Determination of pyrrolizidine alkaloids in plant material using SFC-MS/MS

Význam tématu

Analýza pyrrolizidinových alkaloidů (PA) je klíčová pro zajištění bezpečnosti potravin, nápojů a rostlinných přípravků. Tyto přírodní sloučeniny z rodin Boraginaceae, Asteraceae a Fabaceae mohou být karcinogenní a hepatotoxické. Vyvinutá metoda využívající superkritickou fluidní chromatografii (SFC) spojenou s tandemovou hmotnostní spektrometrií (MS/MS) nabízí rychlou, citlivou a selektivní separaci PA, včetně složitých stereoizomerů.

Cíle a přehled studie / článku

Hlavním cílem bylo vyvinout analytickou metodu pro kvantifikaci 34 pyrrolizidinových alkaloidů a jejich N-oxidů v rostlinných matricích, zejména v čajových vzorcích. Klíčovým požadavkem byla separace stereoizomerů Lycopsaminu a Senecioninu pomocí chiralního kolonového materiálu a dosažení limitů kvantifikace na úrovni jednotek µg/kg s lineárním rozsahem až do 200 µg/kg.

Použitá metodika a instrumentace

Postup přípravy vzorku:

• Extrahování čajových vzorků dvakrát 0,05 M kyselinou sírovou za pomoci sonikace.
• Úprava pH extraktu zásaditou reakcí amoniakem a následné čištění pomocí SPE na C18 kartuši.
• Eluce PA metanolovým roztokem s 2,5 % NH4OH, sušení dusíkem a rekonstituce v methanolu.

SFC chromatografie:

• Zařízení: Nexera UC (Shimadzu).
• Kolona: CHIRALPAK IG-3 (0,3 × 10 cm, 3 µm).
• Mobilní fáze: superkritický CO2 s modifikátorem (50 mM ammonium formiátu v methanolu) a kyselým make-up tokem.
• Flow rate 1 mL/min, teplota kolony 35 °C, BPR 100 bar při 50 °C.
• 8min ternární gradient optimalizovaný pro stereoizomery.

MS/MS detekce:

• LCMS-8060 (Shimadzu), ESI positive.
• Optimální plyny a teploty (interface 400 °C, DL 300 °C, heat block 500 °C).
• CID plyn 270 kPa, napětí 1 kV.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda dosáhla baseline separace 34 PA včetně 5 stereoizomerů Lycopsaminu a 2 Senecioninu během 8 minut. Lineární kalibrace v rozsahu 0,5–200 µg/kg vykázala r² > 0,99 a S/N > 10 pro LLOQ. Aplikace na 10 komerčních čajových vzorků ukázala přítomnost PA v 4 vzorcích: Europine, Heliotrine a Lasiocarpine s N-oxidy v jednom vzorku a Lycopsamin, Echinatin s příbuznými N-oxidy ve třech vzorcích.

Přínosy a praktické využití metody

Nová SFC-MS/MS metoda nabízí rychlou analýzu s vysokou selektivitou stereoizomerů bez nutnosti prodloužených LC běhů. Díky miniaturizaci elučního objemu a výměně organických fázi je metoda šetrnější k životnímu prostředí. Metoda je vhodná pro rutinní monitoring PA v potravinách, nápojích i farmaceutických výrobcích.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávané směry vývoje:

• Rozšíření metody na další matice (byliny, doplňky stravy).
• Automatizované online SPE-SFC řešení pro zvýšení průchodnosti laboratoře.
• Integrace chemometrických přístupů pro identifikaci nových alkaloidů.
• Využití zelených rozpouštědel a optimalizace spotřeby CO2.

Závěr

Vyvinutá SFC-MS/MS metoda umožňuje citlivou, rychlou a spolehlivou analýzu 34 pyrrolizidinových alkaloidů v rostlinných materiálech. Uplatní se v potravinářské a farmaceutické kontrole i v toxikologických studiích.

Reference

1. EFSA Journal 2017;15(7):4908: Risks for human health related to the presence of pyrrolizidine alkaloids in honey, tea, herbal infusions and food supplements.
2. Method description BfR-PA-Tee-2.0/2014: Determination of pyrrolizidine alkaloids in plant material using SPE-LC-MS/MS.