Quantitative Analysis of Carbohydrates and Artificial Sweeteners in Food Samples Using GFC- MS with APCI Interface and Post-column Reagent Addition

Význam tématu

Analytická stanovení sacharidů a náhradních sladidel jsou nezbytná pro potravinářskou kontrolu, nutriční výzkum i farmaceutickou biochemii. Tradiční HPLC nebo GC metody s ELSD či UV/fluorescenční detektory často vyžadují složitou přípravu vzorku a nedosahují univerzálnosti pro širší škálu cukrů. Kombinace gelové filtrace (GFC) s APCI-MS a post-column přidáváním činidel nabízí citlivé, selektivní a jednoduché řešení pro kvantifikaci různých mono-, di- a poly-sacharidů i umělých sladidel v komplexních matricích.

Cíle a přehled studie

Cílem práce bylo vyvinout jednorázovou kvantitativní metodu schopnou separovat a detekovat 16 běžných sacharidů a 3 umělá sladidla v potravinových vzorcích i ústní vodě. Studie zahrnovala optimalizaci GFC podmínek s vodním mobilním fází, post-column přidání methanolu s nízkým podílem chloroformu a negativní SIM režim APCI-MS pro tvorbu [M+Cl]– aduktů.

Použitá metodika a instrumentace

• HPLC-MS: Shimadzu LCMS-2020 (jednobodový kvadrupól, APCI rozhraní)
• Kolona: Shim-pack SCR-101 P (7,9×300 mm), izokratická eluce vodou (0,6 mL/min, 80 °C)
• Post-column reagent: MeOH:CHCl₃ (95:5), 0,1 mL/min (cca 0,7 % chloroformu do APCI)
• MS podmínky: negativní SIM, teploty rozhraní 450 °C, zdrojová 200 °C, DL 250 °C, N₂ nebulizace 2,5 L/min, sušení 5,0 L/min
• Injekční objem: 10 μL

Hlavní výsledky a diskuse

Podmínky GFC-MS umožnily rozdělení 12 sacharidů a 9 sladidel s tvorbou chloridových aduktů [M+Cl]–, případně [M–H]– nebo [M–K]–. Koeluce strukturálních izomerů (galaktóza/rhamnóza, myo-inozitol/glycerol aj.) byla eliminována rozlišením m/z signálů v SIM režimu. Kalibrační křivky pro všechny analyty byly lineární v rozsahu 0,04–500 mg/L (r2 > 0,999), LOD ve vodných roztocích 0,01–1 mg/L, RSD plochy <10 %. Aplikace na zředěné vzorky sake, sójové omáčky, nealko i dietní nápoje, probiotický drink a ústní vodu prokázala dobrou shodu s deklarovanými hodnotami.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí univerzální přístup pro simultánní stanovení širokého spektra cukrů a sladidel bez nutnosti derivatizace, s vysokou citlivostí a opakovatelností. Laboratoře QA/QC, potravinářské i farmaceutické sektory mohou metodiku využít pro rutinní kontrolu kvality i podrobnou charakterizaci složení produktů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další vývoj může zahrnovat rozšíření škály analyzovaných sacharidů, optimalizaci post-column činidel (alternativy k chloroformu), přenos na vícečetné kvadrupóly či orbitrap MS pro vyšší selektivitu a nižší LOD. Integrace on-line enzymatických kazet nebo mikrofluidních modulů by mohla zkrátit dobu analýzy a snížit spotřebu reagentů.

Závěr

Vyvinutá GFC-APCI-MS metoda s minimálním podílem chloroformu jako post-column činidla prokázala schopnost citlivé a spolehlivé kvantifikace široké škály sacharidů a umělých sladidel v potravinových i biofluidních vzorcích. Díky jednoduché přípravě a vysoké robustnosti představuje významný přínos pro průmyslovou a výzkumnou analytiku.

Reference

1. Shimadzu Application News No. C74, Shimadzu Corporation, 2013
2. Kato Y, Numajiri Y. J Chromatogr. 1991;562:81–97