Ultrahigh-Performance Supercritical Fluid Chromatography−Multimodal Ionization−Tandem Mass Spectrometry as a Universal Tool for the Analysis of Small Molecules in Complex Plant Extracts

Význam tématu

Analýza rostlinných extraktů je náročná vzhledem ke stovkám tisíc různých primárních a sekundárních metabolitů s rozdílnou polaritou a složitostí. Optimální separace a detekce terpenů, fenolických i polárních flavonoidů vyžaduje obvykle kombinaci GC a LC metod.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem byla tvorba univerzálního dvouinjekčního UHPSFC–MS/MS postupu umožňujícího bez manuálního zásahu na jednom přístroji v jedné sekvenci analyzovat malé lipofilní i polární sloučeniny v komplexních rostlinných extraktech.

Použitá metodika a instrumentace

• UHPSFC systém Waters Acquity UPC2 s kolónami 150 × 3,0 mm PGC (2,7 µm) pro terpeny a 50 × 3,0 mm diol (1,7 µm) pro flavonoidy a kyseliny.
• Mobilní fáze: CO₂ s gradientem methanolu (a 5 % vody) a tlakový regulátor (10,3–22,8 MPa).
• Ionizace: multimodální ESCi (ESI/APCI), ESI, APCI, UniSpray; MS/MS detekce na Xevo TQ-XS (SRM).

Hlavní výsledky a diskuse

• Metoda 1: 7,5 min, PGC, baseline separace 17 terpenů (vč. izobarických párů linalool–citronellal, citronellol–menthol).
• Metoda 2: 15,5 min, diol, separace 20 fenolických a terpenoidních kyselin a 23 flavonoidů, oddělení epimerů a glykozidů.
• Optimalizace ionizace DoE: APCI nejcitlivější pro lipofilní terpeny, ESI/US vhodné pro flavonoidy, multimodální ESCi kompromisní pro obě skupiny.
• Kvantitativně LLOQ 0,01–1 ng/mL (metoda 1), 0,5–20 ng/mL (metoda 2), RSD tR <1,5 %, RSD ploch <10 %.
• Aplikace na SFE extrakt Eucalyptus: převaha terpenoidních kyselin, významné zastoupení rutin, kvercetinu a dalších fenolických sloučenin.

Přínosy a praktické využití metody

• Eliminace nutnosti kombinovat GC a LC metody, vysoká propustnost a selektivita.
• Plně automatizovaný dvouinjekční režim na jednom UHPSFC–MS přístroji.
• Široké uplatnění v QA/QC, farmaceutickém výzkumu a analýze přírodních extraktů.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Vývoj univerzálních stacionárních fází pro ještě širší spektrum sloučenin.
• Integrace multimodálních ionizátorů spojujících SFC, LC a GC ionizaci.
• Přechod na 2D-SFC a online SFE–UHPSFC–MS pro plně automatizované workflow.

Závěr

Dvouinjekční UHPSFC–ESI/ESCi–MS/MS postup prokazuje proveditelnost univerzální analýzy malých molekul v komplexních rostlinných extraktech s vysokou selektivitou, citlivostí i propustností.

Reference

1. Ganzera M.; Zwerger M. Trends Anal. Chem. 2021, 145, 116463.
2. Ganzera M.; Sturm S. J. Pharm. Biomed. Anal. 2018, 147, 211.
3. Zhu M. Z.; Chen G. L.; Wu J. L. et al. Phytochem. Anal. 2018, 29(4), 365.
4. Pilarová V.; Plachká K.; Svec F.; Nováková L. Trends Anal. Chem. 2019, 112, 212.
5. Si-Hung L.; Bamba T. TrAC Trends Anal. Chem. 2022, 149, 116550.
6. Si-Hung L.; Bamba T. Anal. Sci. Adv. 2021, 2(1), 47.
7. Tong D.; Bartle K. D.; Clifford A. A. J. Microcolumn Sep. 1994, 6, 249.
8. Tong D.; Bartle K. D.; Clifford A. A. J. Chromatogr. A 1995, 703, 17.
9. Lesellier E.; West C. J. Sep. Sci. 2022, 45(1), 382.
10. Pauk V.; Krejci M.; Lemr K. Anal. Chim. Acta 2021, 1157, 338401.
11. Molineau J.; Hamel Y.; Hideux M. et al. J. Chromatogr. A 2021, 1658, 462631.
12. Losacco G. L. et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61(45), e202208854.
13. Si-Hung L.; Izumi Y.; Bamba T. Anal. Chim. Acta 2023, 1240, 340741.
14. Gazárková T.; Plachká K.; Svec F.; Nováková L. Trends Anal. Chem. 2022, 149, 116544.
15. Guillarme D.; Desfontaine V.; Heinisch S.; Veuthey J. L. J. Chromatogr. B 2018, 1083, 160.
16. Socas-Rodriguez B. et al. Anal. Chem. 2022, 94(7), 3065.
17. Parr M. K.; Wust B.; Teubel J.; Joseph J. F. J. Chromatogr. B 2018, 1091, 67.
18. Falev D. I. et al. Pharmaceuticals 2022, 15, 629.
19. Zoccali M.; Giuffrida D.; Salafia F. et al. Food Chem. 2021, 334, 127595.
20. Zoccali M.; Arigò A.; Russo M. et al. Food Anal. Methods 2018, 11(11), 3257.
21. Duval J.; Colas C.; Bonnet P.; Lesellier E. J. Chromatogr. A 2019, 1596, 199.
22. Fujito Y.; Hayakawa Y.; Bamba T. J. Chromatogr. A 2020, 1626, 461363.
23. Santerre C.; Delannay E.; Franco P. et al. Separations 2022, 9(7), 183.
24. Pauk V.; Lemr K. J. Sep. Sci. 2020, 43(6), 1190.
25. Mullin L.; Burgess J. A.; Jogsten I. E.; Geng D.; Aubin A. Anal. Methods 2015, 7(7), 2950.
26. Ciclet O.; Barron D.; Bajic S. et al. J. Chromatogr. B 2018, 1083, 1.
27. Lubin A.; Bajic S.; Cabooter D. et al. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2017, 28(2), 286.