Flavonoid profiling and annotation using a product ion-dependent MSn data acquisition method on a Tribrid Orbitrap mass spectrometer

Význam tématu

Flavonoidy představují rozsáhlou skupinu rostlinných sekundárních metabolitů s významnými antioxidačními, protizánětlivými a imunomodulačními vlastnostmi. Jejich přesná identifikace v potravinách, nápojích či biologických vzorcích je klíčová pro výzkum zdravotních účinků a kontrolu kvality. Tradiční MS/MS analýzy ale často nedostačují k úplnému určování struktur těchto látek, zejména vzhledem k jejich chemické rozmanitosti a nedostatku dostupných standardů.

Cíle a přehled studie / článku

Autoři představují nový workflow založený na produktově závislé akvizici MSn dat na přístroji Orbitrap ID-X Tribrid. Cílem je zvýšit pokrytí a spolehlivost flavonoidové anotace z přírodních vzorků. Studie využívá až po čtvrtý či pátý stupeň MSn spektrálních stromů při detekci neutralních ztrát sacharidových fragmentů.

Použitá metodika a instrumentace

Určené vzorky: tři komerční šťávy (Naked® Kale Blazer, Odwalla® Berries Gomega®, Odwalla® Red Rhapsody®), filtrování a dvounásobné ředění metanolem.
UHPLC podmínky:

• Vanquish UHPLC se sloupcem Hypersil Gold (2,1×150 mm, 1,9 μm), teplota 45 °C, flow 200 μl/min, gradient H2O/MeOH s 0,1 % HCOOH, doba 30 min, inj. objem 2 μl.

MS podmínky:

• Orbitrap ID-X Tribrid MS v pozitivním módu (150–1200 m/z).
• MS1 rozlišení 60 000, MSn rozlišení 15 000, cyklus 1,2 s.
• HCD MS/MS (150–450 m/z), product ion-triggered CID MSn (450–1200 m/z) s neutrálními ztrátami sacharidů.

Software: Mass Frontier 8.0 a Compound Discoverer 3.0 s databázemi mzCloud, ChemSpider, Arita lab flavonoid, vlastní seznam hmotností.

Hlavní výsledky a diskuse

Zavedením MSn spektrálních stromů bylo anotováno dvojnásobné množství flavonoidů ve srovnání s klasickým MS/MS přístupem. Workflow umožňuje sbírat až pátý stupeň fragmentace při detekci definovaných neutralních ztrát. Analýza tří šťáv prokázala vyšší četnost i rozmanitost identifikovaných flavonoidů. Parametr FISh score (Fragment Ion Search) usnadňuje hodnocení shody experimentálních a teoretických fragmentů.

Přínosy a praktické využití metody

• Automatizovaná instrumentální šablona pro orbitrap ID-X zjednodušuje nastavení MSn datové akvizice.
• Nové datové zpracování „class informative“ s databázovým přístupem výrazně urychluje anotaci bez nutnosti hluboké expertní znalosti fragmentačních pravidel.
• Vhodné pro analýzu potravinových vzorků, nápojů, rostlinných extraktů i biologických matric.

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozvoj spektrometrických metod by mohl pokračovat v oblasti vyššího rozlišení MSn stromů a strojového učení pro predikci fragmentace flavonoidů. Integrace s omickými přístupy umožní komplexní fenotypizaci rostlinných vzorků a biomarkerů vlivu stravy na lidské zdraví.

Závěr

Produktově závislý MSn protokol na Orbitrap ID-X výrazně rozšiřuje schopnost identifikace struktury flavonoidů z přírodních vzorků. Díky automatizované metodě a pokročilému datovému zpracování lze dosáhnout dvojnásobného počtu anotací s vyšší jistotou.

Reference

1. Aritam M.; Suwa K. Search extension transforms Wiki into a relational system: A case for flavonoid metabolite database. BioData Mining 2008, 1, 7.