Unparalleled Multi-Factor Authentication Mass Spectrometry of Complex Natural Products Utilizing UPLC and Ion Mobility

Význam tématu

Profilování flavonoidů a dalších sekundárních metabolitů v přírodních produktech je klíčové pro autenticitu i kvalitu výživových doplňků a léčiv. Kombinace UPLC, iontové mobility a high resolution MS poskytuje víceúrovňovou identifikaci a řeší složitost matric, která brání standardním metodám.

Cíle a přehled studie / článku

Hlavním cílem je vyvinout negativně ionizující multifaktorovou knihovnu přírodních produktů založenou na metrice retention time, CCS, přesné hmotnosti prekurzorů i fragmentů a ověřit její robustnost na extraktu zeleného čaje. Studie demonstruje schopnost odlišit izomerické a strukturně podobné sloučeniny.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorek zeleného čaje byl extrahován methanol vodou a analyzován na UPLC kolóně BEH C18 1,7 µm při gradientu formiová kyselina voda a acetonitril a průtoku 0,75 ml min 1. Ionizace probíhala v režimu ESI negativní, sběr dat v režimu HDMSE s rozlišením ToF 20000 FWHM a IM rozlišením cca 40 Ω/ΔΩ. Knihovna byla sestavena ze 299 standardů, naměřených v triplikátu, zahrnujících adukty, drift time a fragmenty.

Použitá instrumentace

• SYNAPT G2 Si QToF
• ACQUITY UPLC I Class PLUS System
• ACQUITY UPLC BEH C18, 100 × 2,1 mm, 1,7 µm
• MassLynx Software v4.1
• UNIFI Scientific Information System v1.92

Hlavní výsledky a diskuse

Kombinovaný přístup UPLC IM MS významně rozšiřuje kapacitu rozlišení a usnadňuje dekonvoluci koelujících analyzátů. Green tea extract prokázal identifikaci 46 flavonoidů a souvisejících markerů s přesností hmotnosti ~3 ppm a CCS delta <1 %. Izomerní páry homoorientin orientin a vitexin isovitexin byly detekovány v negativním módu a potvrzeny charakteristickými drift times i fragmentačními spektry. Fortifikace extraktu sedmi standardy potvrdila selektivitu knihovny. Opakovatelnost CCS metriky byla prokázána po pěti měsících s odchylkou pod 1 %.

Přínosy a praktické využití metody

• Univerzální víceúrovňová autentifikace rostlinných extraktů
• Redukce falešných pozitiv díky CCS doplňku k hmotnostním měřením
• Zrychlení vývoje metod a snížení nákladů na standardy
• Retrospektivní analýza bez nutnosti opakovaných injekcí

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozvoj databází CCS pro další třídy látek jako lipidy, mykotoxiny či veterinární drogy otevře nové aplikační oblasti. Kombinace pozitivního a negativního módu může vytvořit fingerprint pro jasnou identifikaci složitých směsí. Technologie IMS se může prosadit v online monitoringu kvality potravin a pozůstatkových screeningových protokolech.

Závěr

Prokázaná platforma UPLC IM MS s UNIFI knihovnami nabízí vysokou selektivitu a robustnost při analýze složitých přírodních extraktů. Integrované CCS hodnoty rozšiřují identifikační jistotu izomerů a známých neznámých látek, což posiluje schopnost provádět kvalitativní profilování při zachování vysoké průchodnosti.

Reference

• 1 Stobiecki M Phytochemistry 2000 54 237–256
• 2 Zucolotto SM Fagundes C Reginatto FH et al Phytochem Anal 2012 23 232–239
• 3 Pringle SD Giles K Wildgoose JL Int J Mass Spectrom 2007 26 1–12
• 4 Giles K Pringle SD Worthington KR Rapid Commun Mass Spectrom 2004 18 2401
• 5 Chalet C Hollebrands B Janssen P Anal Bioanal Chem 2018 410 471–482
• 6 Goscinny S McCullagh M Far F Anal Bioanal Chem 2019
• 7 Paglia G Williams JP Menikarachchi L Anal Chem 2014 86 3985–3993
• 8 Paglia G Angel P Williams JP Anal Chem 2015 87 1137–1144
• 9 Righetti L Fenclova M DallAsta C Food Chem 2018 245 768–774
• 10 Righetti L Bergmann A Galaverna G Anal Chim Acta 2018 1014 50–57
• 11 Lipok C Hippler J Schmitz OJ J Chromatogr A 2018 1536 50–57
• 12 McCullagh M Douce D Van Hoeck E Anal Chem 2018 90 4585–4595
• 13 Bauer A Kuballa J Rohn S J Sep Sci 2018 41 2178–2187
• 14 Hernández-Mesa M Le Bizec P Monteau F Anal Chem 2018 90 4616–4625
• 15 Gallagher R Pattison C Pickup K McCullagh M Douce D Proc ASMS 2014
• 16 McCullagh M Pereira CAM Yariwake JH Phytochem Anal 2019
• 17 McCullagh M Giles K Palmer M Anal Chim Acta 2019
• 18 Fasciotti M Sanvido GB Santos VG J Mass Spectrom 2012 47 1643–1647
• 19 Ahonen L Fasciotti M Gennasa GB J Chromatogr A 2013 1310 133–137
• 20 Goshawk J Barknowitz G McCullagh M Proc ASMS 2019
• 21 McCullagh M Mortishire-Smith R Goshawk J Waters App Note 2019
• 22 McCullagh M Mortishire-Smith R Goshawk J Waters App Note 2019
• 23 Engelhardt UH Finger A Kuhr S Z Lebensm Unters Forsch 1993 197 239–244
• 24 Sakamoto Y Agr Biol Chem 1967 31 1029–1034