Pyrrolizidine Alkaloids: Characterization in Botanical and Dietary Supplements using Accurate-Mass Q-TOF LC/MS and All Ions MS/MS

Význam tématu

Pyrrolizidinová alkaloidy (PA) a jejich N-oxidy (PANO) představují významný zdravotní riziko vzhledem k jejich hepatotoxickým účinkům u lidí i zvířat. Tyto látky se nacházejí v řadě rostlinných rodů využívaných v potravinových doplňcích a bylinných přípravcích. Schopnost spolehlivě detekovat, charakterizovat a kvantifikovat PAs/PANOs je klíčová pro ochranu spotřebitele, prevenci jaterních onemocnění a dodržování doporučených limitů expozice.

Cíle a přehled studie / článku

Tato aplikace předkládá pracovní postup založený na přesnohmotové Q-TOF LC/MS technologii s reřimem All Ions MS/MS a vlastním MS/MS spektrálním knihovnou pro:

• selektivní a citlivou detekci a screening PAs a PANOs v rostlinných vzorcích a doplňcích stravy
• orientační identifikaci látek bez nutnosti referenčních standardů
• kvantifikaci vybraných standardů pomocí přesných kalibračních křivek

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky byly extrahovány sonikací v methanolu s opakovaným odsáváním supernatantu. Extrakt byl filtrován před injekcí do LC/MS.
Instrumentace:

• HPLC: Agilent 1290 Infinity LC system s C18 kolonkou Poroshell 120 EC-C18 (2.1×150 mm, 2.7 µm)
• Mobilní fáze: voda/0.1 % kyselina mravenčí a acetonitril/0.1 % kyselina mravenčí v gradientu
• MS: Agilent 6530 Accurate-Mass Q-TOF LC/MS se zdrojem Jet Stream ESI v pozitivním režimu
• All Ions MS/MS: synchronní střídání skenů při 0 eV a 30 eV bez izolace prekurzorů

Hlavní výsledky a diskuse

Analýza 25 referenčních PAs/PANOs potvrdila charakteristické fragmenty m/z 94, 120, 138, 168, 172 a 254. Získaná data byla použita k sestavení osobní MS/MS knihovny (PCDL), která umožnila screening 44 botanických a doplňkových vzorků. Přesná hmotnost prekurzorových i fragmentačních iontů s tolerancí lepší než 2 ppm zajistila vysokou selektivitu. Metoda detekovala jak cílené, tak nepředvídané PA-like sloučeniny na základě koeluce fragmentů a fragmentačních vzorů i v případech, kdy nebyly k dispozici standardy. Kvantifikace standardů pokryla rozsah 0.5–5 000 ng/mL s R2>0.99 a limity detekce 0.05–1 ng/mL.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje rychlý screening známých i neznámých PAs/PANOs ve vzorcích botanických preparátů a doplňků v jediném chromatografickém běhu bez nutnosti mnoha standardů. All Ions MS/MS reřim minimalizuje riziko falešných negativ a usnadňuje retrospektivní prohledávání dat.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření MS/MS databází o nové přírodní alkaloidy, integrace s pokročilou chemospektroskopií a nasazení vysokokapacitních screeningů ve farmaceutické i potravinářské bezpečnosti. Další vývoj by mohl zahrnovat on-line obohacování vzorků, automatizované interpretace spekter a kombinaci s chemoinformatickými nástroji pro predikci toxicity.

Závěr

Přesnohmotová Q-TOF LC/MS technologie s All Ions MS/MS a vlastní spektrální knihovnou představuje silný nástroj pro komplexní analýzu PA a PANO v botanických a dietních produktech. Metoda nabízí vysokou citlivost, selektivitu a schopnost detekovat anonymní látky, čímž podporuje ochranu zdraví a splnění regulatorních požadavků.

Reference

• Stegelmeier B L et al. Pyrrolizidine alkaloid plants metabolism and toxicity J Nat Toxins 1999 8(1) 95–116
• Blumenthal M Busse W R The complete German commission e monographs Austin TX American Botanical Council 1998
• Fu P P et al Genotoxic pyrrolizidine alkaloids Mechanisms leading to DNA adduct formation and tumorigenicity J Environ Sci Health C 2001 19 353–385
• Stegelmeier B L et al Pyrrole detection and the pathologic progression of Cynoglossum officinale poisoning in horses J Vet Diagn Invest 1996 8 81–90
• Nishidae R et al Male sex pheromone of a giant danaine butterfly Idea leuconoe J Chem Ecol 1996 22(5) 949–972
• Kempf M et al Pyrrolizidine alkaloids in honey and pollen Mol Nutr Food Res 2010 54(1) 158–168