Qualitative and Quantitative Analysis of β-carotene Using UPC2

Význam tématu

Carotenoidy jsou klíčové přírodní pigmenty s funkcí antioxidantů a významným dopadem na lidské zdraví, především na zrak. V důsledku rostoucího trhu a přísnější regulace výživových doplňků je potřeba rychlých, spolehlivých a šetrných analytických metod pro stanovení těchto látek v různých maticích.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo vyvinout a optimalizovat metodu UltraPerformance Convergence Chromatography (UPC²) pro separaci tří nejběžnějších karotenoidů (lutein, lykope n, β-karoten) v čase kratším než 2 minuty a kvantitativně stanovit β-karoten v doplňcích stravy.

Použitá metodika a instrumentace

Analytická technika:

• ACQUITY UPC² System s detektorem PDA (220–600 nm, kompenzace vlnové délky 440 nm)
• Mobilní fáze: superkritický CO₂ s čistou ethanolem jako kosolventem
• Kolony pro screening: HSS C18 SB, CSH Fluoro-Phenyl, BEH, BEH 2-EP
• Optimalizovaný režim: izokrat 25 % ethanolu/75 % CO₂, průtok 1,5 mL/min, teplota 40 °C, tlak ~2190 psi
• Příprava vzorku: extrakce MTBE, přímá injekce 1 µL bez odpařování a rekonstrukce

Hlavní výsledky a diskuse

Screening kolony ukázal nejlepší rozlišení na HSS C18 SB, čímž bylo možné odlišit lutein, lycopen a β-karoten. Izokratická metoda zajistila úplnou separaci pod 2 minuty, což je 4× rychleji než u běžných RP-HPLC postupů a snížilo spotřebu organických rozpouštědel o ~85 %. Kalibrace β-karotenu v rozsahu 0,0001–0,1 mg/mL prokázala lineární závislost (R² > 0,99), LOD 50 ng/mL a LOQ 100 ng/mL. Reprodukovatelnost činila RSD < 1 % a přesnost odpovídala deklaraci 15 mg/capsule s RSD 0,84 %.

Přínosy a praktické využití metody

Vysoká rychlost a citlivost metody je výhodná pro rutinní QC a sledování shody doplňků i potravinové fortifikace. Přímá analýza v MTBE eliminuje časově náročné kroky, snižuje riziko degradace termolabilních analyzovaných látek a zlepšuje ekologický profil metody.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření na širší spektrum lipofilních mikronutrientů a jejich izomerů
• Integrace hmotnostní detekce (UPC²-MS/MS) pro zvýšení selektivity
• Automatizace přípravy vzorků a on-line frakcionace
• Minimalizace objemu mobilní fáze a využití zelenějších kosolventů
• Využití umělé inteligence pro další optimalizaci chromatografických parametrů

Závěr

Vyvinutá UPC² metoda poskytuje rychlou, citlivou a ekologickou alternativu k běžným HPLC postupům pro separaci a kvantifikaci karotenoidů. Přímá injekce MTBE extraktu, vysoká vzorková propustnost a snížená spotřeba rozpouštědel ji předurčují pro náročné aplikace v průmyslových a akademických laboratořích.

Reference

1. Rivera SM, Canela-Garayoa R. Analytical tools for the analysis of carotenoids in diverse materials. J Chromatogr A. 2012;1224:1–10.
2. Plozza T, Trenerry VC, Caridi D. Simultaneous determination of vitamins A, E and β-carotene in bovine milk by HPLC–MSⁿ. Food Chem. 2012;134:559–563.
3. Blake CJ. Status of Methodology for the Determination of Fat-Soluble Vitamins in Foods, Dietary Supplements, and Vitamin Premixes. J AOAC Int. 2007;90(4):897–910.
4. Aubert M-C et al. Separation of trans/cis-α- and β-carotenes by supercritical fluid chromatography. J Chromatogr. 1991;557:47–58.
5. Sakaki K, Shinbo T, Kawamura M. Retention behavior of β-carotene on polar and non-polar stationary phases in SFC. J Chromatogr Sci. 1994;32:172–177.