Name: Trimethylamine Detection in Animal-Derived Medicine by Headspace GC-MS
Uploaded: 2023-03-10T13:30:00
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The video outlines a laboratory procedure for extracting and measuring trimethylamine levels in medicinal materials: Pheretima, Periplaneta americana, and Hirudo. It details grinding, homogenization, centrifugation, and gas chromatography-mass spectrometry (GCMS) techniques used to assess recovery rates and trimethylamine concentration in the samples.

trimethylamine detection in animal-derived medicine by headspace gc-ms

Trimethylamin-Nachweis in der tierischen Medizin mittels Headspace-GC-MS

Treating human diseases by utilizing products derived from animal parts and/or their by-products (referred to here as animal-derived medicines) is receiving increased attention. They play an important role in treating cancer, cardiovascular disease, liver cirrhosis, mastitis, and other diseases, with the advantages of a strong effect, small dosage, and significant and specific clinical efficacy. However, animal-derived medicines generally have a prominent fishy odor, which greatly affects patients&#39; compliance, and are especially unfavorable for children1,2. The fishy odor mainly comes from the proteins, amino acids, fats, and other substances contained in the medicine, which are decomposed through fatty acid oxidation, amino acid degradation, and other ways to produce a variety of substances with a fishy odor2,3,4. Among them, trimethylamine (TMA) is a volatile gas with a fishy odor that widely exists in rotting or rotten animal-derived foods5.
Until now, gas chromatography (GC), liquid chromatography (LC), ion chromatography, spectrophotometry, liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS), and sensor methods have commonly been used to detect TMA in the environment, food, and urine6,7,8,9. In view of the low contamination of the GC column and injection system, as well as the high sensitivity, reproducibility, and low detection limit (0.1-1 mg/kg), the headspace gas chromatography-mass spectrometry (HS-GC-MS) method was preferred for food and biological analysis8. At present, only China has established a national standard for TMA in food, and HS-GC-MS is the first method in the GB5009.179-2016 standard10. Therefore, the above HS-GC-MS method was selected to detect TMA in animal-derived medicine. In the early stage, our research group found that the HS-GC-MS detection standard for TMA in food could detect the fishy odor in several animal-derived medicines. Combined with the results of the studies11,12, it could be proved that TMA is the common key substance of fishy odor in animal-derived medicines. However, it was found that the reproducibility of the experimental results was poor, and there were problems such as TMA escape and poor stability, which could not be verified by the methodology. This could be due to the fact that the lye was injected into the headspace vial and the rapid acid-base reaction led to increased pressure in the vial, thus TMA escaped from the injection pore, preventing the stable and accurate detection of TMA. Therefore, this study proposed an improved headspace gas chromatography-tandem quadrupole mass spectrometry (HS-GC-MS/MS) detection method to address these problems.
The protocol improves the sample pretreatment by separating the acid-base reactants in the pretreatment with the help of solid paraffin, a good solid-liquid phase change material. As the paraffin slowly liquefied with the temperature rise of the thermostatic furnace, TMA was also slowly released in the sealed headspace vial, avoiding the pressure increase caused by the violent and rapid acid-base reaction and ensuring stable and accurate TMA detection. Further, the headspace injection combined with multiple reaction monitoring (MRM) modes) in GC-MS/MS effectively suppressed matrix chemical interference and ensured the reliability of the results. The results of the methodological validation proved that the linearity, precision test, and recovery rate of the improved detection method could meet the requirements, with good reproducibility and high sensitivity.

Autor im Rampenlicht: Eine verbesserte Technik zum Nachweis von Trimethylamin in der tierischen Medizin durch Headspace-Gaschromatographie-Tandem-Quadrupol-Massenspektrometrie  

Eine verbesserte Technik zum Nachweis von Trimethylamin in der Tierarzneimittel mittels Headspace-Gaschromatographie-Tandem-Quadrupol-Massenspektrometrie

The scope of our research is a material basis in the variation of fish odor in animal medicine. This protocol provides a simple pretreatment method and accurate detection of trimethylamine in animal medicines. The simple pretreatment methods and the programmed parameters of HS-GC mass/mass of this protocol, need to be further optimized, and we still have a lot of work to do.Our protocol adopts the multi-direction monitoring mode of GC mass/mass, combined with a unique, simple pretreatment, which is not only the first pretreatment for trimethylamine analysis, but also the first analytical mode to be used.

