Электрофоретическое определение углеводов в объектах природного происхождения методом косвенного детектирования

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Предложены варианты электрофоретического определения нейтральных углеводов методом косвенного детектирования с использованием в качестве поглощающих добавок (ПД) акридонуксусной и фолиевой кислот. Изучено влияние природы и концентрации ПД, щелочи, а также различных модификаторов (цетилтриметиламмоний бромида, ЦТАБ) и ионных жидкостей (1-додецил-3-метилимидазолий хлорида и 1-гексадецил-3-метилимидазолий хлорида) на электрофоретические параметры миграции аналитов. Наименьшие значения пределов обнаружения углеводов достигнуты в фоновом электролите, содержащем 2.5 мМ акридонуксусной кислоты, 75 мМ KOH, 0.5 мМ ЦТАБ, 5 об. % MeOH, и составили 4−10 мкг/мл при эффективности до 350 тыс. т.т. В найденных условиях проведен анализ образцов гречишного меда и плазмы крови человека. Установлено, что при анализе продуктов питания предпочтительнее использовать в качестве ПД фолиевую кислоту, поскольку она обеспечивает наибольшую селективность разделения углеводов: для пары сукралоза−сахароза фактор разрешения составляет 7.6.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Е. А. Колобова

Санкт-Петербургский государственный университет; Всероссийский центр экстренной и радиационной медицины им. А.М. Никифорова МЧС России

Email: malushevskaa@gmail.com
Russian Federation, 198504, Санкт-Петербург, Петродворец, Университетский просп., 26; 194044, Санкт-Петербург, ул. Академика Лебедева, 4/2

А. В. Малюшевская

Санкт-Петербургский государственный университет

Author for correspondence.
Email: malushevskaa@gmail.com
Russian Federation, 198504, Санкт-Петербург, Петродворец, Университетский просп., 26

Л. А. Карцова

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: malushevskaa@gmail.com
Russian Federation, 198504, Санкт-Петербург, Петродворец, Университетский просп., 26

References

  1. Chen Y.F., Li M.Y., Wang S.R., Peng, H.J., Reid S., Ni N.T., Fang H., Xu W.F. Carbohydrate biomarkers for future disease detection and treatment // Sci. China Chem. 2010. V. 53. № . 1. P. 3. doi: 10.1007/s11426-010-0021-3
  2. Kiely L.J., Hickey R.M. Characterization and analysis of food-sourced carbohydrates / Glycosylation / Ed. Davey G.P. New York: Humana New York, 2022. P. 67. doi: 10.1007/978-1-0716-1685-7-4
  3. Nagy G., Peng T., Pohl N.L.B. Recent liquid chromatographic approaches and developments for the separation and purification of carbohydrates // Anal. Methods. 2017. V. 9. № 24. P. 3579. doi: 10.1039/c7ay01094j
  4. Карцовa Л.А., Малюшевская А.В., Колобова Е.А. Аналитические возможности определения углеводов хроматографическими и электрофоретическими методами // Журн. аналит. химии. 2023. Т. 78. № 2. С. 108. doi: 10.31857/S0044450223020044 (Kartsova L.A., Maliushevska A.V., Kolobova E.A. Analytical capabilities of the determination of carbohydrates by chromatographic and electrophoretic methods // J. Anal. Chem. 2023. V. 78. № 2. P. 156. doi: 10.1134/S1061934823020041)
  5. Rovio S., Yli-Kauhaluoma J., Sirén H. Determination of neutral carbohydrates by CZE with direct UV detection // Electrophoresis. 2007. V. 28. № 17. P. 3129. doi: 10.1002/elps.200600783
  6. Алексеева А.В., Карцова Л.А., Казачищева Н.В. Определение сахаров методом лигандообменного капиллярного электрофореза // Журн. аналит. химии. 2010. Т. 65. № 2. P. 205. (Alekseeva A.V., Kartsova L.A., Kazachishcheva N.V. Determination of sugars using ligand-exchange capillary electrophoresis // J. Anal. Chem. 2010. V. 65. № 2. P. 202. doi: 10.1134/S1061934810020176)
  7. Schwaiger H., Oefne P.J., Huber C., Grill E., Bonn G.K. Capillary zone electrophoresis and micellar electrokinetic chromatography of 4-aminobenzonitrile carbohydrate derivatives // Electrophoresis. 1994. V. 15. № 7. P. 941. doi: 10.1002/ELPS.11501501138
  8. Taga A., Suzuki S., Honda S. Capillary electrophore- tic analysis of carbohydrates derivatized by in-capillary condensation with 1-phenyl-3-methyl-5-pyrazolone // J. Chromatogr. A. 2001. V. 911. № 2. P. 259. doi: 10.1016/S0021-9673(01)00516-7
  9. Soga T., Ross G.A. Simultaneous determination of inorganic anions, organic acids, amino acids and carbohydrates by capillary electrophoresis // J. Chromatogr. A. 1999. V. 837. № 1–2. P. 231. doi: 10.1016/S0021-9673(99)00092-8
  10. Vaher M., Koel M., Kazarjan J., Kaljurand M. Capillary electrophoretic analysis of neutral carbohydrates using ionic liquids as background electrolytes // Electrophoresis. 2011. V. 32. № 9. P. 1068. doi: 10.1002/elps.201000575
  11. Jiang T.F., Chong L., Yue M.E., Wang Y.H., Lv Z.H. Separation and determination of carbohydrates in food samples by capillary electrophoresis using dynamically coating the capillary with indirect UV detection // Food Anal. Methods. 2015. V. 8. № 10. P. 2588. doi: 10.1007/s12161-015-0157-z
  12. Jager A.V., Tonin F.G., Tavares M.F.M. Comparative evaluation of extraction procedures and method validation for determination of carbohydrates in cereals and dairy products by capillary electrophoresis // J. Sep. Sci. 2007. V. 30. P. 586. doi: 10.1002/jssc.200600370
  13. Dominguez M.A., Jacksén J., Emmer A., Centurión M.E. Capillary electrophoresis method for the simultaneous determination of carbohydrates and proline in honey samples // Microchem. J. 2016. V. 129. P. 1. doi: 10.1016/j.microc.2016.05.017
  14. Warren C.R., Adams M.A. Capillary electrophoresis for the determination of major amino acids and sugars in foliage: Application to the nitrogen nutrition of sclerophyllous species // J. Exp. Bot. 2000. V. 51. № 347. P. 1147. doi: 10.1093/JEXBOT/51.347.1147
  15. Xu X., Kok W.T., Poppe H. Sensitive determination of sugars by capillary zone electrophoresis with indirect UV detection under highly alkaline conditions // J. Chromatogr. A. 1995. V. 716. № 1–2. P. 231. doi: 10.1016/0021-9673(95)00552-X
  16. Lu B., Westerlund D. Indirect UV detection of carbohydrates in capillary zone electrophoresis by using tryptophan as a marker // Electrophoresis. 1996. V. 17. № 2. P. 325. doi: 10.1002/ELPS.1150170207
  17. Gürel A., Hızal J., Öztekin N., Erim F.B. CE determination of carbohydrates using a dipeptide as separation electrolyte // Chromatographia. 2006. V. 64. № 5–6. P. 321. doi: 10.1365/s10337-006-0032-6
  18. Mikkers F.E.P., Everaerts F.M., Verheggen T.P.E.M. Concentration distribution in zone electrophoresis // J. Chromatogr. A. 1979. V. 169. P. 1. doi: 10.1016/0021-9673(75)85028-X
  19. Shamsi Sh.A. Indirect detection methods in capillary electrophoresis / Encyclopedia of Analytical Chemistry: Applications, Theory and Instrumentation Electronic. Absorption and Luminescence / Ed. Meyers R.A. Hoboken: John Wiley & Sons, 2006. P. 1. doi: 10.1002/9780470027318.a5404
  20. Li W., Zhang M., Zhang J., Han Y. Self-assembly of cetyl trimethylammonium bromide in ethanol-water mixtures // Front. Chem. China. 2006. V. 1. P. 438. doi: 10.1007/s11458-006-0069-y
  21. Kolobova E., Kartsova L., Kravchenko A., Bessonova E. Imidazolium ionic liquids as dynamiс and covalent modifiers of electrophoretic systems for determination of catecholamines // Talanta. 2018. V. 188. P. 183. doi: 10.1016/j.talanta.2018.05.057
  22. Blesic M., Marques M.H., Plechkova N.V., Seddon K.R., Rebelo L.P.N., Lopes A. Self-aggregation of ionic liquids: micelle formation in aqueous solution // Green Chem. 2007. V. 9. P. 481. doi: 10.1039/b615406a
  23. Kaper H., Smarsly B. Templating and phase behaviour of the long chain ionic liquid C16MImCl // Z. Phys. Chem. 2006. V. 220. P. 1455. doi: 10.1524/zpch.2006.220.10.1455

