Identification and Fragmentation of Sucralose Using Accurate-Mass Q-TOF LC/MS and Molecular Structure Correlator Software

Význam tématu

Sucralóza je jedno z nejpoužívanějších nekalorických sladidel, které se v důsledku minimálního metabolismu člověka hromadí v odpadních i povrchových vodách. Její perzistence a potenciální toxicita pro vodní organismy vyžadují přesné analytické metody pro monitoring kvality vody.

Cíle a přehled studie / článku

Hlavním cílem bylo vyhodnotit použití Agilent 6540 Accurate-Mass Q-TOF LC/MS v kladném i záporném ESI módu pro jednoznačnou detekci a fragmentaci sucralózy ve vodách. Studie mapuje odezvu analyzovaného sloučeniny, popisuje fragmentační cesty a ukazuje přínos softwaru Molecular Structure Correlator (MSC) pro interpretaci MS/MS dat.

Použitá metodika a instrumentace

Příprava standardu sucralózy:

• Stock roztok 1 000 µg/mL v ultrapure vodě, uchováván při –18 °C.
• Pracovní roztoky připraveny ředěním směsí vody a methanolu.

Chromatografie a hmotnostní spektrometrie:

• Agilent 1290 Infinity Binary LC System; kolona ZORBAX Eclipse Plus C18 (50 × 2,1 mm, 1,8 µm), 25 °C, průtok 0,4 mL/min.
• Mobilní fáze A: acetonitril, B: 0,1 % kyselina mravenčí ve vodě; lineární gradient 10→100 % A za 10 min.
• Agilent 6540 Accurate-Mass Q-TOF s Jet Stream ESI, MS rozsah 30–1 000 m/z, fragmentor 190 V, skimmer 65 V.
• MS/MS izolace ~4 m/z, kolizní energie 10, 20 a 40 eV, správa dat v MassHunter Workstation a MSC.

Hlavní výsledky a diskuse

V kladném ESI módu sucralóza tvoří silný sodný adukt [M+Na]+ (m/z 419,0038), který je snadno fragmentován migrací sodíku na oba sacharidové segmenty, produkující charakteristické fragmenty m/z 221,0187 a 238,9848. V záporném módu vzniká deprotonovaný ion [M–H]– (m/z 395,0073) a hlavní fragment po ztrátě HCl (m/z 359,0306). Intenzita signálu v kladném módu byla přibližně dvojnásobná oproti zápornému, avšak poměr signál/šum byl mírně lepší ve směru záporném díky nižšímu pozadí. Software MSC umožnil spolehlivou korelaci přesných m/z fragmentů s navrženými strukturami a potvrzení fragmentačních schémat.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda Q-TOF LC/MS v kombinaci s MSC softwarem poskytuje vysokou selektivitu a důvěryhodnost při identifikaci sucralózy v komplexních vzorcích vod. Přesné hmotnostní měření fragmentů umožňuje jednoznačné potvrzení struktury a minimalizuje falešné pozitivní nálezy při environmentálním monitoringu.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další rozvoj softwarové podpory pro fragmentaci sodných aduktů a rozšíření databází fragmentačních vzorů.
• Integrace Q-TOF techniky s jinými ionizačními metodami (APCI, MALDI) pro komplexní screening environmentálních kontaminantů.
• Automatizace workflow a nasazení v rutinním monitoringu pitné a odpadní vody.

Závěr

Studie potvrdila, že Accurate-Mass Q-TOF LC/MS je efektivní pro identifikaci a strukturální charakterizaci sucralózy v kladném i záporném ESI módu. Kladný mód nabízí vyšší signál, negativní vyšší čistotu spektra a MSC software výrazně usnadňuje interpretaci MS/MS dat.

Reference

• A.K.E. Wiklund, M. Breitholtz, B.E. Bengtsson, M. Adolfsson-Erici “Sucralose – An ecotoxicological challenger?” Chemosphere 2012, 86, 50–55.
• I. Ferrer, J.A. Zweigenbaum, E.M. Thurman “Analytical Methodologies for the Detection of Sucralose in Water” Analytical Chemistry 2013, 85, 9581–9587.