Multifaceted Spectrophotometric Analysis of Vitamins and Vitamin-like Substances

Význam tématu

Vitaminy a látky podobné vitaminům jsou nezbytné pro správné fungování lidského organismu a musí být zajištěny potravou nebo suplementy
Spektroskopické metody nabízejí rychlou a spolehlivou charakterizaci těchto látek, včetně kvantitativního stanovení a identifikace jejich optických a strukturních vlastností
Combinovaná využitelnost UV-Vis, fluorescenční, FTIR a Raman spektroskopie umožňuje komplexní pohled na absorpční, emisní i vibrační spektra analyzovaných vzorků

Cíle a přehled studie / článku

Prezentovat přehled multifunkční spektrofotometrické analýzy vodou rozpustných i tukově rozpustných vitaminů a vitamin-like substantí
Zhodnotit možnosti simultánního nasazení čtyř typů přístrojů k určení absorpčních, fluorescenčních, infračervených a Ramanovských vlastností
Poskytnout praktické příklady měření jednotlivých vitaminů a navazujících biologicky aktivních látek

Použitá metodika a instrumentace

Pro absorpční měření byly využity:

• UV-Visible spektrofotometr UV-2600i Plus s měřicím rozsahem 200–800 nm
• Spectrofluorofotometr RF-6000 s excitací a emisí ve vybraných vlnových délkách a spektrální šířkou 5 nm

FTIR a Raman spektroskopie:

• FTIR spektrofotometr IRSpirit-TX s QATR-S diamantovou ATR celou, rozlišení 4 cm⁻¹, 40 skenů
• Ramanův mikroskop AIRsight s excitací 532 nm a 785 nm, x100 objektiv, detektor CCD

Příprava vzorků:

• Vitaminové vzorky ve formě roztoků v čisté vodě, etanolu, 0.1 M NaOH nebo chloroformu s úpravou koncentrace za účelem absorbance ≤1
• Práškové vzorky pro FTIR a Raman bez předchozí úpravy, aplikované metodou ATR

Hlavní výsledky a diskuse

Absorpční spektra UV-Vis:

• Vodou rozpustné vitaminy (C, B1–B6, B12, niacin, folát) vykázaly charakteristické absorpční maksimy v rozsahu 230–365 nm
• Tukově rozpustné vitaminy (A, D, E, K) měly absorpce v pásmech 248–332 nm v závislosti na rozpouštědle

Fluorescenční vlastnosti:

• Riboflavin, pyridoxin a některé vitaminy vykázaly silnou fluorescenci při excitaci kolem 330–360 nm
• Fluorescenční signál vitaminu A a K byl nestabilní s kolísající intenzitou a posunem maxim

FTIR a Raman spektrometrie:

• Všechna měřená spektra poskytla rozpoznatelné vibrace odpovídající funkčním skupinám vitaminů a látek analogických vitaminům
• Ramanovská analýza byla ovlivněna fluorescenčním pozadím především u vitaminu B2 a K

Diskuse:

• Kombinace metod umožňuje ověřit čistotu vzorku, detekovat případné kontaminanty a získat molekulární i krystalografické informace
• Fluorescenční nestabilita u některých vitaminů signalizuje potřebu optimalizace excitace a zpracování výsledků

Přínosy a praktické využití metody

Rychlá a neinvazivní identifikace a kvantifikace vitaminů v potravinách, doplňcích stravy a biochemických preparátech
Možnost determinace stopových koncentrací pomocí fluorescenční citlivosti
Bezpečná ověřitelnost identity pomocí FTIR a Ramanových fingerprint spekter

Budoucí trendy a možnosti využití

Integrace spektroskopických dat do strojového učení pro automatickou klasifikaci vitaminů a detekci adulterace
Vývoj miniaturizovaných spektrometrů pro online monitoring výrobních procesů v potravinářství a farmaceutickém průmyslu
Pokročilá korelace mezi spektrálními vlastnostmi a biologickou aktivitou vitaminů

Závěr

Komplexní využití UV-Vis, fluorescenční, FTIR a Raman spektroskopie poskytuje ucelený přístup k analýze vitaminů a vitamin-like látek
Metody se navzájem doplňují a zvyšují spolehlivost identifikace i kvantifikace
Shimadzu přístroje ukazují vysokou flexibilitu a přesnost v různých aplikačních oborech

Reference

1. Analytical Solutions for Food Development, Shimadzu Application News No. A615
2. Difference in Quantifiable Concentration Ranges of UV-Vis Spectrophotometer and Fluorescence Spectrophotometer, Shimadzu Application News