Black Pepper Authenticity Analysis Workflow with LC-QTOF and Novel Software Solution

Význam tématu

Autentizace černého pepře je klíčová pro zajištění kvality a ochranu spotřebitele před podvody souvisejícími s geografickým původem a možnou falšovacími praktikami. Komplexní dodavatelské řetězce koření vytvářejí prostor pro finanční podvody, daňové úniky i nekalou konkurenci. Použití vysoce výkonné hmotnostní spektrometrie (HRMS) v kombinaci se sofistikovanou statistickou analýzou nabízí spolehlivou metodu pro odhalení rozdílů mezi vzorky z různých zemí původu.

Cíle a přehled studie

Studie měla za cíl:

• Optimalizovat workflow pro neřízenou (untargeted) analýzu metabolitového profilu černého pepře.
• Ověřit schopnost odlišit vzorky z pěti geografických oblastí (Vietnam, Kambodža, Indie, Indonésie, Brazílie).
• Zjednodušit složitý proces analýzy pomocí nového softwarového nástroje MassHunter Explorer 2.0.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky mletého pepře (20 mg) byly extrahovány metanol–vodní směsí (4:1) s vortexováním, otřesy a ultrazvukovou pomocí při 30 °C. Po odstředění a filtraci bylo supernatanty analyzováno na sestavě Agilent 1290 Infinity III LC spojené s Revident LC/Q-TOF MS.

Parametry chromatografie:

• Kolona: Agilent Zorbax Eclipse Plus C18 (2,1 × 150 mm, 1,8 μm), teplota 45 °C
• Mobilní fáze A: voda s 4,5 mM NH₄HCO₂, 0,5 mM NH₄F, 0,1 % HCO₂H; fáze B: methanol s identickými doplňky
• Gradient 0–24 min, průtok 0,4 mL/min, objem injekce 1 μL

MS parametry:

• Režim MS a iterativní AutoMS/MS pro rozšířené pokrytí fragmentace
• Akvizice 3 spektra/s pro MS i MS/MS, teplo nosného plynu 325 °C, tlak 35 psi

Hlavní výsledky a diskuse

Softwarový balík MassHunter Explorer 2.0 rozděluje analýzu do šesti kroků: import dat, hromadné uspořádání, extrakce signálů, normalizace, filtrování a statistika. Z počátečních 25 000 detekovaných sloučenin bylo po aplikaci filtrů (abundance, variabilita, frekvence) vybráno 6 000 skupin. Jednovýběrová ANOVA následovaná analýzou fold change odhalila 239 znaků s významnými rozdíly mezi geografickými skupinami. PCA prokázala jasné oddělení vzorků, přičemž Vietnam a Kambodža se ukázaly jako nejpodobnější kvůli blízkosti pěstování.

Integrace MS/MS identifikace umožnila doplnit přesnou hmotnost a izotopickou informaci o fragmentaci z knihoven. Pro sloučeniny bez přímé shody nástroj poskytuje export do SIRIUS CSI:FingerID a NIST MS Search pro podporu anotací.

Přínosy a praktické využití metody

Workflow zaručuje:

• Rychlé rozlišení geografického původu pepře pro kontrolu kvality a celní audit.
• Možnost integrace s externími databázemi pro rozšířenou identifikaci neznámých metabolitů.
• Snížení požadavků na expertní zásah díky průvodcovskému uživatelskému rozhraní.

Budoucí trendy a možnosti využití

Vývoj se zaměří na:

• Rozšíření databází referenčních spekt­r pro cílenou i necílenou analýzu jiných druhů koření a potravinových surovin.
• Automatizaci strojového učení pro vyšší přesnost klasifikace původu.
• Integraci do cloudových platforem pro sdílení a porovnávání dat mezi laboratořemi.

Závěr

Prezentované řešení kombinuje výkonné analytické přístroje s intuitivním softwarem, což zásadně urychluje a zpřesňuje autentizační analýzu černého pepře. Metoda je přenosná do dalších segmentů potravinářského průmyslu a nabízí robustní platformu pro boj proti podvodům.

Reference

1. Mialon N. a kol. Untargeted metabolomic approaches in food authenticity: A review that showcases biomarkers. Food Chemistry. 2022;398:133856.