VŠCHT ÚAPV: UHPLC/UPLC s HRMS hmotnostními detektory

Ústav analýzy potravin a výživy se věnuje zejména výzkumu chemické bezpečnosti potravin a kvalitě a autenticitě potravin (odhalování falšování potravin).

Vědecké skupiny

• Organické kontaminanty v potravinách, životním prostředí a biomonitoring
• Skupina chemie potravin a prvkové analýzy
• Výživa a senzorická analýza
• Bioaktivní sekundární metabolity rostlin a mikroorganismů
• Biologicky aktivní a přídatné látky
• Metabolomika biologických systémů

Přístrojové vybavení LC-MS

• Kapalinové chromatografy s hmotnostními detektory typu LC/Orbitrap, LC/Q-TOF, Iontová mobilita. SFC/Q-TOF, TripleTOF

U-HPLC‒HRMS (Acquity UPLC – Exactive)

Spojení ultra-účinného kapalinového chromatografu Acquity UPLC (Waters) s vysokorozlišovacím hmotnostním spektrometrem Exactive (Thermo Scientific) s analyzátorem elektrostatickou orbitální pastí (orbitrap) je vybaven mimo široce rozšířené ambientní ionizace elektrosprejem (ESI) též chemické ionizace za atmosférického tlaku (APCI) i přímé analýzy v reálném čase (DART) bez chromatografické separace.

Přístroj bývá využíván v celo-spektrálním akvizičním módu pro kvantitativní analýzu alkaloidů máku, esterů MCPD a kanabinoidů a necílovou analýzu pro autentikační účely. Bývá též využíván při laboratorní výuce.

VŠCHT/ÚAPV: U-HPLC‒HRMS (Acquity UPLC – Exactive)

U-HPLC‒HRMS/MS (UltiMate 3000 – Q-Exactive Plus)

Moderní technologie přístroje kombinující ultra-účinný kapalinový chromatograf UltiMate 3000 (Thermo Scientific) a vysokorozlišovací tandemový hmotnostní spektrometr Q-Exactive Plus (Thermo Scientific) s analyzátory kvadrupólem a elektrostatickou orbitální pastí (Q-orbitrap) s charakteristickou unikátní přesností hmoty (m/z) umožňuje sběr celo-spektrálních dat a/nebo selekci prekurzorových iontů a fragmentaci. Je možné využití ionizace elektrosprejem (ESI) i chemické ionizace za atmosférického tlaku (APCI).

Přístroj bývá využíván pro kvantitativní a kvalitativní stanovení kanabinoidů, mykotoxinů, toxických rostlinných alkaloidů i reziduí pesticidů, dále nachází využití též v autentikačních studiích zaměřených na hodnotné komodity (víno, olivový olej, ap.).

VŠCHT/ÚAPV: U-HPLC‒HRMS/MS (UltiMate 3000 – Q-Exactive Plus)

Agilent 6560 Ion Mobility Q-TOF LC/MS (Agilent Technologies)

Kapalinový chromatograf Agilent 1290 Infinity II ve spojení s hybridním vysokorozlišovacím hmotnostním spektrometrem typu Q-TOF s iontovou mobilitou typu DTIM a detektorem diodového pole (Agilent 6560)

Tento instrumentální systém kombinuje výhody vysokoúčinné kapalinové chromatografie, vysokorozlišovací tandemové hmotnostní spektrometrie s analyzátorem doby letu a kvadrupólem (Q-TOF) a iontové mobility v driftové trubici (DTIM), a umožňuje tak provádět vysoce efektivní trojdimenzionální separaci iontů.

Hmotnostní spektrometr je vybaven iontovým zdrojem Agilent Jet Stream (AJS), který poskytuje výrazně vyšší citlivost v porovnání s tradičním elektrosprejem. Instrumentace má široký aplikační potenciál pro cílovou i necílovou analýzu komplexních matric.

