Natural Product Analysis using the LCMS-IT-TOF

Význam tématu

V oblasti nutraceutik, tedy biologicky aktivních látek z přírodních zdrojů, je klíčové rychlé a spolehlivé stanovení struktury a přesné hmotnosti jednotlivých složek. Rostoucí zájem o přírodní prostředky v prevenci a léčbě onemocnění vyžaduje sofistikované analytické metody, které dokážou odhalit i stopové sloučeniny a rozlišit jejich izomery.

Cíle a přehled studie / článku

Technická zpráva popisuje aplikaci hybné fáze LCMS-IT-TOF (hybridní ion trap–TOF hmotnostní spektrometr) pro analýzu ginsenosidů v extraktu z amerického ženšenu (Panax quinquefolius). Studie si klade za cíl demonstrovat možnosti fragmentační analýzy (MSn) spojené s vysokým rozlišením a hmotnostní přesností, včetně podpory softwarové predikce chemického vzorce.

Použitá metodika a instrumentace

• Extraktace a frakcionace: horkým methanolem, následné dělení ethylacetát/voda/butanol a silikagelová chromatografie se stoupajícím poměrem CH2Cl2:MeOH:H2O.
• Kapalinová chromatografie: RP-LC na Shimadzu Prominence s kolonkou Shim-pack VP-ODS (150×2,0 mm, 5 µm).
• Hmotnostní spektrometrie: Shimadzu LCMS-IT-TOF v režimu negativního ESI, iontový past (QIT) pro MSn s argonem pro ochlazení a CID, analyzátor TOF se dvoustupňovým reflektronem.
• Software: Shimadzu Formula Predictor pro ověření chemických vzorců.

Hlavní výsledky a diskuse

Ultrarychlá RP-LC rozlišila frakce A–F podle poměru extrakčního rozpouštědla. Fragmentační analýza vybrané prekurzorové molekuly m/z 945,54 prokázala:

• RT 16 min: fragment m/z 459,38 odpovídá protopanaxadiolu (ginsenosid Rd).
• RT 8 min: fragment m/z 475,38 ukazuje na protopanaxatriol (ginsenosid Re).
• Dissociační dráhy pro Rb2/Rc (C53H90O22): ztráta arabinózy následovaná glukózovými jednotkami.
• Notoginsenoside R1 (C47H80O18): přítomnost aduktu +46 Da od formiátu, potvrzeného MS3 a softwarovou predikcí (m/z 931).
• Ginsenosid Rb1: v MS se objevil dimer, který se v MS2 rozpadl na jednotlivé ionty a charakteristické fragmenty.
• Všechny sledované ginsenosidy byly identifikovány s hmotnostní přesností pod 5 ppm.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda kombinuje výhody vysokého rozlišení a supercitlivé fragmentační schopnosti iontového pastového analyzátoru. Umožňuje jednorázově získat jak kvantitativní, tak kvalitativní a strukturální informace o komplexních přírodních extraktech. Je vhodná pro QA/QC laboratoře v potravinářství, farmaceutickém průmyslu i výzkumu přírodních produktů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření integrace umělé inteligence pro automatickou interpretaci MSn dat, využití dalších ionizačních módů (pozitivní/negativní ESI, APCI) a aplikace na komplexní biolo­gické matrice (rostlinné pasti, potraviny). Dále je perspektivní spojení s UHPLC pro vyšší separační rychlost a kapacitu.

Závěr

LCMS-IT-TOF představuje silný nástroj pro analýzu nutraceutik, kdy v jediném experimentu poskytuje vysokou hmotnostní přesnost, rozlišení a detailní strukturální informace. Umožňuje spolehlivou identifikaci ginsenosidů i jejich izomerů s flexibilním workflow MSn.

Reference

1. Wang X.; Sakuma T.; Asafu-Adaje E.; Shu G.K. Anal. Chem. 1999, 71, 1579–1584.
2. Taniguchi J.; Kawatoh E.; Itoi H.; Bilsborough S.; Loftus N.; Miseki K. Proc. 52nd ASMS Conf. Mass Spectrom. and Allied Topics, Nashville, TN, 2004.
3. Fuzzati N. J. Chromatogr. B 2004, 812, 119–133.