Food Metabolomics of Alcoholic Beverage Using Single-Quadrupole Mass Spectrometer — Oligosaccharide and Polysaccharide Profiling —

Význam tématu

V potravinářské chemii je detailní znalost složení sacharidů klíčová pro hodnocení kvality, chuťových vlastností a funkcionality nápojů. Profilování oligosacharidů a polysacharidů v alkoholických i nealkoholických pivech umožňuje sledovat suroviny, výrobní postupy a odlišnosti mezi jednotlivými vzorky. Moderní techniky vysokoúčinné kapalinové chromatografie spojené s hmotnostní spektrometrií (LC–MS) nabízejí vysokou citlivost a široký rozsah detekovaných molekul.

Cíle a přehled studie

Studie se zaměřila na komplexní analýzu oligosacharidů (DP1–DP10) a polysacharidů (až do DP36) v různých typech piv (lager, ale, maláta, speciální nové pivo) a nealkoholických variantách. Cílem bylo demonstrovat schopnost systému LCMS-2050 pro cílení i nekcílené profilování sacharidů, porovnat výsledky mezi vzorky a aplikovat multivariační metody pro výslednou diferenciaci.

Použitá metodika a instrumentace

ul

Chromatograf: Shimadzu Nexera™ XR HPLC s kolónou Shodex Asahipak NH2P-40 3E (250×3,0 mm, 4 μm), teplota 40 °C, objem injekce 5 μL.

Mobilní fáze: 2,5 mmol/L a 25 mmol/L roztok amonného hydrogen uhličitanu s acetonitrilem (10:90), gradient 70–40 % B v 25 min.

Systém MS: LCMS-2050 s DUIS™ duálním ionizačním zdrojem (ESI/APCI), negativní režim, SIM (40 dějů), rozsah m/z 2–2000.

Příprava vzorků: 10× ředění piv ultrapure vodou.

Hlavní výsledky a diskuse

Standardní směs maltooligosacharidů (G1–G10) byla detekována s lineární kalibrací (r2 ≥ 0,995) a detekčními limity v sub-nanogramovém rozsahu. V pivech s obsahem cukru se objevily až polynesení řetězce do 36 jednotek (DP36), zatímco ve „bezcukrových“ variantách byly oligosacharidy prakticky nedetekovatelné. Vícedimenzionální analýza (PCA) pomocí Multi-omics Analysis Package jasně rozlišila vzorky podle obsahu sladu a výrobních procesů. Heat mapa relativních obsahů podtrhla rozdíly mezi pivy i nealko nápoji.

Přínosy a praktické využití metody

ul

Vysoká citlivost na oligosacharidy a polysacharidy v širokém m/z rozsahu.

Jednodušší obsluha a nižší cena oproti triple kvadrupolovým systémům.

Možnost cílené i širokospektrální analýzy sacharidů v potravinářském výzkumu a QA/QC laboratořích.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozvoj uživatelsky přívětivých softwarových balíků pro vícerozměrnou statistickou analýzu a integraci s metabolomickými daty. Zároveň budou systémy LC–MS rozšiřovat své masové rozsahy a zvyšovat citlivost, což umožní detekci ještě vyšších oligosacharidů a komplexnější profiling v potravinách, nápojích a biotechnologiích.

Závěr

Systém LCMS-2050 se single kvadrupólem dokazal spolehlivě identifikovat a kvantifikovat oligo- a polysacharidy v různých typech piv s vysokou citlivostí. Jednoduchá obsluha a široký rozsah detekce z něj činí atraktivní nástroj pro potravinářskou metabolomiku. Implementace multivariační analýzy usnadňuje interpretaci dat a podporuje další aplikace v potravinářském i biotechnologickém výzkumu.