Allumfassende Analytik
von Omega-3-Fettsäuren
Randel1, G., Diehl 1, B. W.-K., Ockels 1, W.Die große physiologische Bedeutung der Omega-3-Fettsäuren bzw. PUFAs für die Ernährung wird seit Jahren erforscht und ist unstrittig. Natürliche Quellen sind insbesondere Fette und Öle marinen Ursprungs, aber auch einige Pflanzenöle. Allerdings ist nicht nur die Gesamtmenge an PUFAs von Interesse, sondern auch deren Verteilung innerhalb der komplexen Familie der Fette, die sich aus Triglyceriden, Phospholipiden und Glykolipiden zusammensetzt. Die Fettsäuren sind keinesfalls statistisch auf die einzelnen Lipide verteilt und auch nicht auf die drei möglichen Positionen des Glycerin-Grundgerüstes (Sn-1 bis Sn-3, Abb. 1). Im Gegenteil, die Anordnung der Omega-3-Fettsäuren in Lipiden ist selektiv und hat letztendlich einen großen Einfluss auf deren Bioverfügbarkeit.
Abb. 1: Struktur von Phospholipiden (links) und Triglyceriden.
In Studien wurde gezeigt, dass sich die bevorzugte Position der PUFAs in Triglyceriden (TG) und Phospholipiden (PL) innerhalb der Nahrungskette von den Einzellern über die höheren Organismen (z.B. Krill, Fische) bis hin zu den Säugetieren (z.B. Robben) ändert. Während PUFAs durch die Biogenese in Einzellern hauptsächlich in der mittleren Sn-2-Position der TG und PL vorliegen, werden sie innerhalb der Nahrungskette bis zu den Säugetieren bevorzugt in die äußeren Positionen Sn-1 bzw. Sn-3 an das Glycerin gebunden. Sogar innerhalb der Familie der PL selbst gibt es bevorzugte Typen, was zunehmend zur halbsynthetischen Produktion von bestimmten Phospholipiden wie z.B. Phosphatidylcholin (PC) oder Phosphatidylserin (PS) mit hoher Anreicherung mit Omega-3-Fettsäuren führt.
Wie kann diese komplexe Zusammensetzung
analytisch korrekt erfasst werden?
Die konventionelle GC oder GC/MS Analytik bietet lediglich die summarische Erfassung der Fettsäuren. Wir haben zusätzliche Methoden entwickelt, die eine individuelle Fettsäureanalytik ermöglichen.- 31P-NMR-Spektroskopie dient der qualitativen und quantitativen
Analyse des Phospholipid-Spektrums (Abb. 4). - 1H-NMR-Spektroskopie gibt direkt den Anteil an Omega-3 Fettsäuren
an der Gesamtmenge der Fettsäuren in einem Fett bzw. Öl wieder. - 13C-NMR-Spektroskopie dient der Positionsanalyse (Sn-1, Sn-2
oder Sn-3) der Fettsäuren im TG oder PL (Abb.3). - HPLC/MS ermöglicht den selektiven Nachweis von TG oder PL
mit Omega- 3-Fettsäuren (DHA, EPA, etc.; Abb. 2)
Abb. 2: HPLC/MS-Chromatogramm von Fischöl und die individuellen Spuren der TG mit Omega-3-Fettsäuren.
Charakteristische Muster spezifischer Lipide ermöglichen die Bestimmung der Herkunft eines Öls, des Anteils eines bestimmten Öls in einem Produkt (z.B. Einzelleröle in Säuglingsnahrung) oder den Nachweis von Verfälschungen hochwertiger Speiseöle mit preiswerteren Komponenten.
Abb. 3: 13C-NMR-Spektrum von PC aus Omega-3 angereicherten Hühnereiern. Fast alle gesättigten Fettsäuren sind in Sn-1 und alle ungesättigten, insbesondere die Omega-3-Fettsäure in Sn-2-Position.
Ziel unserer Arbeit ist es, nicht nur eine Alternative zu den herkömmlichen chromatographischen Methoden anzubieten, sondern einen neuen Standard zu setzen, an dem sich die chromatographischen Methoden orientieren können, wie es uns in der Phospholipidanalytik in den letzten Jahren eindrucksvoll gelungen ist. Seit 1995 ist die NMR Spektroskopie die Referenzmethode der I.L.P.S. für die Phospholipidanalytik, mit deren Hilfe die offiziellen Methoden der DGF und der AOCS entwickelt wurden.
Abb. 4: 31P-NMR-Spektrum von Lecithin aus Omega-3 angereicherten Hühnereiern.
Die hier vorgestellten Methoden sind auf die gesamte Vielfalt an Fetten und Ölen anwendbar. Beispielhaft seien hier nur die wichtigsten Quellen wie Milch, Ei, Soja, Fisch oder Krill genannt.
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