非標的化ガスクロマトグラフィーと飛行時間型質量分析法を用いた微生物脂肪酸の迅速かつ包括的な評価が可能となった

Rapid and comprehensive evaluation of microalgal fatty acids via untargeted gas chromatography and time-of-flight mass spectrometry.

• Holger Morschett
• Jochem Gätgens
• Wolfgang Wiechert
• Marco Oldiges

抄録

その高いトリアシルグリセリド含有量のために、微細藻類は、バイオ経済や食品用途のために集中的に研究されています。しかし、脂質分析は、抽出、トランスエステル化、および典型的にはガスクロマトグラフ測定を組み込んだ手間のかかる作業である。共溶化は脂肪酸の誤認識の大きなリスクを誘発するため、薄層クロマトグラフィーのような追加の精製ステップが必要とされる。データベースマッチングアプローチとは逆に、保持時間や指標を標準物質と一致させることで化合物の同定が行われるため、ターゲットを絞った分析のみが促進されます。この文脈では、藻類脂肪酸の分析のための迅速なワークフローが紹介されています。サンプリング当日に結果が必要な場合は、前もって乾燥工程を行わずに直接処理することで、主要な化合物の発生量を大まかに見積もることが可能です。ガスクロマトグラフィーと飛行時間型質量分析計を組み合わせることで、非標的分析が可能になります。未知の化合物は、それぞれのフラグメンテーションパターンの構造再構成とデータベースマッチングによって同定され、妨害物質の共溶出によるミスマッチを日常的に回避することができます。開発したワークフローは、すべての脂肪酸の正確な立体化学を導き出すことに成功し、細胞の生理的状態に応じた系統的なシフトが確認された。

Due to their high triacylglyceride content, microalgae are intensively investigated for bio-economy and food applications. However, lipid analysis is a laborious task incorporating extraction, transesterification and typically gas chromatographic measurement. Co-elution induces a significant risk of fatty acid misidentification and thus, additional purification steps like thin layer chromatography are needed. Contrary to database matching approaches, solely targeted analysis is facilitated as compound identification is driven by matching retention times or indices with standard substances. In this context, a rapid workflow for the analysis of algal fatty acids is presented. transesterification was used to simplify sample preparation and conditions were optimized towards fast processing. If results are needed at the very day of sampling, direct processing without a preceding drying step is feasible to obtain a rough estimate about the occurrence of the major compounds. Coupling gas chromatography and time-of-flight mass spectrometry enables untargeted analysis. Unknown compounds may be identified by structural reconstruction of their respective fragmentation patterns and by database matching to routinely avoid mismatches by co-elution of disturbing agents. The developed workflow was successfully applied to derive the exact stereochemistry of all fatty acids from and a systematic shift depending on physiological state of the cells was confirmed.

© 2019 The Authors. Engineering in Life Sciences published by WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim.