Widely targeted metabolomics of hydrophilic compounds in wine using two LC-MS/MS methods: Comparison of different types and producing regions

Význam tématu

Analýza hydrofilních metabolitů ve víně poskytuje klíčové informace o chuťových vlastnostech, aromatu a kvalitě produktu. Široce cílená metabolomika založená na LC-MS/MS umožňuje komplexní profilaci biologicky aktivních sloučenin, optimalizaci výrobních procesů a hledání funkčních složek ve víně.

Cíle a přehled studie / článku

Hlavním cílem bylo porovnat dva přístupy LC-MS/MS pro analýzu krátkých mastných kyselin, organických kyselin a dalších hydrofilních metabolitů ve šesti červených vínech z různých pěstitelských oblastí. Dále se hodnotil vliv nově vyvinuté ionizační jednotky IonFocus Unit na citlivost měření.

Použitá metodika a instrumentace

Pro analýzu krátkých mastných a organických kyselin proběhla derivatizace 3-nitrofenylhydrazinem, centrifugace, filtrace a následná UHPLC-MS/MS (Nexera X3, kolona Mastro C18, LCMS-8060).
Pro detekci 97 hydrofilních metabolit byly vzorky ředěny vodou, analyzovány na UHPLC Nexera X2 s kolonou Discovery HS F5 a hmotnostním spektrometru LCMS-8060NX vybaveném IonFocus Unit. Data byla vyhodnocena v režimu MRM a následně zpracována multivariační analýzou PCA (SIMCA 16).

Instrumentace

• UHPLC Nexera X3 a Nexera X2
• Hmotnostní spektrometry LCMS-8060 a LCMS-8060NX
• IonFocus Unit pro zlepšení citlivosti a robustnosti ionizace
• Kolony Mastro C18 (150×2,0 mm, 3 μm) a Discovery HS F5 (150×2,1 mm, 3 μm)

Hlavní výsledky a diskuse

Optimalizace IonFocus Unit ukázala nejlepší signály při nastavení fokusačního napětí ±2 kV, což významně zlepšilo citlivost bez zvýšení smyčkového šumu. V analýze krátkých mastných a organických kyselin bylo detekováno 6 mastných a 14 organických kyselin. PCA odlišila francouzská, americká a chilská/australská vína podle profilu kyselin: francouzská vína obsahovala více jantarové a vinné kyseliny, americká více jablečné a pyrohroznové, chilská a australská pak vykazovala podobné charakteristiky. Poměr kyseliny jablečné a mléčné potvrzuje intenzivnější malolaktickou fermentaci ve francouzských vínech.
Analýza 97 hydrofilních metabolitů odhalila detekci 60 sloučenin, převážně aminokyselin, organických kyselin a nukleotidových prekurzorů. PCA podle odrůd ukázala, že Cabernet Sauvignon a Merlot jsou obohaceny o prolin a 4-hydroxyprolin, Merlot dále vykazoval zvýšené hladiny fenylalaninu, leucinu a lysinu a Pinot Noir měl vyšší obsah alaninu.

Přínosy a praktické využití metody

• Komplexní profilace metabolitů umožňuje odlišení vín podle odrůd i regionu původu.
• Zvýšená citlivost a robustnost měření usnadňuje rutinní použití v laboratořích zaměřených na QA/QC a výzkum.
• Informace o poměru organických kyselin a aminokyselin napomáhají řízení fermentačního procesu a optimalizaci senzorických vlastností vína.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se širší integrace metabolomiky s dalšími omickými přístupy (proteomika, genomika), využití vysokorozlišovacích technologií (HRMS, IMS) a pokročilých algoritmů strojového učení pro přesnější klasifikaci vína. Dále se rozvíjí standardizace databází metabolitů a vývoj vysoce propustných platforem pro real-time monitoring kvality.

Závěr

Kombinace nového IonFocus Unit s široce cílenou LC-MS/MS metodikou se ukázala jako spolehlivý nástroj pro hlubokou charakterizaci hydrofilních metabolit ve víně. Metoda efektivně diferencuje vína podle pěstitelské oblasti i odrůdy a nabízí přidanou hodnotu pro kontrolu výrobního procesu a zlepšení kvality produktů.

Reference

• Yamada Y., Hattori T., Watanabe J., Iida J. Widely targeted metabolomics of hydrophilic compounds in wine using two LC-MS/MS methods: Comparison of different types and producing regions. MP-421, Shimadzu Techno-Research & Shimadzu Corporation.