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Con il patrocinio di
Applicazioni della NMR-based
metabolomoca nello studio di alimenti
ad elevato valore nutrizionale
Luisa Mannina
Dipartimento di Chimica e Tecnologie
del Farmaco
Sapienza Università di Roma
Perche NMR e Alimenti?
-
NMR fornisce una descrizione globale
qualitativa dei metaboliti presenti
negli alimenti (metabolomica).
-
Permette di monitorare cambiamenti
del metaboloma dovuti a specifici
fattori esterni (metabonomica)
Schema Generale di applicazione della
tecnica NMR per la determinazione el
profilo metabolico di un alimento
Campione tal quale
Alimento
Spettri
Semplice
Estrazione
Assegnazione
dello spettro
NMR
pp m
2
4
2.5
Risultati
2.0
1.5
ppm
5
4 3
Analisi
Analisi
Statistica
Quantitativa
Assegnazione degli spettri
NMR
Estratti o
Campione
tal quale
1D
1H, 1H selettivi
1H con filtri in
diffusione
2D
COSY, TOCSY,
1H-13C HSQC e
HMBC.
2 pp m
31P
NMR:
31P{1H}, 1H{31P},
1H-31P
Diffusion
Ordered
SpectroscopY
HMBC.
Metaboliti negli estratti
Estratti acquosi
Estratti organici
Amminoacidi, Peptidi
Acidi organici
Carboidrati
Alcol
Fenoli
Nucleosidi
Tri-, di-, mono-gliceridi,
fosfolipidi, sfingosine
Steroli
Acisi grassi
Terpeni
Aldeidi
Tartufi
- NMR metabolic profiling of aqueous and
organic extracts
ppm
13
 -Glucose
90
Trehalose
UDP-GlcNAc
C
 -Glucose
95
100
105
5.5
5.0
4.5
L. Mannina, M. Cristinzio, A.P. Sobolev, P. Ragni, A.L.
Segre, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 52,
7988-7996, 2004
- Truffles decontamination treatment by
ionizing radiation
M. Adamo, D. Capitani, L. Mannina, M. Cristinzio, P. Ragni,
A. Tata, R. Coppola
Radiation Physics and Chemistry, Vol. 71, pp. 167-170,
2004
1
H ppm
Project PROFSICURI. “Ministero della Istruzione, Università e Ricerca”
Spigole
Metabolic Profiling and Comparison
between wild and cultured seabass
(Dicentrarchus labrax)
7.5
7.0
6.5
6.0
5.5
5.0
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5 ppm
L.Mannina, A. P. Sobolev, D. Capitani, N.Iaffaldano, M. P
Rosato, P. Ragni, A. Reale, E. Sorrentino, Irene D’Amico, R.
Coppola, Talanta, , Vol. 77, pp. 433-444, 2008
2,5
Cultured seabass
Wild seabass
2,0
1,5
PC2 32.43%
1,0
Effects of Ionizing Radiation and
Modified Atmosphere Packaging on
the Shelf Life of Aqua-cultured
Sea Bass
0,5
0,0
-0,5
-1,0
Spigole di mare aperto
-1,5
Spigole di allevamento
-2,0
-1,2
0,0
-0,6
0,6
1,2
1,8
2,4
PC1 37.90%
Fatty acids (DUFA, EPA, DHA) cholesterol,
phosphatidylethanolamina,
Choline, gluatamine, fumaric acid and malic acid
A. Reale, E. Sorrentino, N. Iafaldano, M. P. Rosato, P. Ragni,
R. Coppola; D. Capitani; A. P. Sobolev P. Tremonte, M. Succi,
L. Mannina, World Journal of Microbiology and
Biotechnology, Vol. 24, pp. 2757-2765, 2008
CAFFE’
NMR metabolic profiling of coffee
coming from different varieties (arabica
and robusta)
M. Bosco, R. Toffanin, D. De Palo, L. Zatti, A.L. Segre,
Journal of the Science of Food and Agriculture, 79,
869 (1999)
Val
8
6
4
2
Dec
Feb
Nov
Oct
Sept
July
Aug
June
0
KIWI
Profilo metaboloco di diverse
varietà
grado di maturazione
zuccheri
amino acidi,
acidi organici
Spettro 1H NMR di estratti di Kiwi
Saccarosio
abbondanza relativa
800
600
400
200
0
June


July
Aug
Sept
Oct
Nov Dec
Andamento del segnale del saccarosio che raggiunge la massima
intensità a Dicembre.
Questa tecnica permette quindi di ottenere informazioni importanti per
la scelta del periodo di raccolta ottimale per ogni specifica cultivar.
Oli di Oliva
Metabolic
profiling
Frodi
Qualità
Origine
geografica
Olive oils from different Italian regions
Cultivar
Olive oils from different areas of the same Italian region
Monovarietal olive oils coming from the same geographical area
Mirtillo – alimento funzionale
Antocianine, proantocianidine,
acidi fenolici, stilbeni, vitamine…
Potere antiossidante
Prevenzione dalle malattie cardiovascolari, neurologiche
Proprietà anti-infiammatorie, antibatteriche, anticancro
Protezione della pelle contro UV-B

Profili metabolici di mirtilli in estratti
acquosi e organici.

L'analisi NMR focalizzata sulla
caratterizzazione di antocianine e altri
composti fenolici.
Profilo metabolico: estratto acquoso
Antocianine
?
pH  3
pH  7
EDTA
Profilo metabolico: estratto acquoso
Zuccheri, polialcoli: - e -glucosio;
fruttosio, saccarosio, mio-inositolo
 Acidi organici: citrico, chinico, malico,
scichimico
 Aminoacidi: Ala, Arg, Asn, Gln, Glu, Leu,
Thr, Val
 Colina, GABA, acido clorogenico

Profilo metabolico: estratto organico
Lo spettro di differenza: b-a
Trigliceridi
Fosfolipidi PC e PE
Bligh-Dyer con forno a microonde
Galattolipidi
Steroli (-sitosterolo)
Acidi grassi
Bligh-Dyer
Antocianine come “target”
Estratto acquoso
Solvente: D2O
pH  3
Estratto SPE
Solvente: D2O
Estratto SPE
Solvente:
CD3OD/TFA 5%
Assorbente C-18
ROESY, estratto SPE
H-4
H-1’’
= malvidin-3-galactoside, = malvidin-3-glucoside,
= petunidin-3-glucoside, = delphinidin-3-galactoside,
= delphinidin-3-glucoside
DOSY, estratto SPE
Antocianine, quercetina-3-ramnoside, acido clorogenico
Conclusioni
La Risonanza Magnetica Nucleare è uno strumento
importante per:
-
lo studio del profilo metabolico dell’alimento
-
per studiare la struttura dei
nell’alimento
-
per avere informazioni sullo stato dinamico dei
componenti principali dell’alimento
Grazie per l’attenzione!
composti presenti
SPE
- Preparare una soluzione 0.1% TFA in metanolo
- Preparare una soluzione 0.1% TFA in acqua
distillata
- Lavare la colonnina (C18) con metanolo
acidificato
- Equilibrare la composti fenolici con 1.05 mL di
metanolo acidificato colonnina con acqua
acidificata
- Trasferire il campione di mirtillo in D2O dal
tubicino NMR nella colonnina
- Lavare la colonnina con acqua acidificata
- Eluire le antocianine e gli altri
- Rimuovere il metanolo sotto flusso di azoto

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