微囊藻毒素的2-甲基-3-甲氧基-4-苯基丁酸检测方法的研究

2甲-基-3-甲氧基-4-苯基丁酸(MMPB)法是检测微囊藻毒素(Microcystins,MC)的重要方法之一。本文研究了温度、pH值、反应时间和氧化剂浓度等实验参数的影响,并在优化条件下采用气相色谱法对水中的微囊藻毒素进行检测。实验得到的最佳反应条件为:pH=9,初始反应温度2℃反应1 h,再升温至25℃反应2 h;KMnO4的初始浓度为0.0156 mol/L。本法对水溶液中的微囊藻的检出限为0.0225μg,回收率为93.5%。

Rapid quantification of total microcystins in cyanobacterial samples by periodate-permanganate oxidation and reversed-phase liquid chromatography

Microcystins (MCs) comprise a family of more than 80 related cyclic hepatotoxic heptapeptides. Oxidation of MCs causes cleavage of the chemically unique C-20 beta-amino acid (2S, 3S, 8S, 9S)-3-amino-9-methoxy-2,6,8-trimethyl-10-phenyldeca-4,6-dienoic acid (Adda) amino to form 2-methyl-3-methoxy-4-phenylbutanoic acid (MMPB), which has been exploited to enable analysis of the entire family. In the present study, the reaction conditions (e.g. concentration of the reactants. temperature and pH) used in the production of MMPB by oxidation of cyanobacterial samples with permanganate-periodate were optimized through a series of well-controlled batch experiments. The oxidation product (MMPB) was then directly analyzed by high-performance liquid chromatography with diode array detection. The results of this study provided insight into the influence of reaction conditions on the yield of MMPB. Specifically, the optimal conditions, including a high dose of permanganate (>= 50 mM) in saturated periodate solution at ambient temperature under alkaline conditions (pH similar to 9) over 1-4 h were proposed, as indicated by a MMPB yield of greater than 85%. The technique developed here was applied to determine the total concentration of MCs in cyanobacterial bloom samples, and indicated that the MMPB technique was a highly sensitive and accurate method of quantifying total MCs. Additionally, these results will aid in development of a highly effective analytical method for detection of MMPB as an oxidation product for evaluation of total MCs in a wide range of environmental sample matrices, including natural waters, soils (sediments) and animal tissues. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Kinetic study of the 2-methyl-3-methoxy-4-phenylbutanoic acid produced by oxidation of microcystin in aqueous solutions

Microcystins (MCs) are a family of related cyclic hepatotoxic heptapeptides, of which more than 70 types have been identified. The chemically unique nature of the C20 beta-amino acid, (2S, 3S, 8S, 9S)-3-amino-9-methoxy-2,6,8-trimethyl-10-phenyldeca4,6-dienoic acid (Adda), portion of the MCs has been exploited to develop a strategy to analyze the entirety. Oxidation of MCs causes the cleavage of MC Adda to form 2-methyl-3-methoxy-4-phenylbutanoic acid (MMPB). In the present study, we investigated the kinetics of MMPB produced by oxidation of the most-often-studied MC variant, MC-LR (L = leucine, R = arginine), with permanganate-periodate. This investigation allowed insight regarding the influence of the reaction conditions (concentration of the reactants, temperature, and pH) on the conversion rate. The results indicated that the reaction was second order overall and first order with respect to both permanganate and MC-LR. The second-order rate constant ranged from 0.66 to 1.35 M/s at temperatures from 10 to 30 degrees C, and the activation energy was 24.44 kJ/mol. The rates of MMPB production can be accelerated through increasing reaction temperature and oxidant concentration, and sufficient periodate is necessary for the formation of MMPB. The initial reaction rate under alkaline and neutral conditions is higher than that under acidic conditions, but the former decreases faster than the latter except under weakly acidic conditions. These results provided new insight concerning selection of the permanganate-periodate concentration, pH, and temperature needed for the oxidation of MCs with a high and stable yield of MMPB.

