Extraction et purification de 3 curcuminoïdes à partir de poudre de curcuma

Instrumentation:
Flash: puriFlash® XS520
CCM : Assiette Express Lecteur de plaque TLC
Spécification de masse : exappuyerion® Spectromètre de masse compact
Échantillonnage: au plus vite® Sonde d'analyse directe

Introduction

Les curcuminoïdes sont des composés polyphénoliques naturels dérivés de la racine de curcuma (Curcuma longa). On rapporte qu'ils ont des activités antioxydantes1. La curcumine est le principal curcuminoïde présent dans le curcuma. Il est couramment utilisé comme ingrédient dans les compléments alimentaires et les cosmétiques, comme arôme dans les plats culinaires et comme colorant alimentaire jaune-orange.

Dans cette note d'application, une méthode pour séparer et purifier 3 curcuminoïdes de la poudre de curcuma en utilisant la chromatographie flash avec le Advion Interchim Scientific puriFlash® XS520 Plus, TLC avec spectrométrie de masse avec le lecteur de plaques Plate Express™ TLC et exappuyerion® CMS est démontré. Les fractions ont été identifiées à l'aide de la sonde d'analyse des solides atmosphériques (ASAP®).

Extraction de curcuminoïdes

La poudre de curcuma a été pesée (57.3 g) et transférée dans une bouteille en verre à large ouverture. De l'éthanol (250 ml, 200 proof) a été ajouté à la bouteille et le mélange a été agité pendant 18 heures tout en étant recouvert d'une feuille. Les composés d'intérêt sont sensibles à la lumière. La bouillie a ensuite été filtrée et le filtrat a été concentré à sec pour former une huile ambrée (6.4 g).

Figure 1: Structures des curcuminoïdes.

Figure 2: Poudre de curcuma achetée en magasin (à gauche) et huile d'extrait brut (à droite).

Analyse CCM/SM

L'Advion Interchim Scientific Plate Express™ associé à l'exappuyerion® Le CMS permet une identification facile des taches sur les plaques TLC sans avoir besoin de purification ou de préparation d'échantillon (Figure 3).

L'analyse TLC initiale a montré 4 points (dichlorométhane : méthanol, 97 : 3). Les trois taches inférieures étaient hautement fluorescentes, comme prévu pour les curcuminoïdes d'intérêt. Les spots TLC ont été analysés par ionisation APCI en mode ions négatifs. Les 3 taches inférieures ont été caractérisées par spectrométrie de masse.

Figure 3: Advion Interchim Scientific exappuyerion® Lecteur de plaques CMS et Plate Express™ TLC (à gauche) et gros plan de la tête d'extraction de plaques TLC (à droite).

Figure 4: Plaque TLC développée visualisée à 365 nm. Spectres de masse résultants du curcumin (en haut), de la déméthoxycurcumine (au milieu) et de la bisdéméthoxycurcumine (en bas).

Épuration éclair

Une méthode isocratique a été utilisée car la séparation montrée sur TLC était optimale telle quelle. Le matériau brut a été purifié sur une colonne de gel de silice sphérique de 25 g, 15 μm (PF-15SIHC-F0025). Un poids brut de 64 mg a été chargé à sec sur 500 mg de gel de silice et chargé dans une cartouche de charge sèche de 4 g (PF-DLE-F0004).

Figure 5: Chromatogramme flash résultant de la plaque TLC développée.

Identification des fractions par ASAP®/CMS

Le EXappuyerion® CMS avec l'ASAP® La sonde d'analyse directe permet une identification facile des composés sans avoir besoin de LC/MS ou de préparation d'échantillon.

Les fractions pures (1.1, 1.3 et 1.5) ont été analysées à l'aide de l'ASAP® sonde avec ionisation APCI et polarité positive CMS. Les curcuminoïdes s'ionisent bien en polarité APCI positive et négative, cependant (M + H)+ les ions ont montré moins de fragmentation. Les masses détectées sont cohérentes avec les [M+H] théoriques+ valeurs m/z.

Figure 6: Advion Interchim Scientifique ASAP® La sonde d'analyse directe est insérée directement dans la source d'ions compatible APCI de l'exappuyerion® CMS.

Figure 7: Spectres de masse des fractions.

Les fractions purifiées ont été concentrées à sec pour donner respectivement les solides I (14.1 mg), II (5.6 mg) et III (6.7 mg) qui représentent la curcumine (I), la déméthoxycurcumine (II) et la bisdéméthoxycurcumine (III) à 53.4%, 21.2 % et 25.3 % du profil curcuminoïde isolé. Ces résultats sont cohérents avec les valeurs rapportées dans la littérature2.

Confirmation de la pureté du composé par RP-HPLC

Figure 8: Balayage UV du mélange de fractions purifiées.

La chromatographie liquide à haute performance en phase inverse (RP-HPLC) permet une confirmation séparée de la pureté du composé après la chromatographie flash. Un mélange égal des trois composés a été combiné et exécuté sur un Phenomenex Kinetex® 5 μm Colonne de biphényle 100 Å 50 x 2.1 mm utilisant ACN:eau isocratique (v:v, 55:45) avec 0.2 % d'acide formique. Comme prévu, l'ordre d'élution des trois curcuminoïdes a changé d'ordre avec maintenant l'élution III, II et I (Figure 8). Après avoir développé cette méthode, la fraction collectée unique respective a été injectée et analysée pour la pureté et à nouveau confirmée par analyse MS.

Figure 9: Balayage UV et spectre de masse de la fraction de curcumine 1.1.

Figure 10: Balayage UV et spectre de masse de la fraction de curcumine 1.3.

Figure 11: Balayage UV et spectre de masse de la fraction de curcumine 1.5.

Conclusion

Grâce à une combinaison de support de chromatographie TLC, de chromatographie flash et de spectrométrie de masse à différentes étapes du processus (identification de plaque TLC, confirmation de fraction et analyse de pureté secondaire), nous pouvons purifier les curcuminoïdes à partir de poudre de curcuma à des niveaux de pureté confirmés > 95 %.

Références:
1Jayaprakasha et al. Activités antioxydantes de la curcumine, de la déméthoxycurcumine et de la bisdéméthoxycurcumine. Chimie alimentaire, volume 98, numéro 4, 2006, pages 720-724. ps://doi.org/10.1016/j.foodchem.2005.06.037.
2Praveen et al. Approche RMN Facile pour le profilage des curcuminoïdes présents dans le curcuma, Food Chemistry, Volume 341, Part 2, 2021, 128646, https://doi.org/10.1016/j. foodchem.2020.128646.

Analyse de sol à l'aide de l'Advion Interchim Scientific SOLATION® ICP-MS

Introduction

Les contaminants environnementaux générés par les activités humaines ou industrielles se retrouvent souvent dans le sol via les eaux de ruissellement ou les dépôts atmosphériques. Ces contaminants peuvent être absorbés par les plantes et remonter la chaîne alimentaire, entraînant des impacts potentiellement importants sur la santé humaine et animale. Par conséquent, il est non seulement important de surveiller les niveaux de nutriments essentiels dans le sol qui sont essentiels à une croissance saine des plantes, mais il est également impératif que les niveaux de contaminants soient surveillés.

Dans cette note d'application, nous présentons une méthode d'analyse de routine de 21 éléments à l'aide de la SOLATION® Spectromètre de masse à plasma à couplage inductif (ICP-MS). Un groupe d'échantillons de sol inconnus et un CRM ont été digérés à l'aide de l'EPA 3051a et analysés selon les exigences de la méthode 6020a.

Expérience

Réactifs et matériaux
• Acide nitrique (Aristar Plus, qualité traces de métaux)
• Acide chlorhydrique (Aristar Plus, qualité traces de métaux)
• Eau, type 1 (18.2 MΩ, système de point d'utilisation Elga ou équivalent)
• NIST CRM2706 "New Jersey sol, matières organiques et oligo-éléments"
• Solution multi-éléments Spex 'CL-ICV-1'
• Solution étalon aluminium (1000 μg/ml, grade Claritas ppt)

Instrumentation
1. Anton Paar Multiwave 5000 avec le rotor 20SVT50 (20 positions, récipients de 50 ml qui s'éventent à 40 bar (580 psi)
2. Meuleuse multifonctions haute vitesse OKF
3. Advion Interchim Scientifique SOLATION® ICP-MS

Normes

Les étalons de calibration ont été préparés dans les mêmes proportions d'acide que les échantillons digérés (9mL HNO3+ 3mL HCl, ou 3:1). Un litre de 3% HNO3+ 1% HCl a été fabriqué comme diluant pour les standards, pour la dilution finale des échantillons et pour être utilisé comme blanc d'étalonnage.

Les étalons ont été élaborés à l'aide de la solution multi-éléments Spex 'CL-ICV-1' et de l'étalon aluminium à élément unique. L'aluminium a été ajouté séparément au mélange pour tenir compte des niveaux élevés de cet élément dans le sol.

Échantillons et préparation

Quatre échantillons de sol ont été séchés à 60 °C pendant une nuit, puis finement broyés à l'aide d'un broyeur multifonctions à grande vitesse OKF pour obtenir un mélange homogène. Conformément à la méthode EPA 3051a «Digestion acide assistée par micro-ondes des sédiments, des boues et des sols», 0.5 g de chaque échantillon ont été transférés dans des récipients à micro-ondes et mélangés avec 9 ml d'acide nitrique et 3 ml d'acide chlorhydrique. Les récipients ont ensuite été bouchés et exécutés en utilisant la méthode décrite dans le tableau 1. Après digestion, les échantillons ont été filtrés, portés au volume avec de l'eau déminéralisée dans un volumétrique de 50 ml. Une aliquote de 1.0 ml a ensuite été diluée à un volume final de 50 ml avec le diluant préparé pour une dilution finale nominale de 5,000 XNUMXx en fonction du poids initial de l'échantillon.

Tableau 1: Programme de digestion par micro-ondes.

Aux fins du CQ, les quatre échantillons de sol inconnus ont été préparés sous forme d'échantillon, de duplicata et de dopage. Ils ont été digérés indépendamment où les deux premiers ont été utilisés pour comparer la répétabilité de la préparation de l'échantillon, tandis que le troisième a été dopé avant la digestion pour établir la récupération de l'analyte de la procédure de digestion.

Pour vérifier l'exactitude des résultats, nous avons inclus le matériau de référence standard, NIST 2706 "New Jersey soil, organics and oligo elements", qui comprend des valeurs certifiées pour tous les analytes rapportés dans cette étude.

Les échantillons ont été analysés à l'aide d'un SOLATION® ICP-MS. La SOLATION® la configuration de l'instrument pour cette analyse était une chambre de nébulisation cyclonique avec un Micromist® nébuliseur concentrique et une torche monobloc. Des cônes d'échantillonnage et d'écumage de Ni ont été utilisés tout au long de l'étude. Les paramètres de fonctionnement du plasma étaient :

Tableau 2: Paramètres de fonctionnement du plasma.

Méthode ICP-MS

Partie intégrante de la SOLATION® L'ICP-MS est une cellule de collision octupôle utilisée pour traiter les interférences des ions polyatomiques, en particulier pour les éléments de métaux de transition. Il est essentiel pour une analyse robuste et de routine des éléments traces que la cellule octupôle ne soit pas contaminée, ce qui pourrait entraîner une dérive et des temps d'arrêt inutiles. Par conséquent, le chemin ionique de la SOLATION® L'ICP-MS a été conçu pour avoir la cellule de collision hors de la ligne directe du plasma. Les ions traversant l'interface sont dirigés à travers un virage de 90 ̊ et focalisés sur l'entrée de l'octupôle à l'aide d'un déflecteur quadripolaire (QD). Les particules légères et neutres continuent à travers le QD et loin de la cellule.

La cellule de collision dans la SOLATION® L'ICP-MS peut fonctionner en mode "He Gas" dans lequel la cellule est remplie d'He pour agir comme un gaz de collision, ou en mode "No Gas" dans lequel la cellule est vide. Le mode « He Gas » est utilisé pour les isotopes soumis à des interférences polyatomiques tandis que le mode « No Gas » est utilisé pour le reste des isotopes. La commutation rapide entre les modes "He Gas" et "No Gas" sur le SOLATION® (< 5 sec) garantit que les cycles d'analyse peuvent être courts, améliorant ainsi la productivité.

Le débit d'hélium utilisé pour le mode "He Gas" dans cette application était de 6 ml/min. Le tableau 3 répertorie les éléments utilisés pour cette analyse et leurs isotopes, ainsi que le mode utilisé pour chacun.

Tableau 3: Une liste des éléments inclus dans cette étude avec leurs isotopes et le mode gaz utilisé pour l'analyse.

Résultats et discussion

Les résultats résumés dans la figure 1 montrent un excellent accord entre les données mesurées pour CRM2706 et les niveaux extraits rapportés pour ces éléments. Une récupération légèrement plus élevée a été observée pour K et Al, peut-être en raison de la variabilité de l'efficacité d'extraction de cette méthode de digestion.

Figure 1: Données de récupération de matériau de référence certifiées.

Comme le montre le tableau 4, les récupérations de dopage se situaient en moyenne entre 75 % et 125 % pour tous les éléments, à l'exception de Al ; Cela était probablement dû à la petite taille de la pointe par rapport aux niveaux d'Al dans les échantillons. Le même tableau contient les résultats des digestions/analyses en double pour ces éléments. En moyenne, les doublons étaient séparés de moins de 20 %, la plupart des éléments présentant une excellente répétabilité de <5 %.

Tableau 4: Récupérations moyennes des pointes et répétabilité dupliquée pour les différents échantillons.

Résumé

Dans ce dossier d'application, nous rendons compte de l'analyse des éléments traces dans le sol à l'aide de l'Advion Interchim Scientific SOLATION® ICP-MS. D'excellentes récupérations ont été observées pour les échantillons dopés et les MRC. La combinaison du déflecteur quadripolaire et de la cellule de collision minimise la dérive et assure l'exactitude et la précision dans le temps. La méthode rapportée bénéficie des capacités de commutation de gaz de la cellule de collision rapide de la SOLATION® pour analyser une large gamme d'éléments dans le sol pour des résultats rapides, précis et reproductibles.

Collecte de fractions dirigées vers la masse de produits naturels : exemples d'extraits de curcuma et de thé vert

Flash : purFlash® 5.250
Spéc. de masse : exappuyerion® CMS
Échantillonnage : dès que possible® sonde

Introduction

La chromatographie flash utilise traditionnellement l'absorption UV comme principale méthode de détection des composés au cours d'un processus de purification. Alors que l'absorption UV est largement applicable à de nombreuses classes de composés, elle a une spécificité limitée aux composés individuels dans un mélange et manque des classes de composés qui ne portent pas de chromophores.

La collecte de fractions dirigée par la masse donne aux utilisateurs la possibilité de collecter des fractions basées sur la détection par spectrométrie de masse (MS) qui est basée sur des ions spécifiques à des composés individuels et fournit des informations moléculaires spécifiques. Cela permet une simplification du processus de purification global et une plus grande confiance dans l'identité de chaque composé isolé.

Nous décrivons ici des méthodes d'isolement de produits naturels à partir de thé vert et de poudre de curcuma par collecte de fractions dirigées vers la masse pendant la chromatographie flash et la LC préparative. À des fins de démonstration, les composés isolés ont ensuite été confirmés par Atmospheric Solids Analysis Probe (ASAP®) MS ou HPLC-MS.

Introduction aux curcuminoïdes

La curcumine est le principal curcuminoïde présent dans la racine de curcuma (Curcuma longa). Il est couramment utilisé comme ingrédient dans les compléments alimentaires et les cosmétiques, comme arôme dans les plats culinaires et comme colorant alimentaire jaune-orange. Les curcuminoïdes ont été signalés comme ayant des activités antioxydantes et anti-inflammatoires.

La poudre de curcuma achetée en magasin (57.3 g) a été extraite dans de l'éthanol, puis filtrée à travers du papier filtre et concentrée. Cela a donné une huile d'extrait brut de 6.4 g contenant les trois curcuminoïdes d'intérêt (comparer également l'analyse TLC à la figure 4).


Figure 1: Structures des curcuminoïdes d'intérêt.


Figure 2: Poudre de curcuma du commerce.


Figure 3: Extrait brut d'huile de poudre de curcuma.


Figure 4: Analyse CCM à 365 nm d'extrait de curcuma (97:3 DCM:MeOH) et le chromatogramme de la méthode transféré sur le puriFlash® 5.250 en utilisant la détection UV.

Développement de méthodes

L'extrait de curcuma a d'abord été analysé sur plaque TLC puis la méthode transférée sur le puriFlash® Système 5.250 utilisant la détection UV à deux longueurs d'onde. Quatre composés ont été détectés à 254 nm avec trois curcuminoïdes supposés détectés à 427 nm, cependant, il n'y a pas de spécificité pour les composés individuels dans la détection UV.

Une méthode isocratique (97:3 dichlorométhane:méthanol) a été utilisée car la séparation montrée sur TLC était optimale. Le matériau brut a été purifié sur une colonne de gel de silice sphérique de 12 g et 15 μm (PF-15SIHC-F0012). Un poids brut de 32 mg a été chargé à sec sur 250 mg de gel de silice et chargé dans une cartouche de charge sèche de 4 g (PF-DLE-F0004). Les fractions ont été recueillies à l'aide des canaux XIC pour chaque composé d'intérêt.


Figure 5: Capture d'écran de la méthode de chromatographie flash exécutée avec des paramètres.

Les paramètres du spectromètre de masse sont contrôlés via InterSoft®Logiciel X sur le puriFlash® système. Le spectromètre de masse était équipé d'une source APCI et fonctionnait en mode d'acquisition par ionisation négative.


Figure 6: Capture d'écran des paramètres du spectromètre de masse pour la chromatographie.

Expérience

Collecte de fractions dirigée en masse

Le chromatogramme ionique extrait (XIC) créé en traçant l'intensité du signal observé à une valeur masse-charge choisie. Cela permet un signal à faible bruit des composés d'intérêt. Ici, les canaux XIC sont réglés pour détecter les trois curcuminoïdes d'intérêt.


Figure 7: Analyse TLC de l'extrait de curcuma (97:3 DCM:MeOH) et chromatogramme de la méthode transférée sur le puriFlash® 5.250 en utilisant la détection MS XIC.




Figure 8: Les spectres de masse pour chaque pic tels que fournis par le puriFlash® Intersoft®Logiciel X.

au plus vite® Confirmation des fractions MS

Les fractions pures (1.1, 1.2 et combinées 1.3 et 1.4) ont également été analysées à l'aide d'ASAP® polarité négative SM. Les masses détectées sont cohérentes avec les valeurs [MH]-m/z théoriques.




Figure 9: Les spectres de masse des composés isolés confirmant leur identité et leur pureté.

Introduction, Catéchines de thé vert

Le thé vert sec se compose généralement de 10 à 30 % de polyphénols sur la base du poids sec, les catéchines étant les principaux polyphénols du thé, notamment : (−)-épigallocatéchine (EGC), (−)-épigallocatéchine-3-gallate (EGCG), (−) -épicatéchine-3-gallate (ECG) et gallate de (−)-gallocatéchine (GCG). L'EGCG est la catéchine la plus abondante et biologiquement active, séparer et purifier les catéchines de l'extrait de thé brut peut augmenter considérablement leur disponibilité et leur valeur sur le marché.

Les feuilles de thé vert sèches ont été extraites dans de l'eau chaude, puis partagées avec de l'acétate d'éthyle, filtrées sur du papier filtre et évaporées pour donner un extrait brut. L'extrait sec a ensuite été dissous dans 7.5 ml d'eau et filtré avec un filtre de 0.2 μm avant un traitement ultérieur.


Figure 10: Infusion de feuilles de thé vert.


Figure 11: catéchines majeures du thé vert.

Développement de méthodes
Avec l'analyse HPLC-UV/MS, EGC, EGCG, GCG, EC et ECG sont détectés dans l'extrait de thé (Figure 12).

Solvant A : eau
Solvant B : Méthanol
UV : 275 nm
MS : analyse complète de 150 à 900
Colonne : US15C18HP-250/046


Figure 12: Le chromatogramme HPLC-UV de l'extrait de thé vert, les données MS et un standard pour l'EGCG ont été utilisés pour la confirmation du composé (données non présentées).

Les paramètres du spectromètre de masse sont contrôlés via InterSoft®Logiciel X sur le puriFlash® système. Le spectromètre de masse était équipé d'une source ESI et fonctionnait en mode d'acquisition par ionisation négative.


Figure 13: Capture d'écran des paramètres du spectromètre de masse pour la chromatographie.

Collecte de fractions dirigée en masse
Ici, les canaux XIC sont réglés pour détecter les 4 catéchines d'intérêt. L'EGCG et le CGC sont des isomères et partagent donc la même masse.


Figure 14: Chromatogramme de la méthode transféré sur le puriFlash® 5.250 en utilisant la détection MS XIC.


Figure 15: Les spectres de masse pour chaque pic tels que fournis par InterSoft®Logiciel X.

Conclusion

• Avec l'isolement des produits naturels, l'un des plus grands défis est l'identification des composés d'intérêt dans les mélanges d'extraits complexes.
• En utilisant la SM et la chromatographie en tandem, nous pouvons séparer et identifier les composés dans un mélange complexe avec un haut degré de pureté et de précision sans avoir besoin d'une identification supplémentaire des fractions collectées.
• Les fractions collectées peuvent être caractérisées directement à travers les données MS fournies par InterSoft®Logiciel X sur le puriFlash® systèmes.
• Le puriFlash® 5.250 et exappuyerion® CMS forme un duo puissant dans la purification et l'identification de produits naturels tels que les catéchines présentes dans le thé vert et les curcuminoïdes présents dans le curcuma.

Purification à haut débit de cinq composés de médicaments en vente libre et sur ordonnance par LC-MS préparative en phase inverse

Instrumentation:

puriFlash® 5.250
exappuyerion® CMS
Uptisphère® Colonne StrategyTM US5C18HQ-150/300

Auteurs:

Advion Interchim Scientific, Montluçon, France Siège social

 

Introduction

La purification est une étape critique dans le développement de médicaments. De la recherche à la mise à l'échelle en passant par le processus, la purification et la confirmation sont des étapes essentielles pour mettre un médicament sur le marché. Il est essentiel de disposer d'une solution à haut débit offrant une quantité suffisante et une qualité reproductible de composés purifiés. La séparation des ingrédients pharmaceutiques actifs (API) de leurs impuretés peut être facilement réalisée avec un système de chromatographie préparative.

Cette note d'application présente la purification de cinq ingrédients actifs trouvés dans les médicaments en vente libre (OTC), y compris la caféine, la glafénine, le kétoprofène, la flavone et le fénofibrate (Figure 1), par un flux de travail de purification préparatoire avec confirmation à l'aide d'un spectromètre de masse compact.

Figure 1: Les cinq composés d'intérêt comprennent la caféine, la glafénine, le kétoprofène, la flavone et le fénofibrate. Les structures chimiques et les cas d'utilisation pharmaceutique sont mis en évidence ci-dessous.

Caféine: Produit chimique naturel aux effets stimulants, la caféine peut être trouvée purifiée sous forme de comprimés ou naturellement présente dans le café, le thé, le cacao et plus encore.

Glafénine : Anti-inflammatoire non stéroïdien (AINS), la glafénine a été retirée du marché en 1991 en raison d'un risque élevé d'anaphylaxie.

Kétoprofène : Anti-inflammatoire non stéroïdien (AINS) délivré sur ordonnance, le kétoprofène est utilisé pour traiter inflammation, gonflement, raideur et douleurs articulaires. Le médicament a été arrêté en 1995 en raison d'un risque accru de crise cardiaque, d'accident vasculaire cérébral, d'irritation et d'autres problèmes.

Flavone : Un métabolite et nématicide qui existe couramment dans les plantes.

Fénofibrate : Médicament sur ordonnance utilisé pour réduire et traiter les taux élevés de cholestérol et de triglycérides (substances semblables aux graisses) dans le sang.

Expérience

Séparation LC exploratoire

Figure 2: Pour confirmer la présence des composés pré-identifiés, une analyse exploratoire LC-UV a confirmé la présence des composés médicamenteux avant la purification.

LC préparatoire

Suite à l'identification positive des cinq composés d'intérêt et de leurs points d'élution, le mélange de médicaments était alors prêt pour une analyse LC-UV préparative sur le puriFlash® 5.250 iELSD. La purification est facilitée par le pack iELSD, permettant la détection de composés sans chromophore (Figure 3).

Résultats et validation

Résultats de séparation et de purification

L'identité des composés séparés a été confirmée à l'aide de l'Advion Interchim Scientific exappuyerion® Spectromètre de masse compact, identifiant rapidement et avec précision les composés d'intérêt.

La pureté de ces composés peut être vérifiée en utilisant une HPLC à échelle analytique.

SOLATION®, un nouvel ICP-MS pour la détection des métaux lourds dans le cannabis et le chanvre

Introduction

Les produits à base de cannabis et de chanvre deviennent de plus en plus disponibles marquage usage médicinal et récréatif faire des tests de routine pour les métaux lourds toxiques beaucoup plus important.  Advion Interchim Scientific présente le SOLATION® ICP-MS pour l'analyse de métaux lourds dans échantillons de plantes de cannabis et de produits du cannabis. Bien qu'il n'y ait pas de directives fédérales pour les métaux lourds dans le cannabis, les États où la consommation et la production de cannabis sont légales ont adopté exposition limites et critères de CQ pour Arsenic, Cadmium, Mercure, et diriger basé sur USP<233>. Ici, nous rapportons les résultats de notre analyse d'échantillonsis en utilisant ces lignes directrices. 

Méthodologie

La fleur de cannabis a été achetée localement et finement broyée pour analyse. Les échantillons sont préparés à l'aide d'un système de digestion par micro-ondes (CEM Mars 6, Matthews, Caroline du Nord). Validation de la méthode marquage L'USP<233> est basée sur la précision, l'utilisation des récupérations de pics, la répétabilité sur la base le % RSD de six répliques digérées indépendamment et la robustesse, où ces 6 répliques sont exécutées une deuxième fois par un autre analyste, un autre instrument ou un autre jour. Les niveaux de pointe sont basés sur le "niveau d'action" défini by les limites d'exposition quotidienne maximale autorisée (PDE) de la Californie servent de guide : plomb 0.5 µg/g, arsenic et cadmium 0.2 µg/g et mercure 0.1 µg/g sont utilisés pour définir le niveau de pointe de 100 %. Les échantillons sont également dopés à 50 % et 150 % du niveau d'action. 

Données préliminaires

Pour la digestion, 0.5 g (+/- 0.002 g) d'échantillon est traité avec 9 ml conc. HNO3 et 1mL conc. HCl dans un récipient à micro-ondes et laissé à réagir pour 15 minutes avant d'être plafonné. Les récipients sont chargés sur le carrousel au micro-ondes et la méthode du cannabis "one touch", fourni par CEM, est utilisé. Les échantillons sont porté à 200°C dans 30 minutes, maintenu là pendant 10 minutes, et laisser refroidir. Le résultat est une solution claire et sans particules. Le SOLAT® L'ICP-MS a été utilisé pour analyser le échantillons pour As, Cd, Hg et Pb après digestion et dilution. le résultats montre CA la SOLATION® L'ICP-MS a pu produire des valeurs précises tel que mesuré par les récupérations de pointe qui étaient ainsi que dans les la plage de 70 à 150 %.  Les résultats des 6 résumés indépendants ont été dans les la limite définie de 20 % RSD. Répéter l'analyse des 6 digestions un autre jour montré bon accord avec les premiers résultats et ont été au sein du 25 % de spécification RSD. défini par USP<233>. Résultats globaux montrer que la SOLATION® L'ICP-MS est un outil efficace instrument pour l'analyse d'échantillons de cannabis et de chanvre.

 

Collection de fractions dirigées en masse de produits naturels : exemples de curcuma et d'extrait de thé vert

Introduction

Les produits naturels ont été une source d'inspiration pour la découverte préclinique de médicaments à la fois en explorant les médecines traditionnelles et en découvrant de nouveaux espaces en pharmacologie. L'isolement et la caractérisation des produits naturels restent un obstacle majeur à la découverte de médicaments. L'isolement est généralement effectué à une échelle analytique, puis les composés sont entièrement caractérisés avant toute tentative de purification à plus grande échelle. La capacité de purifier des composés dans des mélanges de produits naturels complexes par des données MS hautement spécifiques permet de simplifier les étapes de purification et de caractérisation du processus. Ici, la chromatographie flash et préparatoire est couplée à la détection MS pour purifier les produits naturels dans les extraits de thé vert et de curcuma. 

Méthodologie

L'isolement des principales catéchines du thé vert et des principaux curcuminoïdes du curcuma a été réalisé via des extractions. Les feuilles de thé vert ont été extraites et le matériau brut a été analysé à l'aide d'UPLC-MS et de normes analytiques pour identifier les catéchines d'intérêt et développer une méthode de préparation-LC appropriée pour l'isolement. La poudre de curcuma a été extraite puis analysée par TLC-MS à l'aide d'Advion's Plate Express pour identifier les composés d'intérêt et développer une méthode de chromatographie flash appropriée pour l'isolement. Les deux extraits ont été purifiés à l'aide de la collecte de fractions dirigées vers la masse à l'aide du système de chromatographie flash/prep puriFlash 5.250 d'Interchim connecté à l'ex d'Advion.appuyerion® spectromètre de masse quadripolaire unique. Les composés cibles ont été détectés à l'aide des canaux XIC MS. La pureté des composés isolés a ensuite été déterminée par HPLC-MS.

Données préliminaires

Nous avons pu isoler avec succès les 3 principaux curcuminoïdes (curcumine, déméthoxycurcumine et bisdéméthoxycurcumine) du curcuma et les 5 principales catéchines du thé vert ((-)-épigallocatéchine (EGC), (-)-épicatéchine (EC), (-) -épigallocatéchine-3-gallate (EGCG), (-)-épicatéchine-3-gallate (ECG) et (-)-gallocatéchine gallate (GCG) de haute pureté (≥95%).   

Une méthode de chromatographie flash isocratique (97:3 DCM:MeOH) a été développée en utilisant la CCM (97:3 DCM:MeOH) pour purifier les curcuminoïdes. La plaque TLC a été analysée par APCI- SM à l'aide du Plate Express qui extrait les taches directement de la plaque sans avoir besoin de préparer l'échantillon. Les fractions ont été collectées à l'aide de canaux de chromatogramme ionique extrait (XIC) avec APCI- MME. Les fractions ont ensuite été caractérisées par ASAP- La MS et la pureté de chaque fraction ont été déterminées par HPLC-MS. 

