ionKey/MS Ion Mobility: A New Approach to Authentication and Routine Screening of Ginsenoside Isomers in Functional Food Products

Význam tématu

Functional food produkty, obzvláště ty obsahující ginsenosidy, představují rostoucí oblast nutraceutické výroby. Spolehlivá autentizace a rutinní screening ginsenosidů je zásadní pro zajištění kvality, účinnosti a bezpečnosti těchto výrobků. Konvenční LC–MS metody mají omezené možnosti rozlišení strukturních izomerů a eliminace matrice.

Cíle a přehled studie

Studie představuje inovativní workflow používající mikroflow UPLC ve spojení s ion mobility–MS (IM–MS) a post-column addition (PCA) pro zvýšení citlivosti v negativním ionizačním módu. Cílem bylo ukázat schopnost metody autentizovat a ne-cíleně screenovat páry izomerů ginsenosidů (Rb2/Rc, Rd/Re, Rf/Rg1, Rg2) v extraktech z korejského ženšenu, amerického ženšenu s ginkgo biloba a standardů.

Použitá metodika a instrumentace

• Chromatografie: ACQUITY UPLC M-Class s mikroflow kolonkou iKey BEH C18 (150 µm × 50 mm, 1,7 µm) při 40 °C, průtok 2 µL/min.
• Post-column Addition: PCA iKey Separation Device přidává izopropanol (1 µL/min) za účelem zvýšení citlivosti negativní ESI ionizace.
• Mass Spectrometry: SYNAPT G2-Si, ESI– režim, 2,6 kV, driftový plyn N₂ pro TW CCS N₂ měření, spektrální rozsah 50–1200 m/z.
• Software: UNIFI Scientific Information System pro porovnání naměřených CCS hodnot s referenční CCS knihovnou.

Hlavní výsledky a diskuse

• Metoda rozlišila izomerní páry Rb2/Rc, Rd/Re, Rf/Rg1 a Rg2 s vysokou selektivitou díky kombinaci UPLC retenční doby a IMS driftového času.
• Naměřené TW CCS N₂ hodnoty se shodovaly s referencí na úrovni < 2 % odchylky.
• 3D vizualizace (drift time vs. retenční čas) ukázala výrazné zvýšení kapacity separace komplexních ženšenových extraktů.
• Ion mobility-specifické fragmentační spektra umožnila čisté analyzy i při koelucích více složek.

Přínosy a praktické využití metody

• Vyšší jistota a selektivita identifikace izomerů bez nutnosti rozsáhlého používání drahých standardů.
• Snížení spotřeby rozpouštědel a standardů vedoucí k významným nákladovým úsporám.
• Vhodnost pro rutinní ne-cílený screening a autentizační profilaci v potravinářství, farmaceutických a regulačních laboratořích.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšiřování CCS knihoven pro další bioaktivní složky a rostlinné výtažky.
• Automatizace datového workflow a integrace s platformami pro strojové učení.
• Adaptace metody pro kvantitativní stanovení a širší škálu komplexních matric.

Závěr

Kombinace mikroflow UPLC, post-column addition a ion mobility–MS poskytuje robustní a vysoce selektivní nástroj pro autentizaci i rutinní screening izomerů ginsenosidů. Metoda zvyšuje kapacitu separace, zlepšuje spolehlivost identifikace a výrazně snižuje náklady na standardy a spotřební materiál.

Reference

1. McCullagh M., Goscinny S., Hanot V., Tyldesley Worster R., Douce D. Exploring the Benefits and Potential of iKey Microfluidic Chromatography and Time-of-Flight Mass Spectrometry for Pesticide Residue Analysis. Waters Application Note 720005195en, 2014.
2. McCullagh M., Lewis R., Douce D. UPLC Ion Mobility Mass Spectrometry: A new approach to authentication and routine screening of ginsenoside isomers in functional food products. Waters Poster PSTR134803065, ASMS Baltimore, 2014.
3. Ligor T., Ludwiczuk A., Wolski T., Buszewski B. Isolation and determination of ginsenosides in American ginseng leaves and root extracts by LC-MS. Anal Bioanal Chem. 383(7–8):1098–1105, 2005.