Rapid elucidation of carotenoids in microalgae formulations by MRMS aXelerate

Význam tématu

Spirulina platensis je významná mikrořasa bohatá na bioaktivní pigmenty včetně karotenoidů, chlorofylů a jejich derivátů, které se využívají pro antioxidační, nutriční a kosmetické účely. Její komplexní metabolitický profil představuje výzvu pro rychlé a spolehlivé analytické postupy.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo vyvinout a ověřit přímou infuzi (DI) ve spojení s Magnetic Resonance Mass Spectrometry (MRMS) jako rychlou a vysoce přesnou platformu pro kvalitativní a kvantitativní charakterizaci pigmentů ve třech komerčních doplňcích obsahujících Spirulinu.

Použitá metodika a instrumentace

• Příprava vzorků: 350 mg Spirulina prášku/tablet extrahováno 50 mL ethanolu s 20 µg/mL BHT; ultrazvuk 15 min; míchání 30 min; centrifugace 10 min při 6000 rpm; postup opakován pětkrát; supernatant lyofilizován.
• Instrumentace: Bruker solariX XR 7T MRMS s APCI zdrojem Apollo II; přímá infuze 50 µL/min; m/z rozsah 150–3000; rozlišení 700 000 při m/z 400; hmotnostní přesnost ≤ 0,1 ppm; akumulace 200 skenů.
• Datové zpracování: MetaboScape 4.0 pro vyhledávání přesných hmotností a databázovou identifikaci; potvrzení molekulárních vzorců izotopovým jemným profilem (IFS).

Hlavní výsledky a diskuse

• V celkem 49 pigmentových sloučeninách byly objeveny karoteny, xantofyly, chlorofyly a pyroderiváty chlorofylu; u několika látek jde o první nález v Spirulině.
• Ultra vysoká hmotnostní přesnost v kombinaci s IFS umožnila jednoznačnou identifikaci i izomerů a méně běžných derivátů.
• APCI vysoce překonal ESI u většiny analyzovaných pigmentů, čímž potvrdil vhodnost tohoto ionizačního režimu pro nepolární a středně polární metabolity.

Přínosy a praktické využití metody

• Analýza trvá pouze čtyři minuty bez potřeby chromatografické separace.
• Metoda poskytuje vysokou selektivitu, citlivost a přesnost pro QA/QC v potravinářském i kosmetickém průmyslu.
• Umožňuje rychlou kontrolu kvality surovin a finálních produktů obsahujících mikrořasy.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření přístupu o kvantitativní metody a tvorbu standardizovaných knihoven karotenoidů.
• Analýza dalších druhů mikrořas a komplexních přírodních matric.
• Integrace automatizovaných systémů přípravy vzorků a strojového učení pro rychlou interpretaci dat v reálném čase.

Závěr

DI-MRMS s APCI se ukázala jako výkonný nástroj pro rychlé, spolehlivé a detailní profilování pigmentů v Spirulině. Ultra vysoké rozlišení a přesnost hmotnostních měření podporují objev méně běžných molekul a zvyšují efektivitu analytických workflow.

Reference

• [1] Singh S, Kate BN, Banerjee UC. Bioactive Compounds from Cyanobacteria and Microalgae: An Overview. Crit. Rev. Biotechnol. 2005;25:73–95.
• [2] Mendiola JA et al. Characterization via LC–DAD–MS/MS of supercritical fluid antioxidant extracts of Spirulina platensis. J. Sep. Sci. 2005;28:1031–1038.
• [3] Hynstova V et al. Separation and quantification of carotenoids and chlorophylls in dietary supplements containing Chlorella and Spirulina using HPTLC. J. Pharm. Biomed. Anal. 2018;148:108–118.