Analysis of Plant Alkaloids Through Accurate Mass Screening and Discovery

Význam tématu

Analýza rostlinných alkaloidů je klíčová ve forenzní toxikologii i farmakologii. Tyto dusíkaté sloučeniny s farmakologickou aktivitou nacházejí uplatnění jak v medicíně, tak rekreačně. Rychlé a spolehlivé identifikace nových nebo vzácných alkaloidů bez nutnosti referenčních standardů zásadně usnadňuje detekci neznámých psychoaktivních látek a jejich metabolitů.

Cíle a přehled studie / článku

Studie demonstruje použití Forensic Toxicology Application Screening Solution ve spojení s UNIFI Scientific Information System v1.8 k:

• Vytvoření a rozšíření vědecké knihovny plant alkaloidů.
• Screeningu devíti modelových alkaloidů metodou UPLC-QTof-MS (MSE).
• Identifikaci sloučenin prostřednictvím přesné hmotnosti a in-silico fragmentace.
• Nasazení nové funkcionality „discovery tool“ pro odhalení neočekávaných složek.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky alkaloidů (amygdalin, berberine chloride, bufalin, coumarin, digitoxin, gitoxin, lanatocide C, neriifolin, α-solanine) připraveny v methanolu (10 µg/mL) a naředěny na 1 µg/mL v mobilní fázi A.

• UPLC systém: ACQUITY UPLC I-Class (FTN) s kolonkou HSS C18 2.1×150 mm, 1.8 µm, 50 °C.
• Mobilní fáze A: 5 mM ammonium formiát, pH 3.0; B: acetonitril s 0.1 % kyselinou formiovou.
• Gradient: 0 min (87 % A), 10 min (50 % A), 10.75–12.25 min (5 % A), návrat do výchozího stavu 15 min.
• MS systém: Xevo G2-S QTof, ESI+, MS^E režim; zdroj 150 °C, desolvace 400 °C, 800 L/h; referenční hmotnost leucine enkephalin (m/z 556.2766).
• Softwarové prostředí: UNIFI Scientific Information System v1.8 s Forensic Toxicology Screening Application Solution.

Hlavní výsledky a diskuse

Byla úspěšně vytvořena vlastní knihovna alkaloidů připojením MOL souborů ke jménům látek. Identifikace proběhla kombinací přesné hmotnosti [M+H]+, teoretických izotopových vzorů a fragmentů generovaných in-silico. U gitoxinu byly po opakovaném zpracování detekovány čtyři adukty ([H]+, [NH4]+, [Na]+, [K]+), což zvýšilo celkovou signálovou intenzitu z 568 na 118 680 counts. Funkce discovery tool automatizovala vyhledání vzorce přes ChemSpider, identifikaci možných názvů a fragmentační validaci (příklad amygdalinu: m/z 458.1649, vzorec C20H27NO11, i-FIT™ 89 %).

Přínosy a praktické využití metody

• Možnost prospektivního screeningu bez nutnosti vlastních standardů.
• Rychlé rozšíření a aktualizace knihoven s retencí a fragmentačními daty.
• Vyšší citlivost díky detekci více aduktů.
• Automatizovaná strukturální elucidace neznámých složek.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozvoj integrace AI pro predikci fragmentací, rozšíření online databází (ChemSpider, PubChem), zvýšení propustnosti analýz a aplikace v oblastech metabolomiky, environmentální analýzy či QA/QC v potravinářství a farmaceutickém průmyslu.

Závěr

Platforma UPLC-QTof-MS ve spojení s UNIFI v1.8 představuje efektivní řešení pro screening a identifikaci plant alkaloidů. Kombinace přesné hmotnosti, in-silico fragmentace, detekce několika aduktů a discovery tool výrazně zjednodušuje forenzní a farmakologickou analýzu.

Reference

1. Waters Corporation. Forensic Toxicology Screening Application Solution. Waters Brochure P/N 720004830EN.