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Trimethylamine Detection in Animal-Derived Medicine by Headspace GC-MS  

Trimethylamin-Nachweis in der Tierarzneimittel mittels Headspace-GC-MS

Zerkleinern Sie zunächst die medizinischen Materialien Pheretima, Periplaneta americana und Hirudo mit einer Kräutermühle. Sieben Sie das medizinische Pulver durch Standard-Medikamentensiebe Nummer zwei und Nummer vier. Sammeln Sie das Pulver zwischen den beiden Sieben, um das erforderliche Probenpulver zu erhalten.Nehmen Sie ein Gramm des Pulvers in ein 50-Milliliter-Zentrifugenröhrchen aus Kunststoff. 20 Milliliter 5%ige Trichloressigsäurelösung zugeben und bei 1.000 U/min eine Minute lang mit einem Hochgeschwindigkeits-Dispersionshomogenisator homogenisieren. Nach der Homogenisierung wird das Homogenat bei 1,717 G fünf Minuten lang bei Raumtemperatur zentrifugiert und der Überstand durch einen absorbierenden, in Watte getauchten Glastrichter in einen 50-Milliliter-Messkolben filtriert.Nach zweimaliger Wiederholung des Extraktionsvorgangs mit 15 und 10 Millilitern 5%iger Trichloressigsäurelösung werden die Filtrate kombiniert und das Volumen mit 5%iger Trichloressigsäurelösung auf 50 Milliliter aufgefüllt. Als nächstes fügen Sie genau zwei Milliliter Natronlauge und 0,5 Gramm festes Paraffin in 20-Milliliter-Headspace-Fläschchen hinzu. Anschließend für ca. 30 Minuten bei 70 Grad Celsius in den Ofen schieben.Nehmen Sie die Fläschchen heraus und lassen Sie sie auf Raumtemperatur abkühlen, damit sich das Paraffin verfestigt. Um den Kopfraum der Probe zu verarbeiten, geben Sie zwei Milliliter jeder Probenextraktionslösung in die erstarrten, paraffinhaltigen Fläschchen. Drücken Sie auf die Kappe und verschließen Sie die Durchstechflasche.Legen Sie die versiegelten Headspace-Fläschchen zur Messung auf das GCMS. Um die Standardkurve zu erhalten, wird eine Reihe von zwei Millilitern Trimethylamin-Standardlösung auf die erstarrte Paraffinschicht aufgesaugt. Setzen Sie die versiegelten Headspace-Fläschchen zur Trimethylaminmessung auf das Gerät.Um den Präzisionstest durchzuführen, werden zwei Milliliter 0,1 Mikrogramm pro Milliliter Trimethylamin-Standardlösung auf die erstarrte Paraffinschicht aufgesaugt. Führen Sie sechs parallele Tests in der Maschine gemäß den Anweisungen des Herstellers durch. Für das Experiment mit der Wiederfindungsrate werden mehrere Chargen des Probenpulvers in einem Ofen gebacken, bis kein Triethylamin mehr im GCMS nachgewiesen wird, wie zuvor gezeigt.Als nächstes gibst du jedes Gramm ofengebackenes und feinkörniges Pulver in separate 50-Milliliter-Zentrifugenröhrchen aus Kunststoff. Geben Sie 50 Mikroliter Trimethylamin-Standardlösung in alle Röhrchen und extrahieren Sie mit 5%iger Trichloressigsäurelösung, wie zuvor gezeigt. Es wurde festgestellt, dass die Retentionszeit von Trimethylamin 2,3 Minuten mit einem scharfen Peak und keiner Störung durch andere Verunreinigungen beträgt.Pheretima-, Periplaneta americana- und Hirudo-Proben, die durch Trocknung zur Reduzierung von Triethylamin in den Kräutern Spiked-Recovery-Tests unterzogen wurden, zeigten durchschnittliche Wiederfindungsraten von 84,49, 94,66 bzw. 85,67 %. Triethylamin wurde in neun Chargen von Kräutern mit Konzentrationen von 13,23 bis 271,63 Milligramm pro Kilogramm nachgewiesen.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Trimethylamine Detection in Animal-Derived Medicine by Headspace GC-MS

An Improved Technique for Trimethylamine Detection in Animal-Derived Medicine by Headspace Gas Chromatography-Tandem Quadrupole Mass Spectrometry

Animal-derived medicines have distinctive characteristics and significant curative effects, but most of them have an obvious fishy odor, resulting in the ...