Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Phân tích nhanh các hợp chất liên quan đến y học trong hạt đậu faba bằng FAIMS và phổ khối lượng
Tóm tắt
Đậu faba (Vicia faba L.) có tiềm năng mở rộng toàn cầu nhờ khả năng cung cấp lợi ích dinh dưỡng thông qua lượng protein, carbohydrate và chất xơ cao trong hạt. Hạt cũng chứa levodopa, một phương pháp điều trị bệnh Parkinson. Việc tiêu thụ đậu faba bị giới hạn chủ yếu vì hạt chứa các glycosid pyrimidine, vicine và convicine (v-c), có thể gây ra bệnh favism ở những người có di truyền thiếu hụt glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD). Thiếu hụt G6PD được di truyền theo kiểu gen lặn liên kết với nhiễm sắc thể X và những cá nhân nhạy cảm phát triển thiếu máu khi tiêu thụ đậu faba. Các giống đậu faba với mức độ v-c thấp hơn đã có sẵn, nhưng khó khăn trong việc duy trì sự cách ly di truyền vì các cây có thể được thụ phấn chéo bởi ong. Cung cấp hạt từ các nguồn giống v-c thấp và thực phẩm được chế biến từ chúng phải được theo dõi để đảm bảo duy trì mức v-c thấp. Ở đây, chúng tôi báo cáo một phương pháp nhanh chóng và đáng tin cậy để đo vicine, convicine và levodopa bằng cách sử dụng phổ khối lượng ion di chuyển không đối xứng với sóng cao (FAIMS) kết hợp với phân tích dòng tiêm và phổ khối lượng có bước phân tích 54 giây. Với sự bổ sung của một tác nhân điều chỉnh khí metanol trong FAIMS, vicine và convicine được tách biệt trong pha khí và sau đó được đo bằng phổ khối lượng khối tích hợp. Hơn 40 kiểu gen đại diện cho nguồn gen đa dạng của đậu faba đã được định lượng. Convicine cho thấy khoảng nồng độ rộng nhất (~520X) và tất cả các chất phân tích đều cho thấy độ lặp lại tốt, minh họa rằng phương pháp này có thể được sử dụng thường xuyên để đồng thời sàng lọc v-c và định lượng L-DOPA, do đó đảm bảo an toàn thực phẩm.
Từ khóa
#đậu faba #vicine #convicine #levodopa #phân tích nhanh #phổ khối lượng #an toàn thực phẩmTài liệu tham khảo
Rabey JM, Vered Y, Shabtai H, Graff E, Harsat A, Korczyn AD (1993) Broad bean (Vicia faba) consumption and Parkinson's disease. Adv Neurol 60:681–684
Yarnall A, Archibald N, Burn D (2012) Parkinson’s disease. Medicine 40(10):529–535
Jankovic J (2008) Parkinson’s disease: clinical features and diagnosis. J Neurol Neurosurg Psychiatry 79(4):368–376
Abbott A (2010) Levodopa: the story so far. Nature 66:S6–S7
Goyoaga C, Burbano C, Cuadrado C, Varela A, Guillamón E, Pedrosa MM, Muzquiz M (2008) Content and distribution of vicine, convicine and L-DOPA during germination and seedling growth of two Vicia faba L. varieties. Eur Food Res Technol 227(5):1537–1542
Burbano C, Cuadrado C, Muzquiz M, Cubero JI (1995) Variation of favism-inducing factors (vicine, convicine and L-DOPA) during pod development in Vicia faba L. Plant Foods Hum Nutr 47(3):265–274
Hill-Cottingham DG, Purves JV (1983) Changes during development in the free amino acid constituents of faba bean (Vicia faba L.) plants. Plant Soil 75(3):435–442
Crépon K, Marget P, Peyronnet C, Carrouée B, Arese P, Duc G (2010) Nutritional value of faba bean (Vicia faba L.) seeds for feed and food. Field Crops Res 115:329–339
Cappellini MD, Fiorelli G (2008) Glucose-6-phosphate dehydrogenase deficiency. Lancet 371:64–74
Khazaei H, Purves RW, Song M, Stonehouse R, Bett KE, Stoddard FL, Vandenberg A (2017) Development and validation of a robust, breeder-friendly molecular marker for the vc- locus in faba bean. Mol Breed. https://doi.org/10.1007/s11032-017-0742-5
Purves RW, Khazaei H, Vandenberg A (2018) Quantification of vicine and convicine in faba bean seeds using hydrophilic interaction liquid chromatography. Food Chem 240:1137–1145
Hegazy M, Marquardt RR (1983) Development of a simple procedure for the complete extraction of vicine and convicine from faba beans (Vicia faba L.). J Sci Food Agric 34:100–108
Singhal A, Karaca CA, Tyler R, Nickerson M (2016) Pulse proteins: from processing to structure-function relationships. In: Goyal A (ed) Grain Legumes. InTech. https://doi.org/10.5772/64020
Duc G, Sixdenier G, Lila M, Furstoss V (1989) Search of genetic variability for vicine and convicine content in Vicia faba L. A first report of a gene which codes for nearly zero-vicine and zero-convicine contents. Wageningen, The Netherlands (Pbs), pp 305–313
