Non-Targeted Screening of Lipophilic Marine Biotoxins by Liquid Chromatography – High-Resolution Mass Spectrometry

Význam tématu

Lipofilní mořské biotoxiny, produkované při algálních květech, se akumulují v mlžích a dalších plodech moře a představují významné ohrožení pro veřejné zdraví i komerční rybolov. Spolehlivé a efektivní screeningové metody umožňují včasné odhalení těchto toxinů a zajištění bezpečnosti potravin.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo vyvinout netargetovanou metodu pro screening lipofilních biotoxinů v mořských organismech pomocí kapalinové chromatografie vysokého rozlišení spojené s Orbitrapovým hmotnostním spektrometrem (Thermo Scientific Exactive). Metoda byla optimalizována na standardní směsi toxinů a aplikována na referenční extrakt z mussel tissue.

Použitá metodika a instrumentace

Extrakce toxinů z mlžích tkání proběhla v několika krocích homogenizace v 80% metanolu, odstředění a sloučení supernatantů do konečného objemu 25 mL. Po filtru 0,45 µm následovala chromatografická separace na kolóně Hypersil GOLD C18 (2,1 × 100 mm, 1,9 µm) s mobilními fázemi A (0,1% kyseliny mravenčí ve vodě) a B (0,1% kyseliny mravenčí v 90% acetonitrilu), gradient 10–90% B za 2 min a doba běhu 6 min.
Hmotnostní spektrometr Exactive pracoval v režimu Orbitrap s rozlišením ~50 000 (scan rate 2 Hz), automatickým řízením iontové akumulace (AGC – balanced) a střídáním pozitivní a negativní polarity k dosažení optimální citlivosti pro různé třídy toxinů.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda umožnila baseline separaci osmi hlavních lipofilních toxinů (okadaová kyselina, dinofysistoxiny 1 a 2, pectenotoxin-2, azaspiracidy 1–3 a yessotoxin) během méně než 6 min. Přesnost měřených m/z byla <3 ppm a limity detekce se pohybovaly od 0,05 do 5,1 µg/L v závislosti na ionizaci. Aplikace na referenční vzorek mussel tissue prokázala úspěšnou detekci a kvantifikaci OA a DTX1 na úrovních ~4,1 µg/g a 0,58 µg/g. Nižší naměřené hodnoty v porovnání s certifikovanými jsou připisovány iontovému potlačení matricí.

Přínosy a praktické využití metody

• Netargetovaný screening umožňuje detekci neznámých nebo nově vzniklých toxinů.
• Rychlá analýza (do 6 min) zvyšuje laboratorní průtok a snižuje náklady.
• Vysoké rozlišení zajišťuje selektivitu bez nutnosti složitých MRM metod.
• Metoda je snadno rozšiřitelná o další analogie toxinů pouhým doplněním m/z seznamu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se integrace pokročilých softwarových nástrojů pro neřízené prohledávání dat a identifikaci neznámých struktur. Dále je perspektivní kombinace s iontovou mobilitou a vyššími rozlišeními Orbitrapu pro lepší oddělení izomerů. Metoda lze adaptovat na rutinní monitoring v rámci QA/QC programů a rozšířit na další třídy mořských a sladkovodních toxinů.

Závěr

Vyvinutý netargetovaný LC-HRMS screening na platformě Exactive nabízí rychlou, selektivní a citlivou alternativu tradičních MRM-metod pro detekci lipofilních mořských biotoxinů. Metoda zkracuje dobu analýzy, vyžaduje minimální úpravu pro nové analyty a poskytuje komplexní data pro rozsáhlý monitoring bezpečnosti mořských plodů.

Reference

1. McNabb P., Selwood A.I., Holland P.T. Multiresidue method for determination of algal toxins in shellfish. J AOAC Int 2005;88(3):761–772.
2. Fux E., McMillan D., Bire R., Hess P. Ultra-performance LC-MS method for lipophilic marine toxins. J Chromatogr A 2007;1157(1–2):273–280.
3. Gerssen A., Mulder P.P.J., McElhinney M.A., de Boer J. LC-MS/MS detection of marine lipophilic toxins. J Chromatogr A 2009;1216(9):1421–1430.
4. Grimalt S., Sancho J.V., Pozo O.J., Hernandez F. UHPLC–QqQ and Q-TOF in pesticide residue analysis. J Mass Spectrom 2010;45(4):421–436.
5. Krauss M., Singer H., Hollender J. LC–HRMS in environmental analysis: from target to unknowns. Anal Bioanal Chem 2010;397(3):943–951.
6. Kellmann M., Muenster H., Zomer P., Mol H. Full scan MS in residue analysis: required resolving power. J Am Soc Mass Spectrom 2009;20(8):1464–1476.
7. Blay P., Hui J.P.M., Chang J.S., Melanson J.E. Screening marine biotoxins by LC–HRMS. Anal Bioanal Chem 2011;400(2):577–585.
8. Gerssen A., Van Olst E.H.W., Mulder P.P.J., De Boer J. In-house validation of LC-MS/MS for lipophilic toxins with matrix-matched calibration. Anal Bioanal Chem 2010;397(7):3079–3088.