Nouvelles stratégies pour l’analyse des cyanotoxines par spectrométrie de masse

Les cyanobactéries ont une place très importante dans les écosystèmes aquatiques et un nombre important d’espèces considéré comme nuisible de par leur production de métabolites toxiques. Ces cyanotoxines possèdent des propriétés très variées et ont souvent été associées à des épisodes d’empoisonnement. L’augmentation des épisodes d’efflorescence d’origine cyanobactériennes et le potentiel qu’ils augmentent avec les changements climatiques a renchéri l’intérêt de l’étude des cyanobactéries et de leurs toxines. Considérant la complexité chimique des cyanotoxines, le développement de méthodes de détection simples, sensibles et rapides est toujours considéré comme étant un défi analytique. Considérant ces défis, le développement de nouvelles approches analytiques pour la détection de cyanotoxines dans l’eau et les poissons ayant été contaminés par des efflorescences cyanobactériennes nuisibles a été proposé. Une première approche consiste en l’utilisation d’une extraction sur phase solide en ligne couplée à une chromatographie liquide et à une détection en spectrométrie de masse en tandem (SPE-LC-MS/MS) permettant l’analyse de six analogues de microcystines (MC), de l’anatoxine (ANA-a) et de la cylindrospermopsine (CYN). La méthode permet une analyse simple et rapide et ainsi que la séparation chromatographique d’ANA-a et de son interférence isobare, la phénylalanine. Les limites de détection obtenues se trouvaient entre 0,01 et 0,02 μg L-1 et des concentrations retrouvées dans des eaux de lacs du Québec se trouvaient entre 0,024 et 36 μg L-1. Une deuxième méthode a permis l’analyse du b-N-méthylamino-L-alanine (BMAA), d’ANA-a, de CYN et de la saxitoxine (STX) dans les eaux de lac contaminés. L’analyse de deux isomères de conformation du BMAA a été effectuée afin d’améliorer la sélectivité de la détection. L’utilisation d’une SPE manuelle permet la purification et préconcentration des échantillons et une dérivatisation à base de chlorure de dansyle permet une chromatographie simplifiée. L’analyse effectuée par LC couplée à la spectrométrie de masse à haute résolution (HRMS) et des limites de détections ont été obtenues entre 0,007 et 0,01 µg L-1. Des échantillons réels ont été analysés avec des concentrations entre 0,01 et 0,3 µg L-1 permettant ainsi la confirmation de la présence du BMAA dans les efflorescences de cyanobactéries au Québec. Un deuxième volet du projet consiste en l’utilisation d’une technologie d’introduction d’échantillon permettant des analyses ultra-rapides (< 15 secondes/échantillons) sans étape chromatographique, la désorption thermique à diode laser (LDTD) couplée à l’ionisation chimique à pression atmosphérique (APCI) et à la spectrométrie de masse (MS). Un premier projet consiste en l’analyse des MC totales par l’intermédiaire d’une oxydation de Lemieux permettant un bris de la molécule et obtenant une fraction commune aux multiples congénères existants des MC. Cette fraction, le MMPB, est analysée, après une extraction liquide-liquide, par LDTD-APCI-MS/MS. Une limite de détection de 0,2 µg L-1 a été obtenue et des concentrations entre 1 et 425 µg L-1 ont été trouvées dans des échantillons d’eau de lac contaminés du Québec. De plus, une analyse en parallèle avec des étalons pour divers congénères des MC a permis de suggérer la possible présence de congénères ou d’isomères non détectés. Un deuxième projet consiste en l’analyse directe d’ANA-a par LDTD-APCI-HRMS pour résoudre son interférence isobare, la phénylalanine, grâce à la détection à haute résolution. La LDTD n’offre pas de séparation chromatographique et l’utilisation de la HRMS permet de distinguer les signaux d’ANA-a de ceux de la phénylalanine. Une limite de détection de 0,2 µg L-1 a été obtenue et la méthode a été appliquée sur des échantillons réels d’eau avec un échantillon positif en ANA-a avec une concentration de 0,21 µg L-1. Finalement, à l’aide de la LDTD-APCI-HRMS, l’analyse des MC totales a été adaptée pour la chair de poisson afin de déterminer la fraction libre et liée des MC et comparer les résultats avec des analyses conventionnelles. L’utilisation d’une digestion par hydroxyde de sodium précédant l’oxydation de Lemieux suivi d’une purification par SPE a permis d’obtenir une limite de détection de 2,7 µg kg-1. Des échantillons de poissons contaminés ont été analysés, on a retrouvé des concentrations en MC totales de 2,9 et 13,2 µg kg-1 comparativement aux analyses usuelles qui avaient démontré un seul échantillon positif à 2 µg kg-1, indiquant la possible présence de MC non détectés en utilisant les méthodes conventionnelles.

Zimbo Trio e o Fino da Bossa: uma perspectiva histórica e sua repercussão na moderna música popular brasileira

Pós-graduação em Música - IA