Simple and Rapid Detection of Thermal Degradation Products of Cooking Oils Using a Benchtop MALDI-TOF Mass Spectrometer

Význam tématu

Detekce termálních degradačních produktů v potravinářských olejích je klíčová pro posouzení kvality potravin a bezpečnosti při dlouhodobém zahřívání. Pochopení složení vzniklých oxidovaných a rozštěpených lipidů umožňuje optimalizovat výrobní a zpracovatelské procesy, minimalizovat škodlivé látky a zajišťovat konzistentní kvalitu olejů v potravinářském i farmaceutickém průmyslu.

Cíle a přehled studie

Cílem této studie bylo ukázat, jak lze pomocí kompaktního přístroje MALDI-8020, lineárního MALDI-TOF MS na benchtopu, rychle a jednoduše profilovat degradační produkty v olivovém oleji po tepelném zatížení. Autoři porovnali nezahřáté a osm hodin při 180 °C zahřáté vzorky, sledovali vznik oxidovaných triacylglycerolů a štěpných fragmentů po β-scission a navrhli vymezení struktur hlavních produktů.

Použitá metodika a instrumentace

V experimentech byla použita následující instrumentace a postupy:

• Benchtop MALDI-8020 MALDI-TOF MS v lineárním módu (pozitivní ionizace), vybavený 200 Hz pevnolátkovým laserem a mechanismem load-lock pro rychlou výměnu vzorkových desek.
• Matrix 2,5-dihydroxybenzoové kyseliny (DHB, 10 mg/ml v metanolu) a kationizační činidlo jodidu sodného (1 mg/ml v tetrahydrofuranu).
• Příprava vzorků: olivový olej (1 mg/ml ve směsi 90 % hexan/10 % diethylether), míchání 1:1 s matricí a kationizačním činidlem, nanesení na opakovaně použitelnou MALDI destičku a vysušení.
• Frakcionace zahřátého oleje na nepolární (90 % hexan/10 % dietylether) a polární (100 % dietylether) složky pomocí sloupkové chromatografie na silikagelu 60.

Hlavní výsledky a diskuse

Analýza nezředěných vzorků odhalila v obou spektrech hlavní ionty TAG jako sodné addukty kolem m/z ≈ 880–910. U zahřátého oleje se objevily navíc signály na m/z 923 a 939, typické pro oxidované TAG. Frakcionované polární složky pak vykazovaly řadu fragmentů po β-scission TAG (m/z 783, 797, 823) a oxidovaných dimerů TAG (m/z 1796–1824). Podle literatury byly tyto píky přiřazeny k diacylglycerolům, různým oxidovaným β-scission fragmentům a dimerům TAG s různými kombinacemi mastných kyselin (stejně jako k oxidovaným aduktům dimerů).

Přínosy a praktické využití metody

Rychlý režim měření bez nutnosti složité přípravy či dlouhých chromatografických separací umožňuje:

• Okamžité hodnocení kvality a stupně degradace potravinářských olejů.
• Profilování lipidů i v dalších typech vzorků, jako jsou biolátky, proteiny nebo syntetické produkty.
• Využití v kontrolních laboratořích pro pravidelný monitoring tepelného poškození olejů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se širší nasazení MALDI-TOF MS na benchtopu pro rutinní profiling vlastností potravin a biologických vzorků. Dalšími směry jsou:

• Automatizace přípravy vzorků a frakcionace lipidů pro zvýšení reproducibility.
• Rozšíření databází degradovaných produktů pro rychlou identifikaci v různých typech olejů.
• Integrace s chemometrickými přístupy pro predikci kvality a doby skladování potravinářských tuků.

Závěr

Kompaktní MALDI-8020 umožňuje během minut získat komplexní profil tepelných degradačních produktů olivového oleje bez náročných separačních kroků. Tato jednoduchá a rychlá metoda nachází uplatnění v R&D i v QA/QC sektoru potravinářského průmyslu a otevře cestu k aplikacím v širokém spektru analytických úloh.

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. J. Agric. Food Chem., 57(12):5391–5400, 2009.