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Electrophoregram of a model mixture of neutral carbohydrates. Conditions: capillary electrophoresis system of Droplets-105 M; capillary 60×50 cm, 50 microns; background electrolyte: 75 mM NaOH, 0.5 mM cetyltrimethylammonium bromide, 2.5 mM absorbing additive: (a) mycophenolic acid; (b) folic acid; (c) 4-aminosalicylic acid; (d) acridonacetic acid acid; (e) benzoic acid; (e) nicotinic acid. U = -20 kV, 20 oC. The wavelength at maximum absorption (see Table. 1), sample input: 2c × 30 mbar. Analytes: model carbohydrate solution (250 mcg/ml) 1 – fructose, 2 – glucose, 3 – maltose, 4 – lactulose, 5 – lactose, 6 – sucralose, 7 – sucrose.

Download (24KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Dependences of resolution factors on the composition of the background electrolyte. Conditions: FE: a) 2.5 mM AUC, 75 mM NaOH, 0.25–1.0 mM CTAB; b) 0-10 mM AUC, 75 mM NaOH, 0.5 mM CTAB; c) 2.5 mM AUC, 50-100 mM NaOH, 0.5 mM CTAB; λ=240 nm, sample input: 2c×30 mbar, U= -20 kV, T = 20 oC.

Download (44KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Carbohydrate resolution factors (Rs) when using background electrolytes with various electroosmotic flow modifiers. Conditions: background electrolyte: 2.5mM acridonacetic acid, 75 mM NaOH, 1 mM modifier. λ = 240 nm, sample input: 2c×30 mbar, U = -20 kV, 20 oC.

Download (23KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Electrophoregrams of a mixture of neutral carbohydrates using C12MImCl as an absorbing additive. Conditions: Drops-105 M; capillary 60×50 cm, 50 microns; background electrolyte: 75 mM NaOH, 10 mm C12MImCl. U = -20 kV, 20 oC. λ = 220 nm, sample input 5 s ×30 mbar. Analytes: 1 – fructose, 2 – glucose, 3 – maltose, 4 – lactulose, 5 – lactose, 6 – sucralose.

Download (9KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Calibration curves for the determination of carbohydrates in the concentration range of 25-250 micrograms/ml.

Download (13KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Electrophoregram of human blood plasma. Conditions: Drops-105 M; capillary 60×50 cm, 50 microns; background electrolyte: 2.5 mM acridonacetic acid, 75 mM KOH, 0.5 mM cetyltrimethylammonium bromide, 5 vol.% MeOH. U = -20 kV, 20 oC, λ = 240 nm, sample input 5 s×30 mbar.

Download (11KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Electrophoregram of samples of orange juice (a) and baby food containing apple, banana, blueberry and yogurt (b). Conditions: Drops-105 M; capillary 60 × 50 cm, 50 microns; background electrolyte: 2.5 mM folic acid, 75 mM KOH, 0.5 mM cetyltrimethylammonium bromide, 5 vol.% MeOH, U = -20 kV, 20oC, λ = 238 nm, sample input 5 s × 30 mbar.

Download (22KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences