ionkey/MS - APPLICATION COMPENDIUM

Význam tématu

Steviolové glykosidy jsou přírodní sladidla rostliny Stevia rebaudiana, ceněná pro vysokou sladivost bez kalorií. Jako potravinářské přísady musí splňovat přísné limity čistoty a jejich profil je důležitý pro chuť i bezpečnost. Typická analýza antigenně založenými testy (ELISA, RIA) trpí zkreslením kvůli křížové reaktivitě a nárazovému nárůstu falešných pozitiv. Dostatečná citlivost a specifita pro nízké koncentrace ve složitých potravinových matricích je klíčová pro kontrolu kvality a autenticitu přírodních sladidel.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo vyvinout robustní screeningovou metodu založenou na mikroproudé kapalinové chromatografii a iontové mobilitě (IM-MS) pro rychlou detekci a odlišení izomerů steviolových glykosidů v potravinách s vysokou analytickou citlivostí. Testovaný vzorek představoval potravinářský produkt (čokoládová pomazánka) s obsahem tuků i dalších rušivých látek. Klíčová byla schopnost analyzovat nízké úrovně (ppt) glykosidů, přitom selektivně oddělit tři páry izomerů (rubusosid vs. steviolbiosid, rebaudiosid A vs. E, rebaudiosid B vs. steviosid).

Použitá metodika a instrumentace

Výtažek z potravin byl nejprve odmaštěn kapalně–kapalnou extrakcí, následně očištěn SPE na C18 kartáčcích. K mikroproudé chromatografii a iontové mobilitě byl použit ionKey/MS System: ACQUITY UPLC M-Class, ionKey PCA separační zařízení (150 µm I.D., 50 mm, BEH C18 1,7 µm) a SYNAPT G2-Si s IM a UNIFI Software.
Post-column additionový kanál přidal isopropanol a amoniak pro snížení povrchového napětí a zvýšení deprotonace separačního eluentu. Iontová mobilita probíhala v dusíkové vlnové komoře s TW CCS_N2 měřením.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda detekovala 11 steviolových glykosidů a steviol v matričním extraktu s limitem detekce až 1 pg/µL na sloupec, což představuje 100–400× zlepšení citlivosti oproti standardnímu průtoku. Iontová mobilita umožnila oddělení koelutujících izomerů podle velikosti–tvaru, popsaných kolizními průřezy (CCS):

• rubusosid (241,3 Ų) vs. steviolbiosid (235,8 Ų)
• rebaudiosid A (298,9 Ų) vs. rebaudiosid E (289,2 Ų)
• rebaudiosid B (261,2 Ų) vs. steviosid (269,6 Ų)

Massové chyby byly <3 ppm (RMS), rozdíly CCS <1 % ve všech měřeních. Výsledky na úrovních 100, 10 i 1 pg/µL potvrdily robustnost, S/N>45:1 i při nejnižších dávkách.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlé screeningové rozlišení všech hlavních steviolových glykosidů v potravinách
• Vysoce selektivní a citlivé měření až v ppt koncentracích
• Minimalizace množství drahých standardů a velkých objemů rozpouštědel
• Jednoduchá péče o mikrofluidní systém bez složitých spojů

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření na další skupiny izomerů v potravinářských, farmaceutických a kosmetických matricích
• Využití CCS knihoven pro neznámé metabolity a kontaminanty
• Automatizované vysokopropustné nasazení pro kontrolu kvality potravin
• Integrace s HRMS databázemi pro neomezené nespádované vyhledávání

Závěr

Metoda spojující ionKey/MS mikrofluidní chromatografii s iontovou mobilitou významně překonává standardní LC-MS screening steviolových glykosidů v komplexních potravinových matricích. Unikátní CCS parametry umožňují spolehlivě rozlišit koelutující izomery a dosáhnout extrémní citlivosti, aniž by byla nutná derivatizace nebo těžké vzorkové přípravy.

Reference

1. JECFA, Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives: Steviol glycosides purity specifications.
2. Geuns, J.M.C., et al., Anal. Chim. Acta 544 (2005) 119–127.
3. Plaza, M., et al., J. Agric. Food Chem. 52 (2004) 3660–3665.
4. Zhu, Z., et al., J. Chromatogr. A 1218 (2011) 3634–3641.
5. Chambers, E.E., Wrona, M.D., Rainville, P.D., Rapid Commun. Mass Spectrom. 28 (2014) 2509–2515.
6. Giles, K., et al., Rapid Commun. Mass Spectrom. 18 (2004) 2401–2414.
7. Lu, H., et al., Anal. Chem. 88 (2016) 9541–9548.
8. May, J.C., McLean, J.A., TrAC 66 (2015) 175–181.
9. Dwivedi, P., et al., Anal. Chem. 88 (2016) 9529–9536.
10. Harris, R.K., et al., Rapid Commun. Mass Spectrom. 27 (2013) 2123–2128.