Multi-mycotoxin Screening and Quantitation Using UHPLC, High Resolution and Accurate Mass

Význam tématu

Kontaminace piv mykotoxiny představuje významný zdravotní a ekonomický problém. Mikotoxiny, sekundární metabolity plísní rodu Fusarium, Alternaria, Aspergillus, Penicillium či Claviceps, se šíří do ječmene a následně do výsledného piva. Díky vysoké spotřebě piva v populaci je nutné tyto toxiny účinně monitorovat, aby byla zaručena bezpečnost potravin a ochrana spotřebitelů.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo vyvinout univerzální, rychlou a citlivou metodu pro současné stanovení 32 mikotoxinů v pivních vzorcích. Metoda kombinuje jednoduchou extrakci vzorku, ultra vysokotlakou kapalinovou chromatografii (UHPLC) a detekci plného spektra pomocí vysokorozlišovacího Orbitrap™ hmotového analyzátoru.

Použitá metodika a instrumentace

Pro přípravu vzorku stačilo odplynit 4 mL piva, přidat 16 mL acetonitrilu, protřepat, odstředit a supernatant vysušit. Suchý zbytek se znovu rozpuštěl v methanol-voda (50:50, v/v) a mikrofiltrací (0,2 µm) se chránil kolona UHPLC.

Ultrarychlá chromatografie a detekce:

• UHPLC systém Thermo Scientific Accela
• Kolona Hypersil GOLD aQ (100 × 2,1 mm, 1,9 µm)
• Mobilní fáze A: 5 mM NH4COOH ve vodě, B: methanol, průtok 500 µL/min, teplota 40 °C
• Gradient: 5 % B → 95 % B → 5 % B během 18 min
• MS systém Thermo Scientific Exactive Orbitrap
• Ionizace APCI: vaporizer 250 °C, kapilára 250 °C, napětí +60/–50 V
• Rozlišení až 100 000 FWHM, scan 100–1000 m/z

Hlavní výsledky a diskuse

Volba ionizace APCI místo ESI vedla až ke 1200 % zlepšení detekovatelnosti pro klíčové Fusarium toxiny (DON, DON-3-glukosid aj.). Vyšší rozlišovací síla (50 000–100 000 FWHM) umožnila užití úzkého extrakčního okna ±5 ppm, čímž se snížily problémy s izobarickými rušivými signály. Nízké kalibrační limity (LCL 0,5–60 µg/L) a vysoké recoveries (92–124 %) potvrzují spolehlivost metody. Matricový vliv (SSE 63–112 %) byl kompenzován kalibrací v matrici.

Přínosy a praktické využití metody

Nová metoda nabízí:

• Rychlou a úspornou přípravu vzorku
• Možnost retrospektivní analýzy archivovaných dat
• Komplexní screening 32 mikotoxinů v jediném běhu
• Vysokou citlivost a selektivitu vhodnou pro rutinní kontrolu piva i dalších potravinářských vzorků

Budoucí trendy a možnosti využití

Další vývoj může směřovat k:

• Automatizaci přípravy vzorků a miniaturizaci
• Rozšíření metodiky na nové matrice (jemné obiloviny, krmiva)
• Integraci vysokorozlišovacích dat s pokročilou datovou analýzou a umělou inteligencí
• Vyššímu rozlišení a simultánnímu kvantitativnímu sledování dalších škodlivých látek

Závěr

UHPLC-Orbitrap-MS v APCI režimu představuje robustní a univerzální přístup ke komplexnímu sledování mikotoxinů v pivě. Kombinace vysoké rychlosti, citlivosti a selektivity umožňuje spolehlivou rutinní kontrolu a retrospektivní data mining bez nutnosti interní kalibrace masové osy.

Reference

1. Medina A. a kol. Int J Food Microbiol 2006, 108(2), 196.
2. Scott P.M. J AOAC Int 1996, 79(4), 875.
3. Schwarz P.B., Hill N.S., Rottinghaus G.E. J Am Soc Brewing Chemists 2007, 65(1), 1.
4. Kostelanská M. a kol. J Agr Food Chem 2009, 57(8), 3187.
5. Kellmann M. a kol. J Am Soc Mass Spectrom 2009, 20(8), 1464.
6. Zachariášová M. a kol. Anal Chim Acta 2010, 662, 51.
7. Makarov A., Scigelova M. J Chromatogr A (přijato), DOI:10.1016/j.chroma.2010.02.022