[논문 리뷰] Evolution through time of Pyrrolizidine Alkaloids detection and quantification

Filipe Monteiro-Silva, Gerardo González-Aguilar|arXiv (Cornell University)|2013. 12. 23.

Plant Toxicity and Pharmacological Properties참고 문헌 2인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 흡착층 크로마토그래피(TLC)에서 기체크로마토그래피-질량분석법(GC-MS) 및 액체크로마토그래피-질량분석법(LC-MS)과 같은 고도화된 하이픈화 기법에 이르기까지 피롤리지딘 알칼로이드(PAs)를 검출하고 정량하기 위한 분석 방법의 역사를 검토한다. 특히 고해상도 질량분석법을 동반한 크로마토그래픽 및 스펙트로스코픽 기법의 역할이 복잡한 기질에서 정확한 식별 및 정량을 가능하게 하여 점점 더 중요해지고 있음을 강조한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 피롤리지딘 알칼로이드(PA) 검출 및 정량에 사용된 분석 기법의 역사를 추적하기.
• 최근 30년간 PA 분석의 정확성과 신뢰성을 향상시킨 주요 기술적 발전을 규명하기.
• 정밀도가 떨어지는 방법들인 흡착층 크로마토그래피(TLC)에서 현대의 하이픈화 기법인 GC-MS 및 LC-MS로의 전환 과정을 평가하기.
• 특히 핵자기공명(NMR) 및 질량분석법이 식별 및 정량 능력을 향상시키는 데 기여한 스펙트로스코픽 및 크로마토그래픽 기법의 역할을 평가하기.
• 최근 연구에서 다중하이픈화 기법이 차지하는 비중이 점점 커지고 있음을 부각하기.

제안 방법

• 1980년대부터 2013년까지의 피롤리지딘 알칼로이드 검출 분야의 과학적 문헌 및 기술 발전에 대한 체계적 검토.
• PAs의 분리에 있어 흡착층 크로마토그래피(TLC)에서 기체크로마토그래피(GC) 및 액체크로마토그래피(LC)로의 방법론적 전환 분석.
• 질량분석법(MS)이 크로마토그래픽 기법과 통합된 사례, 특히 고해상도 MS를 통한 감도 향상 및 화합물 확인 능력 향상 평가.
• 핵자기공명(NMR)의 발전과 그가 PAs의 구조 해명에 기여한 바 분석.
• 초기 스펙트로스코픽 기법과 현대의 하이픈화 시스템인 LC-MS 및 GC-MS 간의 감도, 특이성 및 복잡한 기질 적용 가능성 비교.
• 출판 데이터 및 기술 수용 패턴을 기반으로 한 분석 방법론의 추세 통합 분석.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 1980년대부터 2013년까지 피롤리지딘 알칼로이드 검출을 위한 분석 기법은 어떻게 발전해 왔는가?
• RQ2 피롤리지딘 알칼로이드 정량 및 식별에서 초기 기법인 흡착층 크로마토그래피(TLC)의 한계는 무엇이었는가?
• RQ3 왜 크로마토그래픽 기법(GC 및 LC)이 초기 스펙트로스코픽 기법보다 피롤리지딘 알칼로이드 분석에 더 선호되었는가?
• RQ4 특히 고해상도 질량분석법이 피롤리지딘 알칼로이드 검출 및 정량에 어떻게 기여했는가?
• RQ5 현대의 피롤리지딘 알칼로이드 분석에서 LC-MS 및 GC-MS와 같은 하이픈화 기법의 의미는 무엇인가?

주요 결과

• 1980년대 이전까지는 흡착층 크로마토그래피(TLC)가 주로 사용되었지만, 정량 및 식별에 있어 정확성과 해상도가 부족하여 신뢰할 만한 결과를 도출하기 어려웠다.
• 크로마토그래픽 기법, 특히 기체크로마토그래피(GC) 및 액체크로마토그래피(LC)는 분리 효율을 크게 향상시켜 복잡한 시료 기질의 분석을 가능하게 하였다.
• 질량분석법은 해상도와 감도가 향상되면서 점점 더 매력적인 기법으로 부상하였으며, 특히 하이픈화 시스템에서 두드러진 성과를 보였다.
• 고해상도 질량분석법은 피롤리지딘 알칼로이드의 보다 정확한 식별 및 정량을 가능하게 하여 화합물 검출의 모호성을 줄였다.
• 최근 몇 년간의 추세는 하이픈화 기법을 강하게 지향하고 있으며, 특히 GC-MS 및 LC-MS가 피롤리지딘 알칼로이드 분석에서 가장 널리 채택된 방법이 되었다.
• 핵자기공명(NMR) 역시 상당한 발전을 이룩하였고, 구조 해명에 기여하였지만 질량분석법 기반 방법에 비해 덜 널리 사용되었다.