Food Metabolomics Analysis of Deterioration Characteristics of Alcoholic Drinks Using LC/MS/MS

Význam tématu

Food metabolomika poskytuje komplexní pohled na složení potravin a nápojů na úrovni jednotlivých malých molekul. Díky schopnosti detekovat změny v metabolitech lze objektivně vyhodnotit kvalitu a sledovat procesy degradace během skladování a přepravy. U alkoholických nápojů, jako jsou sake a bílé víno, je důležité identifikovat rané znaky zhoršení, aby bylo možné optimalizovat podmínky distribuce a uchování charakteristických vlastností.

Cíle a přehled studie / článku

Hlavním cílem bylo zkoumat vliv různých stresových podmínek na profil hydrosolubilních metabolitů v komerčně dostupném sake (dvě odrůdy) a bílém víně. Pomocí zrychleného stárnutí podstoupily vzorky čtyři typy skladovacích podmínek a následně byly analyzovány LC/MS/MS metodou pro primární metabolity. Získaná data byla podrobena multivariační analýze (PCA) a univariačnímu testu (one-way ANOVA), aby se odhalily metabolity citlivé na degradaci.

Použitá metodika

Vzorky byly před zpracováním odstředěny a ředěny 100× ultrapure vodou. Pro zrychlené testování stárnutí byly definovány tyto podmínky:

• A) 2 týdny v lednici chráněné před světlem
• B) 2 týdny při pokojové teplotě vystavené světlu
• C) 2 týdny v lednici následované 24 h při 50 °C
• D) 2 týdny v lednici následované 24 h při pokojové teplotě za otřesů

Po přípravě byly vzorky analyzovány metodou LC/MS/MS pro simultánní sledování 97 hydrosolubilních metabolit v pozitivačním a negativačním módu. Statistická analýza byla provedena v softwaru Traverse MS.

Použitá instrumentace

HPLC systém: Nexera X2 s obrácenou fází, mobilní fáze A 0,1 % kyselina mravenčí ve vodě, B 0,1 % kyselina mravenčí v acetonitrilu, gradientní eluce, průtok 0,25 ml/min, injekce 3 µl.

MS detektor: LCMS-8060, ionizace ESI v pozitivním a negativním módu, MRM, dusík jako nebulizující plyn (3,0 l/min), sušící plyn (10,0 l/min), heating gas (10,0 l/min), rozhraní 300 °C, DL 250 °C, block heater 400 °C.

Hlavní výsledky a diskuse

PCA neprokázala zřetelné odlišení skladovacích podmínek. ANOVA ovšem identifikovala klíčové změny metabolitů především při podmínce B (pokojová teplota a světlo):

• Methionin sulfoxid: signifikantní nárůst u všech testovaných nápojů – marker oxidačního poškození aminokyselin.
• Kyselina močová: výrazný pokles u sake – oxiduje se jako silný antioxidant.
• Cystein: pokles výhradně u sake bez přídavku pivovarského alkoholu – souvislost s tvorbou vůní nežádoucích sloučenin (dimethyl trisulfid).
• Tryptofan a kynurenin: v bílem víně se tryptofan snižoval, kynurenin zvyšoval – indikace aktivace kynureninové dráhy oxidačního metabolismu.

Zjištěné metabolity mohou sloužit jako rané indikátory degradace kvality alkoholických nápojů během transportu a skladování.

Přínosy a praktické využití metody

Celkový přínos spočívá v objektivním stanovení oxidačních a degradačních markerů bez subjektivního hodnocení smysly. Metoda umožňuje:

• Rychlou kontrolu kvality při příjmu a expedici.
• Optimalizaci podmínek balení a skladování.
• Monitorování dopadu narážek na kvalitu při přepravě.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj se zaměří na:

• Integraci s dalšími omickými technologiemi (proteomika, lipidomika).
• Automatizaci přípravy vzorků a high-throughput analýzu.
• Implementaci pokročilých statistických a strojově učících metod.
• Online monitorování kvality během reálné přepravy či prodeje.

Závěr

Studie prokázala, že LC/MS/MS-based food metabolomika je výkonným nástrojem pro detekci a kvantifikaci degradace alkoholických nápojů. Identifikované metabolity, jako methionin sulfoxid, cystein či produkty tryptofanového metabolismu, představují potenciální markery pro objektivní hodnocení kvality.