Profiling of oligosaccharides and polysaccharides in alcoholic beverages using single quadrupole LC-MS

Význam tématu

Analýza oligosacharidů a polysacharidů v pivu je klíčová pro pochopení chuťových vlastností, stability pěny a celkové kvality produktu. Díky vzrůstajícímu zájmu o metabolomiku v potravinářství lze objektivně hodnotit složení nápojů a identifikovat potenciální funkční složky, které ovlivňují senzorické vjemy a technologický průběh výroby.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo vyvinout rychlou a citlivou metodu pro simultánní stanovení oligosacharidů a polysacharidů (až do 36 merů) v alkoholických a nealkoholických pivech pomocí jednoho kvadrupólového LC-MS přístroje. Autoři porovnali šest různých vzorků (různé pivní styly a nealkoholická piva) a zkoumali rozdíly ve složení formou profilování a multivariační analýzy.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky byly 10× naředěny vodou a analyzovány pomocí Nexera XR HPLC spojené s LCMS-2050 (jednokvadrupólový). Chromatografické podmínky zahrnovaly kolonu Shodex Asahipak NH2P-40 3E, gradient amonných roztoků a acetonitrilu, průtok 0,3 mL/min při 40 °C. MS detekce probíhala v negativním režimu ESI/APCI (DUIS™) ve formátu SIM (40 událostí). Pro vyhodnocení profilů byla použita hlavní komponentová analýza (PCA) v Multi-omics Analysis Package.

Použitá instrumentace

• Nexera XR HPLC systém
• LCMS-2050 jednokvadrupólový hmotnostní spektrometr
• Kolona Shodex Asahipak NH2P-40 3E (250 mm × 3,0 mm, 4,0 μm)
• Ionizace ESI/APCI (DUIS™), negativní mód
• Gradientní eluce amonných roztoků s acetonitrilem
• Software Multi-omics Analysis Package pro PCA

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda umožnila detekci oligosacharidů od glukózy (DP1) až po polysacharidy s průměrnou hmotností ~5855 Da (36 merů) jako trojnásobně nabité ionty. Profilování ukázalo:

• Piva A (lager) a B (ale) obsahují vysoké množství malto-oligosacharidů a glukózových polymerů typických pro slad.
• Low-malt pivo C vykazovalo nízký obsah sacharidů (4 detekované sloučeniny).
• Nealkoholické vzorky E a F mají odlišný profil: pivo E, připravené z dochuceného mladinového základu, obsahuje méně sacharidů než pivo F, kde zůstávají vyšší podíly glukózy a maltosy.
• PCA oddělila vzorky do dvou skupin: piva A + B vs. C + E, což odráží rozdíl v původu a výrobním postupu.

Přínosy a praktické využití metody

Navržená technika nabízí vysokou citlivost a široké kvantifikační rozmezí, které nelze dosáhnout konvenčními detektory RID nebo ELSD. Umožňuje komplexní kontrolu složení sacharidů pro:

• Kvalitu a jednotnost piva během výroby a skladování
• Vývoj nových pivních stylů a bezalkoholických variant
• Rychlou diagnostiku případných výrobních odchylek

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj lze očekávat v oblasti:

• Kvantitativního metabolomického sledování více typů makromolekul v potravinách
• Integrace s vysokorozlišovacím hmotnostním spektrem pro detailní strukturální analýzy
• Online a in‐line monitorování procesů fermentace
• Rozšíření aplikace do jiných nápojů a potravinářských produktů

Závěr

Vyvinutá metoda pro simultánní analýzu oligosacharidů a polysacharidů pomocí jednoho kvadrupólového LC-MS prokázala svou schopnost citlivě detekovat široké spektrum sacharidů v různých typech piv. Profilování odhalilo rozdíly v sacharidových profilech související s technologickými postupy a typem piva, což otevírá cestu k precizní kontrole kvality a novým aplikacím v potravinářské analýze.