Karotenoidi, pigmenti odgovorni za živopisne nijanse paradajza, šargarepe i nekih morskih plodova, dobro su cenjeni zbog svojih antioksidativnih efekata i zdravstvenih prednosti. Nekoliko primera komercijalno značajnih karotenoida su likopen, β-karoten i astaksantin.
Ova jedinjenja se često koriste u funkcionalnoj hrani, proizvodima za negu kože i dodacima ishrani. Međutim, bioaktivnost ovih karotenoida u velikoj meri zavisi od njihovog izomernog oblika, pri čemu Z-izomeri obično pokazuju veću biološku aktivnost, ali ih je teže kvantifikovati. Tradicionalne metode često zahtevaju višemesečnu analizu i mogu da dovedu do stope grešaka i do 100%.
U tom pogledu, tim istraživača sa dr Iasushi Honda iz HPC Sistems Inc. i Dr Masaki Honda sa Meijo Univerziteta je sada predstavio inovativno rešenje.
„Naša nova tehnika koristi kvantne hemijske proračune, omogućavajući nam da brzo i precizno analiziramo izomere karotenoida, smanjujući marginu greške na samo 2%“, objašnjava dr Jasuši Honda.
Studija je objavljena u časopisu Biochemical and Biophisical Research Communications 19. oktobra 2024.
Koristeći teoriju funkcionalne gustine (DFT), tim je uspešno simulirao UV-vidljive spektre kao što su pomaci pikova i promene intenziteta i svih-E- (trans) i Z- (cis) izomera. Računski podaci su se blisko poklapali sa eksperimentalnim merenjima, precizno reprodukujući ključne spektralne karakteristike.
Najvažnije je da je ovaj pristup omogućio precizno izračunavanje faktora odgovora za Z-izomere, koje je teško odrediti konvencionalnim laboratorijskim metodama.
Ova metoda, za koju se veruje da je prva primena kvantne hemije u kvantitativne svrhe, značajno povećava i preciznost i brzinu analize.
Tradicionalne metode za analizu (Z)-karotenoida mogle bi da potraju mesecima (jer je potrebno pripremiti veliku količinu (Z)-karotenoida visoke čistoće), ali ovaj novi pristup skraćuje vreme na samo nekoliko deset minuta.
Nalazi su istakli korisnost kvantnih hemijskih proračuna u dobijanju preciznih K-odnosa, koji opisuju relativni intenzitet Z-vrkova u odnosu na glavne apsorpcione pikove. Ovi odnosi su ključni za identifikaciju izomera u složenim smešama.
Studija je takođe identifikovala da je zbir intenziteta glavnih pikova i Z-pikova skoro ostao konzistentan u svim izomerima, pružajući novi analitički marker za karakterizaciju karotenoida.
Takođe, parametri kao što su faktori odgovora bitni za korekciju razlika osetljivosti detekcije HPLC-a su predviđeni sa izuzetnom preciznošću. Prosečno odstupanje između teorijskih i eksperimentalnih faktora odgovora bilo je manje od 2,5%. Ovaj proboj eliminiše oslanjanje na eksperimentalno izvedene faktore odgovora, koji su često ograničeni u obimu i tačnosti.
Trenutno, mnoge oznake proizvoda uključuju samo sadržaj stabilnijih svih E-izomera, potencijalno potcenjujući tačnu količinu bioaktivnih jedinjenja. Nova metoda nudi put ka detaljnijem i istinitom označavanju, od koristi i proizvođačima i krajnjim korisnicima.
Otkrijte najnovije u nauci, tehnologiji i prostoru sa preko 100.000 pretplatnika koji se oslanjaju na Phis.org za dnevne uvide.
Prijavite se za naš besplatni bilten i dobijajte novosti o otkrićima,
inovacije i istraživanja koja su važna – dnevno ili nedeljno.
Iako su rezultati studije obećavajući, istraživači priznaju da su njihove simulacije sprovedene u vakuumskom okruženju, što možda ne odražava u potpunosti uslove u stvarnim aplikacijama koje uključuju rastvarače. Buduća istraživanja će se fokusirati na prečišćavanje metode kako bi se uzeli u obzir ovi faktori životne sredine i proširenje njegove upotrebe na širi spektar jedinjenja.
„Ovaj pristup ide dalje od karotenoida. Mi smo optimisti da se može prilagoditi za analizu drugih retkih ili nestabilnih molekula, koji bi mogli imati značajne implikacije na industrijski svet u različitim oblastima, uključujući hranu, kozmetiku i farmaceutske proizvode“, kaže dr Masaki Honda naglašavajući uticaj studije.
Istraživački tim planira da dalje istražuje upotrebu kvantnih hemijskih proračuna za različita funkcionalna jedinjenja, potencijalno otvarajući nove puteve za inovacije, kontrolu kvaliteta i istraživanja u više industrija.
