Simple and Rapid Identification of Vegetable Oils Using a Benchtop MALDI-TOF Mass Spectrometer and eMSTAT SolutionTM Statistical Analysis Software

Význam tématu

Identifikace a charakterizace rostlinných olejů na základě obsahu mastných kyselin je klíčová pro potravinářský průmysl, kontrolu kvality a odhalování podvodů. Tradiční chromatografické metody jsou časově náročné a vyžadují složitou přípravu vzorků. Využití MALDI-TOF hmotnostní spektrometrie umožňuje rychlou a jednoduchou analýzu lipidů jako singly nabitých iontů v širokém rozsahu hmotností.

Cíle a přehled studie

Hlavním cílem bylo demonstrovat schopnost benchtop MALDI-TOF MS kombinované se statistickou analýzou (eMSTAT Solution) rychle rozlišit šest běžných rostlinných olejů podle převládající mastné kyseliny. Štúdie zahrnovala tři typy olivových olejů, lněný, slunečnicový a hroznový olej.

Použitá metodika

Příprava vzorků:

• Ředění olejů v chloroformu na koncentraci 1 mg/ml
• Směs se matrixovou (DHB) a kationizační (NaI) směsí v poměru 1:1
• Nanesení a vysušení na opakovatelný MALDI terč

Spektrální záznam:

• Detekce diacylglycerolů (DAG) v oblasti m/z ~600
• Detekce triacylglycerolů (TAG) v oblasti m/z ~900

Statistická analýza:

1. PLS-DA pro vícerozměrné rozlišení vzorků
2. Random Forest pro tvorbu diskriminačního modelu

Použitá instrumentace

• MALDI-8020 benchtop MALDI-TOF hmotnostní spektrometr (Shimadzu)
• Matrix 2,5-dihydroxybenzoová kyselina (DHB) v methanolu (10 mg/ml)
• Kationizační činidlo: NaI v tetrahydrofuran (1 mg/ml)
• Software eMSTAT Solution pro multivariační analýzu

Hlavní výsledky a diskuse

V masových spektrách byly identifikovány hlavní TAG signály umožňující odhad složení podle referencí (např. C57:3, C57:5, C57:7). Při PLS-DA se vzorky rozdělily do tří skupin: vysoký podíl olejové (olejová), linolové (slunečnicový, hroznový) a linolenové (lněný) kyseliny. Podle zatěžovacích hodnot (m/z 907, 903, 899) je možné vysledovat, které ionty nejvíce přispívají k rozlišení.

Random Forest model správně identifikoval neznámé vzorky olivových olejů různých výrobců jako typ s vysokým obsahem olejové kyseliny.

Přínosy a praktické využití

Metoda umožňuje:

• Rychlou kontrolu autenticity a složení rostlinných olejů
• Snížení doby analýzy a spotřeby reagencií
• Jednoduché automatizované zpracování dat prostřednictvím statistických nástrojů

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření aplikace benchtop MALDI-TOF MS pro:

• Profilování proteinů, glykosaminoglykanů a dalších biomolekul
• Rychlou QA/QC kontrolu v potravinářském a farmaceutickém průmyslu
• Vývoj přenosných systémů pro terénní analýzy

Závěr

Kombinace benchtop MALDI-TOF MS a statistické analýzy nabízí efektivní nástroj pro rychlé a spolehlivé rozlišení rostlinných olejů podle převládající mastné kyseliny. Technika slibuje širší využití v mnoha oblastech analytické chemie díky své jednoduchosti a rychlosti.

Reference

1. Ohtani H, Yamahashi Y, Ishida Y: Curing Behavior Analysis of Drying Oil using Matrix-assisted Laser Desorption Ionization Mass Spectrometry. 58th Annual Conference on Mass Spectrometry, Japan, 2010.
2. Picariello G, Paduano A, Sacchi R, Addeo F: MALDI-TOF mass spectrometry profiling of polar and nonpolar fractions in heated vegetable oils. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 57(12):5391–5400, 2009.