[論文レビュー] Evolution through time of Pyrrolizidine Alkaloids detection and quantification

Filipe Monteiro-Silva, Gerardo González-Aguilar|arXiv (Cornell University)|Dec 23, 2013

Plant Toxicity and Pharmacological Properties参考文献 2被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、薄層クロマトグラフィー（TLC）からガスクロマトグラフィー質量分析法（GC-MS）や液体クロマトグラフィー質量分析法（LC-MS）に至るハイブリッド法に至るまでの、ピロリジニールアルカロイド（PAs）の検出および定量のための分析手法の歴史的進化をレビューしている。クロマトグラフィーおよび分光法、特に高分解能質量分析法の役割が強調されており、複雑なマトリックス内での正確な同定および定量を可能にしている。

ABSTRACT

Pyrrolizidine Alkaloids (PAs) are a group of naturally occurring alkaloids that are produced by plants as a defense mechanism against insect herbivores. The analytical methodologies employed for their detection have come a long way since the first analytical experiment and in the last 30 years had an enormous development, both technological and experimental. It is notorious that before the generalization of certain technologies, especially in a post-war atmosphere, most scientific researches relied on what it is today thin-layer chromatography. Nevertheless this technique was not sufficient for accurately measure quantities and unambiguously identify compounds, therefore spectroscopic techniques arose as well as chromatographic techniques. While the first never really coped with PAs analysis requirements the latter, either as gas or liquid chromatography allowed the analysis of complex sample matrices. Simultaneously, nuclear magnetic resonance also suffered significant developments while mass spectrometry has become an attractive technique due to increasingly higher maximum resolutions. The observed tendency in recent years, in pyrrolizidine detection and quantification, as well as in many other areas, is that hyphenated techniques are the chosen methods. A large number of papers report multihyphenated methodologies, and the overwhelming majority relies on gas or liquid chromatography.

研究の動機と目的

• ピロリジニールアルカロイド（PA）の検出および定量に用いられる分析手法の歴史的発展をたどること。
• 過去30年間でPA分析の正確性と信頼性を向上させた主な技術的進歩を特定すること。
• 薄層クロマトグラフィー（TLC）のような精度が低い手法から、現代のハイブリッド手法（GC-MS や LC-MS）への移行を評価すること。
• 分光法およびクロマトグラフィー法、特に核磁気共鳴分光法（NMR）および質量分析法が、化合物同定および定量の向上に果たす役割を評価すること。
• 近年のPA分析研究において、マルチハイブリッド手法の優位性が高まっていることを強調すること。

提案手法

• 1980年代から2013年までのPA検出技術に関する科学文献および技術的進歩の体系的レビュー。
• PAsの分離に向けた薄層クロマトグラフィー（TLC）からガスクロマトグラフィー（GC）および液体クロマトグラフィー（LC）への手法的シフトの分析。
• 質量分析法（MS）をクロマトグラフィー技術と統合した評価、特に高分解能MSによる検出限界の向上および化合物の確認の改善。
• 核磁気共鳴分光法（NMR）の発展およびPAsの構造解明におけるその役割の検討。
• 感度、特異性、複雑なマトリックスへの適用可能性の観点から、初期の分光法と現代のハイブリッドシステム（LC-MS や GC-MS）の比較。
• 出版データおよび技術採用の傾向に基づいた分析手法のトレンドの統合。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 1980年代から2013年までの間、ピロリジニールアルカロイドの検出手法はどのように進化したか？
• RQ2 TLCのような初期手法がPAの定量および同定において抱えていた制限とは何か？
• RQ3 なぜクロマトグラフィー法（GCおよびLC）が、初期の分光法よりもPA分析において好まれるようになったのか？
• RQ4 特に高分解能MSの進歩が、PAの検出および定量にどのように寄与したか？
• RQ5 LC-MS や GC-MS などのハイブリッド手法が、現代のPA分析において果たす意義は何か？

主な発見

• 1980年代以前、薄層クロマトグラフィー（TLC）が主流であったが、信頼性ある定量および同定には精度と分解能に欠けていた。
• クロマトグラフィー法、特にガスクロマトグラフィー（GC）および液体クロマトグラフィー（LC）は、分離効率を著しく向上させ、複雑なサンプルマトリックスの分析を可能にした。
• 質量分析法は分解能と感度の向上により、ますます魅力的な手法となった、特にハイブリッドシステムにおいて顕著であった。
• 高分解能質量分析法により、PAsの同定および定量がより正確に行えるようになり、化合物検出における曖昧さが低減された。
• 近年の傾向として、ハイブリッド手法への移行が顕著であり、GC-MSおよびLC-MSがPA分析で最も広く採用されている。
• 核磁気共鳴分光法（NMR）も顕著な発展を遂げ、構造解明を支援したが、MSベースの手法に比べて使用頻度は低かった。