di Fourier (FT)-Raman (16,17).

L’accuratezza nella determinazione dei profili dei FA è stata migliorata tramite innovazioni nella strumentazione spettroscopica e nella metodologia statistica. Tuttavia, poca attenzione è stata prestata al miglioramento delle condizioni sperimentali, ad esempio la temperatura del campione al momento dell’acquisizione degli spettri e la sua influenza sull’informazione chimica spettrale. La temperatura è una condizione analitica raramente controllata nelle principali analisi di grassi e oli basate sulla spettroscopia Raman, MIR o NIR. Tuttavia, gli spettri IR degli FA e del grasso del latte hanno mostrato di differire sotto modifica delle condizioni ambientali e della temperatura (18, 19). Nessuno studio simile è stato trovato sulla spettroscopia Raman.

Lo scopo di questo lavoro era di investigare il potenziale della Spettroscopia Raman per determinare gli OBCFA nel grasso del latte. Inoltre, lo studio indaga sull’importanza delle condizioni di temperatura nell’ acquisizione degli spettri e per lo stato fisico del campione durante l’analisi, così come il suo effetto sui modelli di predizione della composizione degli acidi grassi.

Abstract

Sono stati acquisiti a temperatura ambiente (RT) e immediatamente dopo il congelamento a -80 ° C (FT) gli spettri Raman in trasformata di Fourier (FT) di C13:0, C15:0, C17: 0, iso C14:0, iso C15:0 puri, degli standard ante C15:0 degli esteri metilici degli acidi grassi (FAMESs) e di 75 campioni di grasso del latte da 6 diversi esperimenti riguardanti la dieta. Gli spettri dopo il congelamento generalmente mostravano bande di scattering ben più definite e più nitide di quelle ottenute a temperatura ambiente. Inoltre, gli spettri a FT rivelavano bande addizionali in prossimità di regioni di numeri d’onda particolari, nonché un aumento dell’intensità di scattering Raman, che a volte era associato ad uno spostamento del picco. Modelli di regressione dei minimi quadrati parziali (PLS) basati su regioni selezionate o spettri completi e utilizzando due metodi di pretrattamento [correzione della dispersione moltiplicativa (MSC, utilizzando spettri grezzi solo del grasso del latte) e MSC modificata (MMSC, una combinazione di FAMES puri e spettri di grasso del latte)] con convalida incrociata, sono stati usati per valutare i diversi tipi di spettri FT-Raman dei grassi del latte per le previsioni di singoli acidi grassi a catena dispari e ramificati (OBCFA) e le loro somme. In generale, la maggior parte degli acidi grassi individuali (C15: 0, ante C15: 0, iso C17: 0 e ante C17: 0) e raggruppati (ODD, ANTE e totali OBCFA) erano favorevolmente (coefficiente di determinazione, R 2 > 0,65 ) previsti usando solo modelli con spettri FT o una combinazione di spettri RT e FT (RFT), se confrontati con modelli con spettri analizzati solo in RT. I risultati indicano l’interesse a utilizzare spettri FT-Raman raccolti a temperature diverse per la previsione di concentrazioni strette di OBCFA saturi nel grasso del latte.

PAROLE CHIAVE:  spettroscopia Raman,  temperatura,  PLS,  MSC,  acidi grassi

 

ANALYSIS OF MILK ODD- AND BRANCHED-CHAIN FATTY ACIDS USING FOURIER TRANSFORM (FT)-RAMAN SPECTROSCOPY

I. S TEFANOV , V. B AETEN , O. A BBAS , E. C OLMAN , B. V LAEMINCK , B. DE BAETS , § AND V. F IEVEZ * ,†

† Laboratory for Animal Nutrition and Animal Product Quality (LANUPRO), Faculty of Bioscience Engineering, Ghent University, Proefhoevestraat 10, B-9090 Melle, Belgium,

‡ Food and Feed Quality Unit, Valorisation of Agricultural Products Department, Walloon Agricultural Research Centre, Chausse ´ e de Namur 24, B-5030 Gembloux, Belgium, and

§ Department of Applied Mathematics, Biometrics and Process Control, Faculty of Bioscience Engineering, Ghent University, Coupure Links 653, B-9000 Ghent, Belgium

J. Agric. Food Chem. 2010, 58, 10804–10811

DOI:10.1021/jf102037g

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