Untargeted analysis with GC-Orbitrap: a powerful tool for the authentication of spices and herbs

Význam tématu

Autentizace koření a bylin je klíčová pro zajištění kvality, bezpečnosti a důvěry spotřebitelů. Nevhodné nebo úmyslné přimíchávání listů jiných rostlin (oregano, thyme, majoránka, olivové listy) může vést k degradaci organoleptických vlastností a narušení integrity produktu. Vysoce přesná a necílená analytika s GC-Orbitrap umožňuje komplexní profilování těkavých látek, což usnadňuje odhalení podvodné příměsi i u složitých aromatických směsí.

Cíle a přehled studie / článku

Studie si klade za cíl demonstrovat využití sestavy Thermo Scientific Orbitrap Exploris GC 240 v kombinaci se SPME Arrow pro neřízenou analýzu aroma profilu origana a identifikaci záměrně přidaných příměsí (majoránka, tymián, olivové listy). Data byla získána v módech full-scan EI a PCI, zpracována v Compound Discoverer a statisticky vyhodnocena multivariačními metodami (PCA, volcano plot).

Použitá metodika a instrumentace

Analýza proběhla na sestavě GC-MS s vysokým rozlišením (60 000 FWHM) a přesností <1 ppm. Hlavní kroky:

• Vzorky: 150 mg origana v 10 mL HS lahvičce, triplikáty, náhodné pořadí
• Přísada: 10 % thyme, majoránky či olivových listů pro simulaci podvodu
• SPME Arrow: DVB/CWR/PDMS, 20 mm, 110 µm; 60 °C, 15 min inkubace; 60 °C, 15 min extrakce; agitační rychlost 1 500 rpm
• GC: Thermo TraceGOLD TG-1MS, 30 m×0,32 mm×1,0 µm; SSL injekce, splitless | split 30:1; program teplot 40→300 °C
• MS: Orbitrap Exploris GC 240; EI 70 eV, 40–450 Da; PCI (methan) 80 eV, 80–450 Da; MS/MS HCD
• Software: Xcalibur pro řízení, Compound Discoverer 3.2 pro dekonvoluci, identifikaci, statistiku; Mass Frontier pro návrh fragmentace; FreeStyle pro elementární složení

Hlavní výsledky a diskuse

• PCA jasně rozlišila nativní oregano od adulterovaných vzorků.
• Volcano plot odhalil hlavní značky adulterace: u thyme – camphene (log2FC≈7), α-pinene (log2FC≈3); u olivových listů – allyl furoate (log2FC≈3,5); u majoránky – methyl cinnamate (log2FC≈2,5).
• PCI spektra s typickými adukty [M+H]+, [M+C2H5]+, [M+C3H5]+ a sub-ppm přesností potvrdila molekulární ionty a navrhla sumární vzorce.
• MS/MS experimenty na [M+H]+ iontu umožnily detailní přiřazení fragmentů a ověření strukturálních prvků analyzovaných sloučenin.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí rychlou, bez‐rozpouštědlovou přípravu, vysokou selektivitu a citlivost pro komplexní směsi těkavých organických sloučenin. Umožňuje laboratořím QA/QC pravidelnou a systematickou kontrolu pravosti koření a bylin s minimálním rizikem falešně negativních výsledků.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace strojového učení pro automatizované rozpoznávání vzorců a predikci adulterací
• Rozšíření databází HRMS spekter i o méně běžné druhy koření
• Kombinace s LC-HRMS pro multiomické studie
• Využití cloudových platforem pro sdílení dat a komunitní validaci výsledků

Závěr

GC-Orbitrap Exploris v kombinaci se SPME Arrow a pokročilým softwarovým workflow nabízí robustní řešení pro necílenou analýzu aroma profilu a důvěryhodné odhalení podvodné příměsi v koření. Multivariační statistika a vysoce přesná mass spectrometrie společně umožňují spolehlivou identifikaci zachycených markerů autenticity.

Reference

• 1. Dubrabova L. et al. Food fraud in oregano: pesticide residues as adulteration markers. Food Chemistry, 2019, 276, 726–734.
• 2. Cavanna D. et al. Scientific challenges in non-targeted mass spectrometric methods for food fraud analysis. Trends in Food Science & Technology, 2018, 80, 223–241.
• 3. Díaz-Maroto M.C.; Pérez-Coello M.S.; Cabezudo M.D. HS-SPME analysis of volatile components of spices. Chromatographia, 2002, 55, 729–735.