Stanovení resveratrolu a dalších antioxidantů v rostlinných matricích metodami hmotnostní spektrometrie

Bc. Veronika Truncová

Master's thesis

Determination of resveratrol and other antioxidants in plant matrices by mass spectrometry methods

Abstract:

Diplomová práce se v teoretické části věnuje vybraným rostlinným matricím bohatým na polyfenolické látky. Následuje popis a rozdělení polyfenolů. Dále se práce zaměřuje na vybrané polyfenolické látky. Podrobně byl popsán resveratrol a jeho izomery spolu s jeho syntézou. Poté jsou popsány izomery piceidu. V neposlední řadě je charakterizován emodin a jeho glykosidická forma, kde jsou popsány i jejich genotoxické účinky. Následující důležitou částí je vliv antioxidantů, potažmo resveratrolu, na lidské zdraví. Jeho neopomenutelný vliv na kardiovaskulární onemocnění, chemoprotektivní účinky, vliv na Alzheimerovu chorobu či využití schopnosti mimikce restrikce kalorií. Poté práce krátce popisuje Francouzský paradox, který je s červeným vínem, respektive resveratrolem spojován již více než 30 let. V další části jsou uvedeny důležité legislativní vyhlášky týkající se využití resveratrolu pro tvorbu doplňků stravy a léků. Poslední část literární rešerše krátce popisuje využitou chemickou metodu HPLC-MS, jenž byla využita při analýze. Druhá, praktická, část této práce, je věnována vývoji metodiky stanovení resveratrolu a dalších antioxidantů v rostlinných matricích. Tato metoda kombinuje jednotlivé způsoby extrakce spolu s vysoce účinnou separační technikou v kombinaci s detekční metodou hmotností spektrometrie. Extrakce byla provedena ve čtyřech variantách. První tři varianty měly totožný postup, pouze se liší použitými extraktanty. Jako extraktant byla použita směs methanolu a vody (50:50) nebo směs acetonitrilu a vody (50:50) či také samotný methanol. Nová forma extrakce spočívala ve využití tekutého dusíku a jeho fyzikálně-chemických vlastností. Tyto metodiky byly porovnány pro získání nejefektivnější metody získávání bioaktivních látek. Z výsledků vyplývá, že nejefektivnějším typem extrakce resveratrolu a dalších antioxidantů, je extrakce pomocí tekutého dusíku, což je metoda námi navrhnutá, následně validovaná. Výtěžky v jednotlivých částech rostliny (Křídlatka japonská) byly pomocí této metody až o několik desítek mg/g rostliny vyšší oproti zbylým typům extrakce. Také bylo zjištěno, že nejvíce resveratrolu, piceidu i emodinu se nachází ve stonku rostliny. Druhou částí s vysokou výtěžností byl kořen, přičemž listy rostliny obsahují pouze zanedbatelné množství. Kromě toho bylo zjištěno, že na výši obsahu těchto bioaktivních látek, má vliv měsíc, kdy dochází ke sběru rostlin, mezi nejlepší dobu sběru patří měsíce květen, srpen a září.

Abstract:

The theoretical part of the thesis is devoted to selected plant matrices rich in polyphenolic substances. It is followed by a description and classification of polyphenols. Then the thesis focuses on selected polyphenolic substances. Resveratrol and its isomers were described in detail together with its synthesis. Then the isomers of piceid are described. Finally, emodin and its glycosidic form are characterized, where its their genotoxic effects have also been described. The next important part is the influence of antioxidants, and resveratrol in particular, on human health. Its unforgettable influence on cardiovascular disease, chemoprotective effects, influence on Alzheimer's disease or the use of the ability to mimic calorie restriction. The thesis then briefly describes the French Paradox, which has been associated with red wine, especially resveratrol for more than 30 years. In the next section, important legislative decrees concerning the use of resveratrol for the formulation of dietary supplements and drugs are presented. The last part of the literature search briefly describes the HPLC-MS chemical method used in the analysis. The second, practical, part of this thesis is devoted to the development of a methodology for the determination of resveratrol and other antioxidants in plant matrices. This method combines individual extraction methods together with a highly efficient separation technique in combination with a mass spectrometry detection method. The extraction was carried out in four variants. The first three variants had an identical procedure, only differing in the extractants used. The extractant used was a mixture of methanol and water (50:50) or a mixture of acetonitrile and water (50:50) or methanol alone. The new form of extraction consisted in the use of liquid nitrogen and its physico-chemical properties. These methodologies were compared to obtain the most efficient method of extracting bioactive compounds. The results show that the most efficient method for extraction of resveratrol and other antioxidants, is extraction using liquid nitrogen, a method proposed and subsequently validated by us. Yields in individual plant parts (Japanese knotweed) using this method were up to several tens of mg/g of plant higher than the other extraction types. It was also found that most resveratrol, piceid and emodin were found in the stem of the plant. The second part with high yield was the root, while the leaves of the plant contained only negligible amounts. In addition, it has been found that the month in which the plants are harvested has an effect on the level of these bioactive compounds, with the months of May, August and September being among the best harvesting times.

Keywords

hmotnostní spektrometrie, chromatografie, oxidační stres, resveratrol

Keywords

mass spectrometry, chromatography, oxidative stress, resveratrol

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 18. 5. 2023
• Supervisor: doc. Ing. Petr Kačer, Ph.D.
• Reader: Tereza Kačerová, Ing., externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme:
Food Quality and Processing of Agricultural Products