Une méthode LC préparative a été développée pour les catéchines dans le thé vert en utilisant HPLC-MS et des normes de référence pour identifier chaque composé d'intérêt. Utilisation d'un gradient d'eau méthanol et collecte de fractions à l'aide de canaux XIC définis pour les composés d'intérêt. Les fractions ont été caractérisées et leur pureté déterminée par HPLC-MS. Les fractions EGC, EGCG, GCG et ECG ont été déterminées comme ayant des puretés de 100 %, 99.8 %, 98.8 et 100 % respectivement.

Présentation de l'ICP-MS Advion Interchim Scientific SOLATION®

Introduction

Le SOLAT® Le spectromètre de masse à plasma à couplage inductif (ICP-MS) met la puissance de l'analyse multi-élémentaire entre vos mains en simplifiant et en optimisant le flux de travail ICP-MS typique, à l'intérieur comme à l'extérieur. Le système offre une analyse multi-élémentaire haute performance, idéale pour les applications environnementales, cliniques, biomédicales, alimentaires, agricoles et géologiques.   

Le SOLAT® offre un déflecteur quadripolaire de pointe qui garantit que l'analyseur et le détecteur restent propres et améliore le S/N en empêchant les neutres et les particules de pénétrer dans l'analyseur. Le système est également conçu pour réduire la consommation d'argon. 

L'infrastructure système clé comprend :

  • Cônes d'extraction d'ions : Extraction d'ions à triple cône, suivie d'une lentille Einzel, qui sont contrôlées électriquement pour maximiser la transmission des ions dans le système de vide. 
  • Bobine RF : génération de plasma avec bobine RF refroidie à l'eau utilisant un générateur de fréquence variable standard de 27 MHz pour une adaptation d'impédance rapide et des performances optimales avec des matrices difficiles. 
  • Torche : Torche monobloc démontable avec connexion rapide en une seule étape de l'argon et de l'allumeur. Bouclier facultatif pour empêcher la décharge secondaire. 
  • Nébuliseur : Nébuliseur concentrique à haute efficacité disponible en verre ou en quartz pour une compatibilité avec la plus large gamme de débits et de composition d'échantillon. 
  • Chambre de nébulisation : La chambre de nébulisation cyclonique avec contrôle de température en option réduit davantage la taille des gouttelettes et la charge de solvant pour garantir un plasma stable et efficace. 
  • Pompe péristaltique : Pompe intégrée à 4 canaux et 12 rouleaux pour une flexibilité maximale et une pulsation ultra-faible. Débit contrôlé par logiciel de 1 μL/min à >1 mL/min. 
  • Vanne à opercule : permet une maintenance et un remplacement rapides et faciles des cônes tout en maintenant l'intégrité du vide. 
  • Déflecteur quadripolaire à 90° : garantit que l'analyseur et le détecteur ne sont pas alignés avec le faisceau de plasma, empêchant les neutres et les particules de pénétrer dans l'analyseur, améliorant le S/B et empêchant la contamination. 
  • Cellule de collision octupôle : Agit comme un guide d'ions et une cellule de collision avec du gaz He pour fournir une discrimination d'énergie cinétique (KED) afin d'éliminer les interférences. 
  • Analyseur quadripolaire : conception de filtre de masse haute fréquence avec la plus grande stabilité pour maximiser simultanément la transmission, la résolution et la sensibilité à l'abondance. 
  • Détecteurs à double fonction : mesure en mode analogique et en mode de détection d'impulsions avec une transmission transparente entre les deux, pour permettre la mesure des niveaux haut et bas en une seule analyse avec plus de 9 ordres de grandeur de plage dynamique linéaire. 
  • Détection d'impulsion : capture les ions générant des impulsions inférieures à 20 ns ; précis et linéaire avec un temps de séjour minimum inférieur à 100 μs 
  • Détection analogique : utilisé pour les signaux ioniques plus élevés tandis que la détection des impulsions est désactivée pour prolonger la durée de vie du détecteur. 
  • Contrôle logiciel dépendant de la masse : logiciel conçu pour optimiser indépendamment des plages de masse spécifiques afin de permettre une optimisation du réglage spécifique à la masse.  

Analyse des métaux lourds dans le cannabis à l'aide du SOLATION® ICP-MS

Instrumentation : SOLATION® ICP-MS

INTRODUCTION

Avec l'acceptation et la légalisation croissantes du chanvre et du cannabis aux États-Unis, au Canada et dans plusieurs autres pays, les produits à base de cannabis sont plus largement disponibles que jamais. Désormais approuvée pour les utilisations médicales, récréatives et de suppléments de santé, l'augmentation de la production et de la consommation a mis en évidence la nécessité de tests de routine et d'élaboration de normes de test pour les produits chimiques toxiques, y compris les métaux lourds, dans le matériel végétal de cannabis et tous les sous-produits qui en sont issus, afin de garantir produits sûrs pour le consommateur.  Avec l'adoption des chapitres <232> et <233>, la pharmacopée américaine (USP) précise une liste d'éléments et de limites d'exposition maximales en fonction de la toxicité et des voies d'administration des produits pharmaceutiques.  

De nombreux États qui ont légalisé le cannabis médical et récréatif fondent leurs limites d'exposition sur les valeurs USP.  La Californie, le Colorado et le Massachusetts sont des exemples de limites d'exposition quotidienne admissible (PDE) par inhalation pour l'As, le Cd, le Hg et le Pb. Ces valeurs sont résumées dans le tableau 1. 

Tableau 1: Limites de PDE pour les États qui utilisent les directives de l'USP pour l'exposition aux métaux lourds par inhalation. USP<233> définit également la précision, la répétabilité et la robustesse requises pour l'analyse de ces éléments toxiques :

Critères de validation

Exactitude : La matrice et les matériaux à l'étude doivent être enrichis d'éléments cibles à des concentrations de 50 %, 100 % et 150 % de l'exposition quotidienne maximale autorisée (PDE). Les récupérations de pointe moyennes pour chaque élément cible doivent être comprises entre 70 % et 150 % de la valeur réelle.

Répétabilité: Six échantillons indépendants du matériau à l'étude doivent être dopés à 100 % des limites cibles définies et analysées. Le pourcentage d'écart type relatif mesuré (%RSD) ne doit pas dépasser 20 % pour chaque élément cible.