VŠCHT/ÚAPV: Agilent 6560 Ion Mobility Q-TOF LC/MS (Agilent Technologies)

Hlavní výhody systému Agilent 6560 Ion Mobility Q-TOF LC/MS

• Rozlišení strukturních izomerů - separace izobarických látek v iontové mobilitě umožňuje snadné zkoumání jejich struktury a konformace; současně umožňuje bez referenčních standardů nebo kalibrační křivky přímo měřit hodnoty collision cross section, poskytující informaci o velikosti analyzovaných molekul
• Zvýšení kapacity píků - efektivním rozdělením jednotlivých látek v komplexních matricích díky kombinaci UHPLC, iontové mobility a hmotnostní detekce s vysokým rozlišením a přesnou hmotou
• Identifikace a konfirmace minoritních složek - díky možnosti odseparování chemického pozadí v iontové mobilitě a vysoké citlivosti dosažené iontovou optikou, což je ideální např. pro detekci malých množství kontaminantů v komplexních matricích; detekce v All Ions MS/MS módu pak umožňuje jednoznačnou identifikaci analytů
• Studium nativní struktury proteinů – jednoduché studium struktury proteinů a peptidů v plynné fázi; minimalizací energie iontů je dosahováno zachování nativní struktury i u labilních proteinů

VŠCHT/ÚAPV: Hlavní výhody systému Agilent 6560 Ion Mobility Q-TOF LC/MS

Kromě výše zmíněného je systém navíc vybaven přídatným nedestruktivním detektorem diodového pole a umožňuje tak provádění analýz v zapojení LC-DAD-(IM)-Q-TOF.

Na Ústavu analýzy potravin a výživy VŠCHT Praha je tento instrumentální systém široce využíván především pro analýzy v rámci tzv. ‘omics’ disciplín (metabolomika, lipidomika) a pro separaci izomerních látek, které nelze separovat samotnými chromatografickými technikami.

Mezi konkrétní probíhající studie patří například analýza lipidomu v lidské krevní plasmě, analýza metabolitů pesticidů, metabolomické profilování bioaktivních látek konopí, či studium izomerních forem mykotoxinů a různých bioaktivních látek (např. silymarinu).

AutoPure prep LC – LCT Premier XE (Waters)

Preparativní kapalinový chromatograf Waters AutoPurification System ve spojení s vysokorozlišovacím hmotnostním spektrometrem Waters LCT Premier XE

Preparativní chromatografie je využívána pro přečištění a izolaci biologicky aktivních sloučenin (či skupin sloučenin) z extraktů různých matric za účelem jejich dalšího studia.

Chromatografický systém disponuje:

• (i) kvarterním gradientovým čerpadlem (Waters 2545 Quarternary Gradient Module)
• (ii) fluidním organizérem (SFO) umožňujícím automatické přepínání mezi analytickým a preparativním módem separace při zapojení až tří analytických a dvou preparativních kolon
• (iii) děličem toku (Flow Splitter; 8-30 ml; 1000:1)
• (iv) 515 make-up pumpou
• (v) injektorem vzorků/kolektorem frakcí (Waters 2767 Sample Manager) pro práci v analytickém / preparativním režimu, s oddělenými fluidními cestami pro nástřik a sběr frakcí vzorku

Díky propojení s vysokorozlišovacím hmotnostním spektrometrem s analyzátorem TOF (Waters LCT Premier XE) je umožněno provádět sběr frakcí nejen v závislosti na elučním čase analytů, ale zejména selektivně na základě definované přesné hmoty (m/z) iontů zájmových sloučenin.

Pro ionizaci analytů je k dispozici technika elektrospreje. Díky své robustnosti a flexibilní konfiguraci je systém vhodný pro přečištění materiálu v řádech miligramů až několika gramů při zachování vysoké čistoty a výtěžnosti izolovaných sloučenin.

Na Ústavu analýzy potravin a výživy VŠCHT Praha je tento instrumentální systém využíván například pro izolaci glykosylovaných mykotoxinů, či pro frakcionaci extraktů různých rostlinných surovin za účelem chemické charakterizace a dalšího studia biologických aktivit jednotlivých získaných frakcí.

VŠCHT/ÚAPV: AutoPure prep LC – LCT Premier XE (Waters)

Kapalinový chromatograf Acquity UPLC ve spojení s vysokorozlišovacím hmotnostním spektrometrem Synapt G2 (LC-HRMS)

Spojení ultra-účinné kapalinové chromatografie s vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrií představuje unikátní nástroj využívaný zejména pro metabolomické studie. Získání charakteristických metabolomických fingerprintů umožňuje kontrolovat kvalitu potravin, ověřovat autenticitu potravin a klasifikovat analyzované vzorky dle zvolených parametrů.

Hmotnostní spektrometr, díky své konstrukci, umožňuje provádět různé experimenty. Lze měřit záznamy v režimu MS1 i MS/MS a v neposlední řadě lze využít i dodatečné separace iontů pomocí iontové mobility. Přístroj umožňuje jak využít ionizace analytů za podmínek elektrospreje tak i chemické ionizace za atmosférického tlaku.

Tato instrumentace je vhodná pro analýzu širokého spektra látek přítomných ve vyšetřovaných vzorcích, uplatňuje se především necílová analýza, avšak i aplikace pro cílovou analýzu vybraných látek je v portfoliu tohoto přístroje.

Příklady aplikací

• Metabolomické studie zaměřené na autentikaci (potvrzení pravosti) potravin rostlinného i živočišného původu
• Metabolomický fingerprinting za účelem klasifikace vzorků například dle zeměpisného původu – ověření deklarace geografického původu potraviny.
• Průkaz přítomnosti organických nanočástic v ovocných džusech.

VŠCHT/ÚAPV: Kapalinový chromatograf Acquity UPLC ve spojení s vysokorozlišovacím hmotnostním spektrometrem Synapt G2 (LC-HRMS)

Superkritický fluidní chromatograf Aquity UPC2 ve spojení s vysokorozlišovacím hmotnostním spektrometrem Synapt G2 Si (SFC-HRMS)

Superkritická fluidní chromatografie je separační technika, která se před několika lety dostala znovu do popředí moderní analytické chemie. Díky použití superkritické tekutiny, oxidu uhličitého, skýtá mnoho nesporných výhod. Oxid uhličitý představuje nepolární mobilní fázi, proto je tato chromatografická technika předurčena především pro analýzu nepolárních složek vzorku. Díky možnosti použití polárních modifikátorů mobilní fáze je rozšířen aplikační potenciál této techniky i o možnost analýzy středně polárních látek.

Pro detekci separovaných látek je využit vysokorozlišovací hmotnostní spektrometr s mnoha různými měřícími funkcemi (MS1, MS/MS, iontová mobilita), což opět umožňuje provést řadu vědeckých experimentů. K přístroji je připojen i konvenční detektor diodového pole. Je tedy možné provádět měření pouze s tímto detektorem, či pouze s MS detektorem či, díky sériovému zapojení, využívat pro detekci oba detektory.

Příklady aplikací

• Metabolomické - lipidomické studie zaměřené na komplexní vyšetření analyzovaných vzorků potravin rostlinného i živočišného původu.
• Lipidomický fingerprinting za účelem kontroly kvality potravinových produktů – oleje, čokoláda a jiné.
• Komplexní lipidomické vyšetření vzorků lidské plazmy.
• Cílová analýza přírodních biologicky aktivních látek – kanabinoidy v konopí, konopných semenech, konopném oleji a dalších výrobcích z konopí.
• Analýza kontaminantů zejména v matricích s vyšším obsahem tuku – stanovení aflatoxinů v oříšcích a dalších produktech.

VŠCHT/ÚAPV: Superkritický fluidní chromatograf Aquity UPC2 ve spojení s vysokorozlišovacím hmotnostním spektrometrem Synapt G2 Si (SFC-HRMS)

Kapalinový chromatograf U-HPLC Dionex UltiMate 3000 ve spojení s vysokorozlišovacím tandemovým hmotnostně spektrometrickým detektorem TripleTOF 6600 (LC-HRMS)

Tento přístroj využívá technologii kvadrupól-Time-of-Flight (Q-TOF) umožňuje měření při vysokém rozlišení a přesné hmotě. Současně je možná selekce prekursorového iontu v kvadrupólu a získání MS-MS spekter, čímž je získána vyšší selektivita a také konfirmace identity analytů porovnáním s MS-MS knihovnami.

Pro ionizaci látek jsou k dispozici techniky elektrosprej a chemická ionizace za atmosférického tlaku. K dispozici je také diferenciální ion mobility technologie SelexIon. K přístroji je dále možno sériově zapojit i konvenční detektor diodového pole.

Přístroj je především využíván pro necílové analýzy v rámci metabolomiky a identifikaci a konfirmaci přítomných látek i pro účely cílového hledání látek a potvrzení jejich přítomnosti v analyzovaných vzorcích.

Příklady aplikací

• Necílová analýza za účelem autentikace potravin a odhalování falšování.
• Metabolomické studie za účelem klasifikace vzorků dle zkoumaných parametrů (geografický původ; vliv pěstování, sklizně, technologické úpravy, ošetření vzorků; odrůda atd).
• Multiresiduální analýza pesticidů a mykotoxinů v potravinách.

VŠCHT/ÚAPV: Kapalinový chromatograf U-HPLC Dionex UltiMate 3000 ve spojení s vysokorozlišovacím tandemovým hmotnostně spektrometrickým detektorem TripleTOFTM 6600 (LC-HRMS)