Development of innovative analytical methodologies in the field of plants based dietary supplements : separation, isolation, identification of characteristics markers
Développement de méthodologies analytiques innovantes dans le domaine des compléments alimentaires à base de plantes : séparation, purification et caractérisation de marqueurs spécifiques
Résumé
Principal limitation to natural product analysis is the access to the analytical standards of molecules considered as markers or potentially dangerous. Their emerging issues are the common thread of this doctoral work. The first objective was to study the performances of HPTLC-MS coupling via Interface MS 2 in the field of plants markers identifications that are commonly used in dietary supplements elaboration. It seems that this coupling is really usefull for routine control, because resulting mass spectrometric informations may permit plants identifications in accordance with pharmacopoeias monographs. But, in case of structural elucidation of new active compounds, the obtained results are extremely uncertains. The second objective was to evaluate CPC performances in the field of markers isolation at an industrial scale. To illustrate this study, valepotriates have been chosen. These secondary metabolites are regulated all over the world but the access to their analytical standards remains problematic. After a chromatographic method development at an analytical scale, a non lineary scale up based on the « free space between peak » concept has been performed. For the first time, this concept has been applied to two molecules which, in addition, are co-eluting. CPC allowed a one step isolation of two structurally close molecules at over 95% purity and with 90% recovery. More over, this study permitted to confirm the structure of 7-homovaltrate which was ambiguous. The third and last objectif was to evaluate HRMS for the characterization and the quantification of family of compounds. To illustrate this study, pyrrolizidine alkaloids family (PA) has been selected. These molecules are responsible of tens of thousands deaths around the world. HRMS afforded identification of AP which analytical standard is not available in weed commonly incriminated in food contamination. This put into perspective the relevance of the results obtained through a method that only quantifies available analytical standards of AP. Furthermore, HRMS informations allowed to discriminate a molecule wich had the same fragment ions as the AP but which wasn’t an AP.
L’une des principales contraintes dans l’analyse de produits naturels est l’accès au standard analytique de molécules considérées comme marqueurs d’une plante ou faisant l’objet de restrictions car potentiellement dangereuses. Les problématiques qui en découlent ont tissé le fil conducteur de l’ensemble des travaux de cette thèse. Le premier objectif a été d’étudier les performances qu’offre le couplage entre l’HPTLC et la spectrométrie de masse via l’Interface MS 2 dans le domaine de l’identification de marqueurs de plantes employées dans les compléments alimentaires. Il apparaît que dans le cadre de contrôle de routine, ce couplage a toute sa place car les informations obtenues pourraient permettre l’identification de plantes selon des monographies issues de la pharmacopée européenne. Cependant, dans le cadre de la recherche de nouveaux composés, les résultats obtenus restent malgré tout aléatoires. Le deuxième objectif a été d’étudier la CPC dans le cadre de l’isolement de marqueurs à l’échelle préparative. Pour cela, les valépotriates, molécules soumises à diverses réglementations à travers le monde et dont l’accès au standard analytique est difficile ont été choisie comme analytes modèles. Après un développement de méthode à l’échelle analytique, un transfert d’échelle non linéaire se basant sur le concept de l’« espace libre entre les pics » a été évalué. Pour la première fois ce modèle a été utilisé pour isoler non pas une, mais deux molécules qui en plus, coéluent. La CPC a permis d’isoler en une étape, deux molécules structurellement proches à un niveau de pureté supérieur à 95% et avec un taux de recouvrement de 90%. De plus, cette étude a permis de confirmer la structure du 7-homovaltrate qui faisait, jusqu’alors, l’objet de discussion. Le troisième et dernier objectif de cette thèse a été d’évaluer l’apport de l’HRMS pour la caractérisation et le dosage de familles de composés. Pour illustrer cette étude, les alcaloïdes pyrrolizidiniques (AP), qui sont des molécules responsables de dizaines de milliers d’intoxication à travers le monde, ont été sélectionnés. L’emploi d’une HRMS a permis de mettre en perspective la pertinence des résultats issus d’un dosage des seuls AP dont le standard analytique est disponible car elle a permis d’identifier d’autres AP dans une mauvaise herbe fréquemment incriminée dans la contamination de denrées alimentaires.
Domaines
Chimie analytique
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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