A non-targeted metabolomics approach for the investigation of honey adulteration by HRMS

Význam tématu

Med je bohatým zdrojem biologicky aktivních látek s antioxidačními a protizánětlivými účinky. Vysoká cena, nízká produkce a složité složení ale vedou k časté falšifikaci cukrovými sirupy, která podkopává důvěru spotřebitelů a ohrožuje kvalitu potraviny. Non-targeted metabolomika pomocí vysokorozlišující hmotnostní spektrometrie (HRMS) umožňuje komplexní screening medu bez předem definovaných markerů.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout rychlou a jednoduchou metodiku dilute-and-shoot UHPLC-HRMS pro detekci přídavku běžných cukrových sirupů do medu. Metoda kombinuje reverzní fázi a HILIC chromatografii s plnospektrálním a datově řízeným ddMS2 sběrem dat a neřízenou analýzou pomocí softwaru Compound Discoverer.

Použitá metodika a instrumentace

Vstupní vzorky: 1 g medu byl naředěn vodou a methanolem, protřesen, centrifugován a supernatant zředěn před injekcí.

• UHPLC: Thermo Scientific Vanquish Flex s Accucore aQ sloupcem (RP) a Accucore amide HILIC sloupcem.
• Mobilní fáze A/B: voda/methanol s 0,1% HCOOH (RP) a voda/acetonitril (HILIC) s gradienty optimalizovanými pro oligosacharidy i metabolity.
• HRMS: Orbitrap Exploris 240 s HESI ionizací, full MS–ddMS2 režim, rozlišení R=240 000, hmotnostní rozsahy m/z 100–1000 (RP) a 200–2000 (HILIC), efektivní přepínání polarity.
• Data processing: Xcalibur 4.4 a Compound Discoverer 3.2 s knihovnami mzCloud a ChemSpider, kritéria <5 ppm chyby, library score >65 %.

Hlavní výsledky a diskuse

Metodou bylo identifikováno přes 200 sloučenin: 97 cukerných oligo- a polysacharidů HILIC přístupem a 110 polyfenolů, aminokyselin a dalších metabolitů RP přístupem. Rozlišení R=240 000 zajistilo přesné rozpoznání signálů v celém rozsahu hmotností s více než 15 datovými body na špičku. Negativní polarita zvýšila citlivost pro některé metabolity až 4× a variabilita plochy signálu byla pod 8,5 %. PCA analýza jasně rozlišila čisté a ředěné vzorky medu podle distribuce markerů, jako jsou maltohexaosa (DP6) a maltohexadecaosa (DP16).

Přínosy a praktické využití metody

Vyvinutá non-targeted workflow nabízí vysokou citlivost a specifičnost bez složité extrakce vzorku. Umožňuje simultánní detekci cukrových sirupů i biologických markerů, potvrzení izomerů pomocí MS2 spektroskopie a podporuje retrospektivní vyhodnocení nových markerů. Metoda je vhodná pro kontrolu kvality, QA/QC laboratoře a regulační instituce.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření metodiky o sledování geografického a botanického původu medu, integraci s izotopovým značením (IRMS) a využití strojového učení pro datovou analýzu. Dále je možné vyvinout kvantitativní verzi metody pro přesné stanovení podílů adulterace a zavedení on-line monitoringových systémů.

Závěr

Non-targeted UHPLC-HRMS workflow kombinované s Compound Discoverer poskytuje robustní a univerzální nástroj pro odhalování ředění medu cukrovými sirupy a současně umožňuje detailní profilaci přirozených metabolitů. Metoda přispívá ke zvýšení důvěry v kvalitu medu a efektivní ochraně spotřebitele.

Reference

1. Samarghandian S., Farkhondeh T., Samini F. Pharmacogn. Res. 2017;9(2):121–127.
2. Al-Waili NS, Salom K, Al-Ghamdi AA. Sci. World J. 2011;11:766–787.
3. Du B. et al. J. Agric. Food Chem. 2015;63(29):6614–6623.
4. Thermo Fisher Scientific. Application Note 65147: MS Q Exactive Orbitrap scan modes; 2022.