ANALYSIS OF PHYTOCHEMICALS IN PROCESSED COCOA USING ION MOBILITY MASS SPECTROMETRY

Význam tématu

Ion mobility mass spectrometry (IM-MS) v kombinaci s kapalinovou chromatografií a kolizním průřezem (CCS) přináší další rozměr separace molekul podle velikosti, tvaru a náboje. U kakaového prášku tento přístup umožňuje detailní identifikaci bioaktivních fytochemikálií a sledování vlivu výrobních procesů na nutriční hodnotu potravinářských produktů.

Cíle a přehled studie / článku

Hlavním cílem bylo neřízené profilování 67 vzorků kakaového prášku různých typů (organický, alkalizovaný, low-fat aj.) za použití LC-IM-MS. Studie hodnotila: výskyt a rozlišení metabolitů, včetně izomerů; vliv zpracování (fermentace, pražení, alkalizace) na fytochemické složení; možnosti použití kolizního průřezu pro diferenciaci konformerů.

Použitá metodika a instrumentace

• Příprava vzorku: extrakce 0,5 g kakaového prášku 70 % ethanolem, centrifugace, ředění 1:10 v methanolu s 0,1 % kyselinou mravenčí.
• LC separace: C18 kolona 2,1×100 mm, 1,7 µm, gradient 0,1 % HCOOH ve vodě a acetonitrilu, 0,75 mL/min, 45 °C, 10 µL injekce.
• IM-MS: Waters Synapt G2-Si, módy ESI+ a ESI–, rozlišení ~40 000, měření TWCCSN2 pro detekované ionty.

Hlavní výsledky a diskuse

• Identifikace metylxantinů (kofein, theobromin, theofylin) s přesnými CCS (130–137 Ų) v pozitivním i negativním módu.
• Profilace polymerních flavan-3-onů: dimerů, trimerů a tetramerů procyanidinů. Rozlišení izomerů na základě charakteristických ATD a CCS otisků včetně nabitých konformerů [M+Na]+ a [M+K]+.
• PCA analýza prokázala, že alkalizace a další výrobní úpravy významně mění rozložení procyanidinů a metylxantinů mezi skupinami vzorků.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje rychlou necílovou charakterizaci stopových i hlavních fytochemikálií v komplexních potravinových matricích. Výsledky podporují kontrolu kvality (QA/QC) kakaových produktů a hodnocení vlivu průmyslových zpracovatelských postupů na nutriční hodnotu.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Implementace vysokorozlišení cyklické ion mobility pro detailnější rozlišení konformerů.
• Vytvoření rozsáhlých databází CCS pro rychlejší screening přírodních produktů a potravinářských matric.
• Aplikace přístupu na další komplexní vzorky (bylinné extrakty, nápoje) a rozvoj automatizovaných workflows.

Závěr

Kombinace LC-IM-MS s měřením kolizního průřezu poskytuje robustní a vysoce specifickou strategii pro identifikaci fytochemikálií v kakaovém prášku. Metoda odhalila rozdíly v izomerizaci a konformačním složení, které úzce souvisejí s výrobními postupy, a otevírá cestu k pokročilému sledování kvality a funkčních vlastností potravinářských produktů.

Reference

1. C. Andres-Lacueva et al. Flavanol and Flavonol Contents of Cocoa Powder Products: Influence of the Manufacturing Process. J. Agric. Food Chem. 2008, 56, 3111–3117.
2. R. M. Lamuela-Raventós et al. Review: Health Effects of Cocoa Flavonoids. Food Sci Tech Int 2005, 11(3):159–176.
3. N. Khan et al. Cocoa polyphenols and inflammatory markers of cardiovascular disease. Nutrients 2014, 6(2):844–80.
4. Q. Wu et al. Recent advances in differentiation of isomers by ion mobility mass spectrometry. Trends Anal. Chem. 2020, 24, 115801.
5. M. McCullagh et al. Exploring the Complexity of Steviol Glycosides Analysis Using Ion Mobility Mass Spectrometry. Anal. Chem. 2018, 90, 4585–4595.
6. M. McCullagh et al. Profiling of the known–unknown Passiflora variant complement by liquid chromatography–ion mobility–mass spectrometry. Talanta 2021, 221, 121311.
7. J. P. Monteiro et al. Structure-Bioactivity Relationships of Methylxanthines: Trying to Make Sense of All the Promises and the Drawbacks. Molecules 2016, 21(8):974.
8. C. Santos-Buelga, A. Scalbert. Proanthocyanidins and tannin-like compounds—nature, occurrence, dietary intake and effects on nutrition and health. J. Sci. Food Agric. 2000, 80, 1094–117.
9. P. P. Aron, J. A. Kennedy. Flavan-3-ols: nature, occurrence and biological activity. Mol. Nutr. Food Res. 2008, 52, 79–104.