Autoxidation of conjugated linoleic acid methyl ester in the presence of α-tocopherol: the hydroperoxide pathway

The autoxidation of conjugated linoleic acid (CLA) is poorly understood in spite of increasing interest in the beneficial biological properties of CLA and growing consumption of CLA-rich foods. In this thesis, the autoxidation reactions of the two major CLA isomers, 9-cis,11-trans-octadecadienoic acid and 10-trans,12-cis-octadecadienoic acid, are investigated. The results contribute to an understanding of the early stages of the autoxidation of CLA methyl ester, and provide for the first time a means of producing and separating intact CLA methyl ester hydroperoxides as well as basic knowledge on lipid hydroperoxides and their hydroxy derivatives. Conjugated diene allylic monohydroperoxides were discovered as primary autoxidation products formed during autoxidation of CLA methyl esters in the presence and absence of α-tocopherol. This established that one of the autoxidation pathways of CLA methyl ester is the hydroperoxide pathway. Hydroperoxides were produced from the two major CLA methyl esters by taking advantage of the effect of α-tocopherol to promote hydroperoxide formation. The hydroperoxides were analysed and separated first as methyl hydroxyoctadecadienoates and then as intact hydroperoxides by HPLC. The isolated products were characterized by UV, GC-MS, and NMR techniques. In the presence of a high amount of α-tocopherol, the autoxidation of CLA methyl ester yields six kinetically-controlled conjugated diene monohydroperoxides and is diastereoselective in favour of one particular geometric isomer as a pair of enantiomers. The primary autoxidation products produced from the two major CLA isomers include new positional isomers of conjugated diene monohydroperoxides, the 8-, 10-, 12-, and 14-hydroperoxyoctadecadienoates. Furthermore, two of these new positional isomers have an unusual structure for a cis,trans lipid hydroperoxide where the allylic methine carbon is adjacent to the cis instead of the usual trans double bond. The 1H and 13C NMR spectra of nine isomeric methyl hydroxyoctadecadienoates and of ten isomeric methyl hydroperoxyoctadecadienoates including the unusual cis,trans hydroperoxides, i.e. Me 8-OOH-9c,11t and Me 14-OOH-10t,12c, were fully assigned with the aid of 2D NMR spectroscopy. The assigned NMR data enabled determination of the effects of the hydroxyl and hydroperoxyl groups on the carbon chemical shifts of CLA isomers, identification of diagnostic signals, and determination of chemical shift differences of the olefinic resonances that may help with the assignment of structure to as yet unknown lipid hydroperoxides either as hydroxy derivatives or as intact hydroperoxides. A mechanism for the hydroperoxide pathway of CLA autoxidation in the presence of a high amount of α-tocopherol was proposed based on the characterized primary products, their relative distribution, and theoretical calculations. This is an important step forward in CLA research, where exact mechanisms for the autoxidation of CLA have not been presented before. Knowledge of these hydroperoxide formation steps is of crucial importance for understanding the subsequent steps and the different pathways of the autoxidation of CLA. Moreover, a deeper understanding of the autoxidation mechanisms is required for ensuring the safety of CLA-rich foods. Knowledge of CLA oxidation and how it differs from the oxidation of nonconjugated polyunsaturated fatty acids may also be the key to understanding the biological mechanisms of CLA activity.

Desorptio/fotoionisaatio ilmanpaineessa takavarikoitujen huumausaineiden, steroidien ja räjähdysaineiden tutkimuksessa

Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää desorptio/fotoionisaatio ilmanpaineessa tekniikan (engl. desorption atmospheric pressure photoionization, DAPPI) soveltuvuutta rikosteknisen laboratorion näytteiden analysointiin. DAPPI on nopea massaspektrometrinen ionisaatiotekniikka, jolla voidaan tutkia yhdisteitä suoraan erilaisilta pinnoilta. DAPPI:ssa käytetään lämmitettyä mikrosirua, joka suihkuttaa höyrystynyttä liuotin- ja kaasuvirtausta kohti näytettä. Näytteen pinnan komponentit desorboituvat lämmön vaikutuksesta, jonka jälkeen ionisoituminen tapahtuu VUV-lampun emittoimien fotonien avulla.DAPPI:lla tutkittiin takavarikoituja huumausaineita, anabolisia steroideja ja räjähdysaineita sekä niiden jäämiä erilaisilta pinnoilta. Lisäksi kartoitettiin DAPPI:n mahdollisuuksia ja rajoituksia erilaisille näytematriiseille ilman näytteiden esikäsittelyä. Takavarikoitujen huumausaineiden tutkimuksessa analysoitiin erilaisia tabletteja, jauheita, kasvirouheita, huumekasveja (khat, oopium, kannabis) ja sieniä. Anabolisia steroideja tunnistettiin tableteista sekä ampulleista, jotka sisälsivät öljymäistä nestettä. Jauheet ripoteltiin kaksipuoliselle teipille ja analysoitiin siltä. Muut näytteet analysoitiin sellaisenaan ilman minkäänlaista esikäsittelyä, paitsi nestemäisten näytteiden kohdalla näyte pipetoitiin talouspaperille, joka analysoitiin DAPPI:lla. DAPPI osoittautui nopeaksi ja yksinkertaiseksi menetelmäksi takavarikoitujen huumausaineiden ja steroidien analysoimisessa. Se soveltui hyvin rikoslaboratorion erityyppisten näytteiden rutiiniseulontaan ja helpotti erityisesti huumekasvien ja öljymäisten steroidiliuosten tutkimusta. Massaspektrometrin likaantuminen pystyttiin ehkäisemään säätämällä näytteen etäisyyttä sen suuaukosta. Likaantumista ei havaittu huolimatta näytteiden korkeista konsentraatioista ja useita kuukausia jatkuneista mittauksista. Räjähdysaineiden tutkimuksessa keskityttiin seitsemän eri räjähdysaineen DAPPI-MS-menetelmän kehitykseen; trinitrotolueeni (TNT), nitroglykoli (NK), nitroglyseriini (NG), pentriitti (PETN), heksogeeni (RDX), oktogeeni (HMX) ja pikriinihappoä Nämä orgaaniset räjähteet ovat nitraattiyhdisteitä, jotka voidaan jakaa rakenteen puolesta nitroamiineihin (RDX ja HMX), nitroaromaatteihin (TNT ja pikriinihappo) sekä nitraattiestereihin (PETN, NG ja NK). Menetelmäkehityksessä räjähdysainelaimennokset pipetoitiin polymetyylimetakrylaatin (PMMA) päälle ja analysoitiin siitä. DAPPI:lla tutkittiin myäs autenttisia räjähdysainejäämiä erilaisista matriiseista. DAPPI:lla optimoitiin jokaiselle räjähdysaineelle sopiva menetelmä ja yhdisteet saatiin näkymään puhdasaineina. Räjähdysainejäämien analysoiminen erilaisista rikospaikkamateriaaleista osoittautui haastavammaksi tehtäväksi, koska matriisit aiheuttivat itsessään korkean taustan spektriin, josta räjähdysaineiden piikit eivät useimmiten erottuneet tarpeeksi. Muut desorptioionisaatiotekniikat saattavat soveltua paremmin haastavien räjähdysainejäämien havaitsemiseksi.