Determining Wine Authenticity: A Metabolomics Analysis Using UHPLC ESI/Q-TOF MS

Význam tématu

Metabolická analýza vína pomocí UHPLC-ESI-Q-TOF MS nabízí pokročilý nástroj pro zajištění kvality a pravosti vín. Různé odrůdy hroznů, podmínky pěstování, kvasné procesy a stárnutí vedou k unikátním směsím metabolitů, které lze využít k odlišení geografického původu a odhalení podvodů.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout necílený metabolomický přístup k profilování vín z Francie a Číny a identifikovat charakteristické markery, které umožní:

• rozeznat vína z různých francouzských chateaux,
• odlišit čínská vína od francouzských,
• ověřit pravost vzorků s neznámým původem.

Použitá metodika a instrumentace

Pro analýzu byla použita ultra vysokotlaká kapalinová chromatografie (Agilent 1290 Infinity) spojená s přesnou ESI-Q-TOF hmotnostní spektrometrií (Agilent 6530). Klíčové kroky:

• příprava vzorků: filtrace na 0,22 µm, gradientní UHPLC eluce, MS detekce full scan,
• zpracování dat: nekončící molekulární extrakce (MFE) v MassHunter Qualitative Analysis, export do .cef,
• chemometrie: alignment, filtrování (min. výskyt 60 %, CV <50 %), ANOVA (p<0,01), fold change (FC>2) v Mass Profiler Professional,
• multivariační analýzy: PCA a tvorba PLS-DA modelu, cílená MS/MS pro identifikaci markerů.

Hlavní výsledky a diskuse

Opakovatelnost chromatografických šarží dosáhla RSD <0,5 % a mass accuracy <5 ppm. Z původních ~32 000 (pozitivní ionizace) a ~43 000 (negativní ionizace) entit bylo po chemometrickém filtrování vybráno 55 významných markerů. Extrahované iontové chromatogramy potvrdily rozdílnou hladinu těchto markerů mezi čtyřmi francouzskými chateaux. PCA analýza jasně oddělila jednotlivé skupiny a odlišila čínská vína od francouzských. Neoznačený vzorek se ukázal blíže čínským vínům, přestože byl prezentován jako francouzský. PLS-DA model dosáhl 100% předpovědní přesnosti s průměrnou důvěrou ~78 %. Cílená MS/MS a Molekulární strukturní korelace navrhly pro vybrané markery struktury s vysokou kompatibilitou (>90 %).

Přínosy a praktické využití metody

Metodika umožňuje spolehlivou autentizaci a kontrolu kvality vín. Lze ji využít v celní a tržní inspekci k odhalení falšovaných či nesprávně deklarovaných produktů. Workflow je aplikovatelné i na jiné potravinářské a farmaceutické matricie pro detekci chemických fingerprintů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Pro zvýšení spolehlivosti je vhodné rozšířit databázi referenčních vzorků a markerů. Integrace pokročilých strojového učení a deep learningu by mohla zlepšit klasifikační modely. Cílené kvantitativní metody a další omické přístupy (např. lipidomika) mohou dále obohatit profilování a identifikaci biomarkerů.

Závěr

Studie potvrdila, že kombinace UHPLC-ESI-Q-TOF MS a multivariační chemometrie je účinným nástrojem pro metabolické profilování a autentizaci vín. Identifikované markery jednoznačně rozlišují geografický původ a umožňují vytvořit modely s vynikající predikční schopností. Další rozšíření referenčního souboru a nástrojů pro identifikaci posílí aplikaci metody v průmyslové praxi.

Reference

1. Vaclavik L., Lacina O., Hajslova J., Zeigenbaum J. Analytica Chimica Acta, 2011, 685, 45.
2. Cuadros-Inostroza A., Giavalisco P., Hummel J. et al. Analytical Chemistry, 2010, 82, 3573–3580.
3. Mandel F. ASMS 2011 Poster WP-222.