Comprehensive non-targeted chemical fingerprinting of coffee silverskin extracts with MRMS

Význam tématu

Recyklace vedlejšího produktu z pražení kávy, tzv. silverskin, otevírá možnost zhodnocení bohatého zdroje polyfenolů, melanoidů a dalších biologicky aktivních látek. Namísto likvidace může tento materiál sloužit jako cenná surovina pro farmaceutický, kosmetický či potravinářský průmysl.

Cíle a přehled studie

Cílem práce bylo provést komplexní netargetované chemické otisky (fingerprinting) extraktů kávového silverskinu za použití ultravysoce rozlišené magnetické rezonance hmotnostní spektrometrie (MRMS). Otestovaných bylo devět různého polarity rozpouštědel získaných soxhletovou extrakcí, aby se zjistilo, jaký profil sloučenin lze každým rozpouštědlem efektivně izolovat.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky silverskinových pelet připravených Meira roastery podstoupily kontinuální Soxhletovu extrakci v rozpouštědlech: chloroform, dichlormethan, hexan, toluen, aceton, acetonitril, methanol, ethanol a voda. Získané extrakty byly zředěny pro pozitronní APPI (metanol/toluen 10:1) a negativní ESI (methanol), injektovány do Bruker Solarix 12T XR MRMS vybaveného dynamicky harmonizovanou ICR buňkou. DataAnal­ysis 5.0 a MetaboScape 5.0 s CompoundCrawler databází sloužily pro kalibraci, vyhledání elementárních vzorců (ppm ≤0,8) a strukturální anotace.

Hlavní výsledky a diskuse

APPI v pozitivním módu odhalila cca 2200 signálů, zejména alkaloidy (kofein, trigonellin), diterpeny (cafestol, kahweol), fenolické kyseliny a dusíkaté heterocykly. ESI v negativním módu detekovala až 4600 složek včetně chlorogenických esterů, mastných kyselin (linolová, palmitová, olejová, arachidová) a sacharidů. PCA analýza ukázala jasné rozdělení extraktů podle polarity rozpouštědel, přičemž voda tvoří samostatnou klastr.

Přínosy a praktické využití metody

• Netargetovaný MRMS fingerprinting umožňuje během jediné analýzy detekci stovek až tisíců metabolitů.
• Minimální příprava vzorku a vysoká rychlost měření zkracují dobu analýzy.
• Rozbor různých rozpouštědel pomáhá cíleně izolovat specifické skupiny bioaktivních látek.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace dalších ionizačních technik a doplňkových metod (MS/MS, kolizní rozklad) pro hlubší strukturální identifikaci.
• Škálování extrakce pro průmyslové aplikace v kosmetice, farmacii a potravinářství.
• Vývoj standardizovaných procesů pro izolaci melanoidů a polyfenolů jako funkčních aditiv.
• Možnosti využití silverskinových extraktů jako přírodních konzervantů, antioxidačních a antifungálních prostředků.

Závěr

Ultravysoce rozlišená MRMS metoda prokázala široké možnosti netargetovaného chemického fingerprintingu kávového silverskinu. Kombinace různých rozpouštědel a ionizačních režimů poskytuje komplexní obraz složení, podporující další rozvoj revalorizačních strategií pro průmyslové i výzkumné účely.

Reference

1. Grosso G, Godos J, Galvano F, Giovannucci EL (2017). Coffee, Caffeine, and Health Outcomes: An Umbrella Review. Annu. Rev. Nutr., 37, 131–156.
2. International Coffee Organization (2019). Global Production Statistics.
3. Narita Y, Inouye K (2014). Degradation Kinetics of Chlorogenic Acid at Various pH Values and Effects of Ascorbic Acid and Epigallocatechin Gallate. Food Res. Int., 61, 16–22.
4. Toschi TG et al. (2014). Coffee Silverskin: Characterization, Possible Uses, and Safety Aspects. J. Agric. Food Chem., 62, 10836–10844.
5. Bessada SMF, Alves RC, Oliveira MBPP (2018). Coffee Silverskin: A Review on Potential Cosmetic Applications. Cosmetics, 5, 5.
6. Tores de la Cruz S et al. (2019). An Assessment of the Bioactivity of Coffee Silverskin Melanoidins. Foods, 8, 68.
7. Barbero-López A et al. (2020). Revalorization of Coffee Silverskin as a Potential Feedstock for Antifungal Chemicals in Wood Preservation. Int. Biodeterior Biodegradation, in press.