Rapid smoke-taint analysis of wine with SPME-GC-MS/MS

Význam tématu

Vína z oblastí postižených lesními požáry často nabývají nežádoucích kouřových a dehtových tónů, které snižují jejich senzorickou kvalitu a ekonomickou hodnotu. Za vznik těchto fenoménů nesou odpovědnost především lehce těkavé fenoly jako guaiacol a 4-methylguaiacol. Kromě volné formy jsou tyto látky v bobulích spojeny do glykozidických prekurzorů, jež se během výroby a zrání uvolňují a zhoršují výslednou chuť vína. Spolehlivá a rychlá analýza volných i konjugovaných fenolů je proto klíčová pro včasné rozhodování ve vinařských provozech a minimalizaci ekonomických ztrát.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo představit a ověřit rychlou metodu pro stanovení kouřem ovlivněných fenolů ve víně pomocí hloubkové extrakce pevným fázovým mikroextraktorem hlavy vzorku (HS-SPME) a následné analýzy plynovou chromatografií ve spojení s trojpólovým hmotnostním spektrometrem (GC-MS/MS). Metoda zahrnuje detekci volných fenolů i jejich uvolnění z glykozidů po kyselém hydrolytickém ošetření vzorku.

Použitá metodika

Vzorky a standardy se upravily přidáním vnitřních standardů deuterovaných guaiacol-d3, 4-methylguaiacol-d3 a m-cresol-d7. Extrakce hlavy vzorku proběhla na trubici s mikroextrakčním vláknem DVB/CWR/PDMS při 40 °C po dobu 10 minut. Pro stanovení konjugovaných fenolů se 10 ml vzorku okyselilo na pH 1,5 a hydrolyzovalo při 95 °C po dobu 4 hodin, poté se upravilo pH na 3,5 a přidalo NaCl.

Použitá instrumentace

• Gas chromatograf TRACE 1310
• Trojpólový hmotnostní spektrometr TSQ 9000
• Automatický vzorkovač TriPlus RSH s hlavou pro SPME
• Kolona TraceGOLD TG-WAXMS 30 m × 0,25 mm × 0,25 µm
• SPME vlákno DVB/CWR/PDMS 50/30 µm

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda umožnila chromatografické rozlišení osmi kouřových fenolů během 12 minut s Gaussovskými tvary piků a vypořádáním kritických dvojic. Linearity dosáhla koeficientů determinace nad 0,995 v rozsahu 0,1 až 100 µg/L (syringol 2,5–100 µg/L), detekční limity se pohybovaly pod 0,2 µg/L pro většinu sloučenin (syringol 1,5 µg/L). Objemné opakování ukázalo opakovatelnost analýzy pod 10 % RSD. Účinnost extrakce (recovery) se pohybovala mezi 69 a 130 %. Přenos signálu (carryover) nepřesáhl 0,1 %. Analýza čtyř reálných vzorků vína odhalila významné množství volných fenolů i jejich navázaných forem, přičemž po hydrolytické úpravě se celkové koncentrace zřetelně zvýšily.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlý a plně automatizovaný analytický postup s minimálním zacházením se vzorkem
• Vysoká selektivita SRM režimu a citlivost trojpólového MS
• Možnost rutinního sledování volných a vázaných fenolů ve vinařských laboratořích
• Snížení času analýzy a provozních nákladů oproti konvenčním metodám

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozvoj rychlejších chromatografických běhů s vyššími rampovacími rychlostmi a vylepšenými vlákny SPME pro nižší meze detekce. Dále je perspektivní aplikace paralelních MS hraničních technologií pro nekonvenční matice a integrace s laboratořemi pro on-line monitoring kouřového expozice hroznů přímo v terénu.

Závěr

HP-SPME ve spojení s GC-MS/MS na TSQ 9000 je robustní, citlivá a rychlá platforma pro komplexní analýzu kouřových fenolů ve víně. Metoda poskytuje spolehlivé stanovení volných i vázaných forem s vysokou průchodností vzorků, což významně napomáhá včasnému rozhodování ve vinařských provozech.

Reference

1. Krstic MP, Johnson DL, Herderich MJ Review of smoke taint in wine: smoke-derived volatile phenols and their glycosides as biomarkers Australian Journal of Grape and Wine Research 2015 21 537–553
2. AWRI Smoke taint resources 2020
3. ABC News Bushfire smoke wipes out 2020 vintage at Canberra wineries 2020
4. Liu Z et al Simple GC-MS/MS method for determination of smoke taint-related volatile phenols in grapes Metabolites 2020 10 294
5. Noestheden M et al Quantitating organoleptic volatile phenols in smoke-exposed berries Journal of Agricultural and Food Chemistry 2017 65 8418–8425
6. Pollnitz AP et al Effects of injection techniques on measuring volatile oak compounds by stable isotope dilution Journal of Agricultural and Food Chemistry 2004 52 3244–3252
7. Villamor R, Ross CF Wine matrix compounds affect perception of wine aromas Annual Review of Food Science and Technology 2013 4 1–20