Rugosité: Effectuer la procédure de test de mesure de répétabilité en analysant les six solutions de test de répétabilité soit à des jours différents, soit avec un instrument différent, soit par un analyste différent. Le %RSD des 12 réplicats doit être inférieur à 25 % pour chaque élément cible.

Dans cette étude, nous avons utilisé le Advion SOLATION® ICP-MS et un système de digestion par micro-ondes pour digérer et analyser des échantillons de chanvre à l'aide des méthodes de validation décrites dans le chapitre général de l'USP <233>.  La sensibilité, la capacité à gérer des matrices complexes et la capacité à éliminer les interférences avec une cellule de collision à l'hélium en font le système idéal pour l'analyse des métaux lourds dans l'industrie du cannabis.

EXPÉRIENCE

La préparation des échantillons

Un échantillon de fleur de chanvre médicinal a été acheté localement.  Environ 14 grammes ont été finement broyés et homogénéisés, puis 0.5 g +/- 0.005 g ont été pesés dans des récipients de digestion et la quantité appropriée d'une solution de pointe ajoutée.  Neuf ml de HNO3 concentré et 1 ml de HCl concentré ont été ajoutés à chaque récipient et les échantillons ont été laissés réagir pendant 15 minutes avant de sceller et de placer les récipients sur le plateau tournant du système de digestion par micro-ondes à récipient fermé.  Le programme contrôle l'énergie des micro-ondes de manière à ce que les échantillons atteignent la température de digestion optimale de 200 °C en 20 minutes, maintiennent 200 °C pendant 10 minutes, puis refroidissent à température ambiante.  

Cette méthode a abouti à la digestion complète de tous les échantillons résultant en une solution claire et sans particules une fois portée au volume avec de l'eau 18 MΩ dans une fiole jaugée de 50 ml.

Les normes d'étalonnage et les pointes étaient basées sur les niveaux d'action du tableau 1.  L'ensemble d'échantillons comprenait un échantillon de chanvre, un duplicata, les pointes à 50 %, 100 % et 150 % et des aiguilles de pin NIST 1575 pour valider davantage les résultats, qui ont été exécutés en double.  Pour la spécification de « rugosité » de l'USP<233>, il y avait 6 échantillons de chanvre dopé à 100 %.  Les valeurs de pointe sont résumées dans le tableau 2.

Tableau 2: Valeurs de pointe basées sur les limites d'action définies dans l'USP<233>

Une seconde dilution 1:4 a été effectuée après la digestion pour amener la concentration finale en acide à 5 % pour un facteur de dilution global de 400x.  Le blanc d'étalonnage et les standards ont été préparés en utilisant la même concentration d'acide, 5% de 9:1 HNO3/HCl, pour l'appariement matriciel.  Pour stabiliser le mercure et aider au lessivage, de l'or a été ajouté à 20 fois la concentration de mercure.  Les standards internes ont été ajoutés à tous les échantillons, standards et blancs pour une concentration finale de 10 ng/g (ppb).  Les concentrations étalons et les étalons internes sont résumés dans le tableau 3.

Tableau 3: Masses d'analytes, étalons d'étalonnage et étalons internes.

Instrumentation

L'Advion SOLATION® ICP-MS intègre un générateur à semi-conducteurs robuste, une optique ionique orthogonale pour garder les composants les plus sensibles de MS propres et un logiciel de contrôle et de traitement des données facile à utiliser. 

Comme HCl a été utilisé dans la digestion de l'échantillon, il y a une quantité importante de chlore présent qui crée une interférence isobare sur 75À partir 40Ar35Cl+.  La cellule de collision élimine efficacement la contribution que ArCl+ apporte au signal à m/z 75 en tirant parti de la discrimination d'énergie cinétique (KED) pour séparer les interférences polyatomiques des ions analytes, ce qui permet une quantification précise des faibles niveaux d'arsenic.  L'arsenic est le seul analyte de la suite avec ce type d'interférence, donc la cellule de collision n'est pas utilisée pour le Cd, le Hg ou le Pb.  

Un nébuliseur concentrique en verre monté sur une chambre de nébulisation cyclonique, connecté à la torche standard avec un diamètre d'injecteur de 2 mm, a été utilisé pour l'introduction de l'échantillon.  Les paramètres de fonctionnement de l'instrument sont résumés dans le tableau 4.

Tableau 4: Paramètres ICP-MS

RÉSULTATS ET VALIDATION

Exemples de résultats

Les concentrations de mercure et de plomb dans le chanvre étaient inférieures à la norme la plus basse et toutes les valeurs étaient inférieures aux limites d'action. Les échantillons ont été préparés et analysés en double, et la moyenne de ces doubles est indiquée dans le tableau 5. Conformément à l'exigence de robustesse, les échantillons ont été analysés à des jours différents par deux analystes différents.

Tableau 5: Résultats de l'échantillon de chanvre (moyenne de l'échantillon et duplicata)

Exactitude : Les échantillons ont été enrichis à 50 %, 100 % et
150 % du niveau d'intervention (tableau 2 ci-dessus) et le pourcentage de récupération calculé. Les récupérations de pointes étaient toutes comprises entre 92.5% et 114.1%, bien dans la plage de 70 à 150 % définie par la méthode USP.

Tableau 6: Précision - récupérations de pointes

Répétabilité: Six échantillons de chanvre ont été dopés à 100 % du niveau d'action et digérés. Les résultats qui sont résumés dans le tableau 7 montrent que le %RSD des concentrations mesurées se situe entre 1.3 % et 3.7 %, démontrant une répétabilité bien inférieure à la limite de 20 %.

Tableau 7: USP<233> Résultats de répétabilité

Rugosité: L'ensemble d'échantillons de répétabilité a été préparé et exécuté un autre jour par un autre analyste. Les résultats de cette exécution sont combinés avec l'exécution précédente pour déterminer la robustesse. Les valeurs de robustesse sont similaires aux valeurs de répétabilité et le %RSD mesuré (2.4 à 4.0 %) se situe confortablement sous la limite de 25 % définie par la méthode USP. Les résultats sont résumés dans le tableau 8.

Tableau 8: USP<233> Résultats de robustesse

Résultats NIST 1575a

Les résultats du NIST SRM sont résumés dans le tableau 9. Les valeurs pour As et Hg étaient inférieures à
l'étalon bas en solution mais il y a un bon accord entre les valeurs expérimentales et les valeurs certifiées.