Sixdenier G, Cassecuelle F, Guillaumin L, Duc G (1996) Rapid spectrophotometric method for reduction of vicine and convicine in faba bean seed. FABIS Newslett 38/39:42–44
Chevion M, Novak T (1983) A novel method for quantitation of favism-inducing agents in legumes. Anal Biochem 128:152–158
Marquardt RR, Frohlich AA (1981) Rapid reversed-phase high-performance liquid chromatographic method for the quantitation of vicine, convicine and related compounds. J Chromatogr A 208:373–379
Quemener B (1988) Improvements in the high-pressure liquid chromatographic determination of amino sugars and alpha-galactosides in faba bean, lupine and pea. J Agric Food Chem 36:754–759
Pulkkinen M, Gautam M, Lampi AM, Ollilainen V, Stoddard FL, Sontag-Strohm T, Salovaara H, Piironen V (2015) Determination of vicine and convicine from faba bean with an optimized high-performance liquid chromatographic method. Food Res Int 76:168–177
McCooeye MA, Ells B, Barnett DA, Purves RW, Guevremont R (2001) Quantification of morphine and codeine in human urine using high-field asymmetric waveform ion mobility spectrometry (FAIMS) with mass spectrometric detection. J Anal Toxicol 25:81–87
Eiceman GA, Karpas Z, Hill HH Jr (2014) Ion mobility spectrometry, 3rd edn. CRC Press, Boca Raton
Ewing MA, Glover MS, Clemmer DE (2016) Hybrid ion mobility and mass spectrometry as a separation tool. J Chromatogr A 1439:3–25
Purves RW (2017) Enhancing LC-MS biological analyses using ion mobility spectrometry, Chapter 9. In: Cappiello A, Palma P (eds) Advances in the use of liquid chromatography mass spectrometry (LC-MS): instrumentation developments and applications, vol 79. CAC Press, Boca Raton. https://doi.org/10.1016/bs.coac.2017.08.007
Buryakov IA, Krylov EV, Nazarov EG, Rasulev UK (1993) A new method of separation of multi-atomic ions by mobility at atmospheric pressure using a high-frequency amplitude-asymmetric strong electric field. Int J Mass Spectrom Ion Process 128:143–148
Purves RW, Guevremont R (1998) Mass spectrometric characterization of a high-field asymmetric waveform ion mobility spectrometer. Rev Sci Instrum 69:4094–4105
Shvartsburg AA (2009) Differential ion mobility spectrometry: non-linear ion transport and fundamentals of FAIMS. CRC Press, Boca Raton
Schneider BB, Nazarov EG, Covey TR (2012) Peak capacity in differential mobility spectrometry: effects of transport gas and gas modifiers. Int J Ion Mobil Spectrom 15:141–150
Purves RW, Ozog A, Ambrose SJ, Prasad S, Belford M, Dunyach JJ (2014) Using gas modifiers to significantly improve sensitivity and selectivity in a cylindrical FAIMS. J Am Soc Mass Spectrom 25:1274–1284
Purves RW, Prasad S, Belford M, Vandenberg A (2017) Optimization of a new aerodynamic cylindrical FAIMS device for small molecule analysis. J Am Soc Mass Spectrom 28:525–538
Marquardt RR, Muduuli DS, Fröhlich AA (1983) Purification and some properties of vicine and convicine isolated from faba beans (Vicia faba L.) protein concentrate. J Agric Food Chem 31:839–844
Tan A, Boudreau N, Lévesque A (2012) Internal standards for quantitative LC-MS bioanalysis. Chapter 10. In: Xu QA, Madden TL (eds) LC-MS in drug analysis. Springer, Berlin
Prasad S, Belford MW, Dunyach JJ, Purves RW (2014) On an aerodynamic mechanism to enhance ion transmission and sensitivity of FAIMS for nano-electrospray ionization-mass spectrometry. J Am Soc Mass Spectrom 25:2143–2153
Barnett DA, Belford M, Dunyach JJ, Purves RW (2007) Characterization of a temperature-controlled FAIMS system. J Am Soc Mass Spectrom 18:1653–1663
Schneider BB, Covey TR, Nazarov EF (2013) DMS-MS separations with different transport gas modifiers. Int J Ion Mobil Spectrom 16:207–216
Griffiths DJ, Lawes DA (1978) Variation in the crude protein content of field beans (Vicia faba) in relation to the possible improvement of the protein content in the crop. Euphytica 27:487–449
Hu J, Kwon SJ, Park JJ, Landry E, Mattinson DS, Gang DR (2015) LC-MS determination of L-DOPA concentration in the leaf and flower tissues of six faba bean (Vicia faba L.) lines with common and rare flower colors. Func Foods Health Dis 5:243–250