Tableau 9: NIST 1575a Aiguilles de pin SRM

CONCLUSION

Cette étude démontre que l'Advion SOLATION® ICP-MS, couplé à un système de digestion par micro-ondes, est adapté à l'analyse précise, robuste et reproductible des métaux lourds dans le matériel végétal de chanvre, dépassant largement les exigences du protocole USP <233>.

La validation de la méthode de digestion par micro-ondes a été renforcée par les excellents résultats de récupération obtenus pour le pin NIST SRM 1575.

Analyse directe d'échantillons de boissons gazeuses sans préparation d'échantillons sur un spectromètre de masse compact

Spéc. de masse : exappuyerion® CMS
Échantillonnage : dès que possible

INTRODUCTION

Les chimistes sont chargés d'identifier rapidement les composés créés, de garantir la qualité des produits ou d'évaluer la sécurité. Les techniques actuelles sont adéquates, mais toutes n'offrent pas la vitesse, la qualité des données ou la facilité d'utilisation fournies par Advion exappuyerion® CMS. Le CMS avec Advion ASAP offre aux chimistes la possibilité d'analyser rapidement les solides, les liquides et les poudres sans préparation d'échantillon fastidieuse et longue.

MÉTHODE

Le capillaire en verre étendu de l'ASAP a été plongé dans chaque échantillon de boisson gazeuse. L'excès a été essuyé et la sonde a été insérée directement dans la source d'ions APCI compatible ASAP du CMS, produisant des résultats en quelques secondes.

Figure 1: L'ASAP contenant l'échantillon directement inséré dans la source APCI compatible ASAP du CMS pour analyse.

Figure 2: Schéma de la sonde de prélèvement ASAP pour l'analyse APCI-CMS.

RÉSULTATS

RÉSUMÉ

L'analyse ASAP/CMS a fourni des données en < 1 min sans préparation d'échantillon ni chromatographie, ce qui la rend idéale pour la surveillance des réactions, l'identification des composés, la sécurité alimentaire et l'analyse des produits naturels.

Classement des fromages par spectrométrie de masse compacte APCI volatile (vAPCI)

Spéc. de masse : exappuyerion® CMS
Échantillonnage : vAPCI

INTRODUCTION

Le fromage est l'un des types d'aliments les plus populaires au monde, avec une grande variété disponible pour les consommateurs. Nous mangeons couramment des fromages de vache, de chèvre et de mouton. Les parfums et les saveurs des fromages, si caractéristiques de chaque type de fromage, proviennent d'un mélange complexe de produits chimiques, dont des acides gras libres. Bien que ce mélange soit affecté par une grande variété de facteurs, nous pouvons utiliser les spectres de masse pour caractériser les profils volatils de différents types de fromages.

Figure 1: (A) Fromage de chèvre, (B) Blue Stilton, (C) Red Leicester, (D) Wensleydale.
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Figure 2: Schéma du système d'entrée de la source vAPCI.

Dans cette note d'application, nous démontrer la capacité de l'Advion exappuyerion® CMS pour analyser les acides gras volatils de divers types de fromages à l'aide de notre source d'ions volatils APCI (vAPCI). En chauffant les échantillons de fromage, nous avons libéré divers composés volatils, principalement des acides gras, et analysé l'espace libre sans aucune préparation ni dérivatisation des échantillons. Nous avons ensuite effectué staanalyse technique pour regrouper les échantillons de fromages selon leurs différents profils volatils.

 

MÉTHODES

Plusieurs fromages de différents types ont été réchauffés dans des récipients à 70°C pendant 2 heures, et les espaces de tête des récipients ont été analysés à l'aide du CMS avec une source d'ions vAPCI, en utilisant un flux de solvant (10 mM4NH4OAc dans 1:1 MeOH:H2O) pour aider en ionisation.

Alors que les échantillons de fromage contenaient bon nombre des mêmes acides gras, des ions invisibles à l'œil nu fourniront les informations nécessaires pour séparer les profils de chaque fromage. Pour rechercher ces différences, nous avons effectué une analyse en composantes principales (ACP) sur les spectres de masse.

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Figure 3: Une sélection d'acides gras que l'on trouve couramment dans différents fromages.

RÉSULTATS ET DISCUSSION

Les spectres de masse montrent qu'une grande variété d'acides gras se dégagent de chacun des échantillons de fromage lorsqu'ils sont réchauffés (Figure 3). Chaque échantillon de fromage contenait bon nombre des mêmes acides gras (tableau 1).

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Figure 4: Spectres de masse d'échantillons représentatifs de quatre types de fromage : (A) Fromage de chèvre, (B) Blue Stilton, (C) Red Leicester et (D) Wensleydale.

Tableau 1: Acides gras observés à l'aide de l'analyse vAPCI d'échantillons de fromage.

L'ACP est un outil statistique utilisé pour rechercher des modèles dans les données. Le graphique résultant (Figure 6) montre un regroupement basé sur la façon dont les échantillons sont similaires ou différents les uns des autres. En effectuant une PCA sur les données de plusieurs échantillons de chaque type de fromage, nous avons constaté que les différents fromages peuvent en effet chacun être regroupés en fonction de leurs spectres de masse permettant une identification rapide à l'aide de l'analyse vAPCI. Par exemple, les différents fromages de chèvre ont des spectres statistiquement similaires et sont donc regroupés sur le graphique PCA. Ceci est généralement vrai pour chaque type de fromage.

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Figure 6: PCA des profils volatils des fromages.

Les spectres de masse de chaque type de fromage étaient caractéristiques ; non seulement les spectres des échantillons de fromage étaient similaires dans chaque type de fromage, mais ils étaient également sensiblement différents entre les différents types de fromages analysés.

CONCLUSIONS

Nous avons utilisé Advion exappuyerion® CMS avec une source d'ions vAPCI pour analyser les acides gras en vapeur dégagés par des échantillons de fromage réchauffés sans aucune préparation ou dérivatisation supplémentaire de l'échantillon. De plus, nous avons utilisé l'ACP pour montrer que le spectre de chaque type de fromage est caractéristique de ce type de fromage, ce qui nous permet de classer les différents échantillons de fromage selon leur type. Cela nous permettrait en outre d'identifier les fromages par leur type à l'aide d'une simple mise en place de spectrométrie de masse volatile.