A Complete Discovery Workflow for Species- Specific Gelatin Identification

Význam tématu

Gelatin, široce používaný ve farmacii a potravinářství pro své jedinečné želírující vlastnosti, pochází z kolagenů různých živočišných druhů. Identifikace původu (hovězího či vepřového) je kritická z hlediska zdravotních rizik (BSE) a náboženských dietních omezení (halal, kosher). Moderní proteomické metody nabízejí robustní alternativu k testům založeným na DNA nebo imunologii díky větší stabilitě proteinových markerů po zpracování.

Cíle a přehled studie / článku

Studie popisuje kompletní workflow pro objevování a ověření druhově specifických peptidových markerů želatiny pomocí shotgun proteomiky. Cílem je vyvinout univerzální postup, který umožní jednoznačné odlišení bovinní a porciní želatiny s minimálními požadavky na optimalizaci a se snadno přenositelným protokolem mezi laboratořemi.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky pěti bovinních a porciních komerčních standardů želatiny byly rozpuštěny v 50 mM uhličitanu amonném, redukovány, alkylovány a podrobeny tryptickému štěpení podle 5krokového protokolu ProteinWorks eXpress Digest Kit.

• Separace: ACQUITY Premier HSS T3 UPLC kolona (1,8 µm, 2,1×100 mm)
• Analytika: ACQUITY UPLC I-Class PLUS System s vodno-acetonitrilovým gradientem
• Detekce: Xevo G2-XS QTof MS v MSE režimu (alternující nízká/vysoká kolizní energie)
• Software: Progenesis QI for Proteomics pro chromatografické zarovnání, normalizaci a výběr peptidů; OPLS-DA a S-plot pro diskriminaci; EZInfo pro vizualizaci; Ion Accounting workflow s FDR <1 % pro identifikaci

Hlavní výsledky a diskuse

Analýza odhalila řadu vysoce specifických peptidových markerů pro bovinní a porciní želatinu. Pomocí OPLS-DA S-plotu byly vybrány peptidy s největší diskriminační silou, následnou kontrolou identity bylo potvrzeno jejich jednoznačné přiřazení k danému druhu. Příkladem je peptid SGDRGETGPAGPAGPIGPVGAR pro porciní želatinu. PCA a normalizované abundance ukázaly jasné oddělení vzorků obou druhů.

Přínosy a praktické využití metody

• Univerzální, standardizovaný protokol bez nutnosti rozsáhlé optimalizace pro různé matrice
• Vysoká citlivost a selektivita díky proteomickému přístupu a data-independent acquisition (MSE)
• Schopnost detekovat a kvantifikovat směsi želatin různých druhů ve složitých potravinářských či kosmetických výrobcích
• Kompatibilita se standardními LC-MS platformami a snadná přenositelnost mezi laboratořemi

Budoucí trendy a možnosti využití

Metodu lze rozšířit o kvantitativní LC-MS/MS analýzy vybraných peptidů pro rutinní kontrolu kvality a ověřování složení potravin a léčiv. Integrace do multimodalních autentizačních strategií (DNA, imunoassay, spektroskopie) zvýší robustnost detekce. Další vývoj směřuje k automatizaci přípravy vzorků a využití umělé inteligence pro rychlé vyhodnocení dat.

Závěr

Popsaný proteomický workflow s použitím UPLC-QTof MSE a Progenesis QI for Proteomics umožňuje spolehlivě identifikovat druhově specifické peptidové markery želatiny. Standardizované štěpnicí sady a data-independent acquisition zajišťují vysokou reprodukovatelnost a přenositelnost. Další kroky zahrnují optimalizaci kvantitativních metod a širší validaci na komerčních vzorcích.

Reference

1. Uddin SMK et al. Halal and Kosher Gelatin: Applications as Well as Detection Approaches with Challenges and Prospects. Food Bioscience 2021;41:101422.
2. Ali ME, Suleiman N. Eleven Shades of Food Integrity: A Halal Supply Chain Perspective. Trends in Food Science & Technology 2018;71:216–224.
3. Hameed AM et al. A Review of Gelatin Source Authentication Methods. Tropical Life Sciences Research 2018;29(2):213–227.
4. Rohman A et al. Review on Analytical Methods for Analysis of Porcine Gelatine in Food and Pharmaceutical Products for Halal Authentication. Trends in Food Science & Technology 2020;101:122–132.
5. Ishaq A et al. Potentiality of Analytical Approaches to Determine Gelatin Authenticity in Food Systems: A Review. LWT 2020;121:108968.
6. Valetta M et al. Mass Spectrometry-Based Protein and Peptide Profiling for Food Frauds, Traceability, and Authenticity Assessment. Food Chemistry 2021;365:130456.
7. Cheng X-L et al. Identification of Five Gelatins by UPLC/QTof-MS Using Principal Component Analysis. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis 2012;62:191–195.
8. Grundy H et al. A Mass Spectrometry Method for the Determination of the Species of Origin of Gelatine in Foods and Pharmaceutical Products. Food Chemistry 2016;190:276–284.
9. Sha M-X et al. The Identification of Three Mammalian Gelatins by Liquid Chromatography-High Resolution Mass Spectrometry. LWT 2018;89:74–86.
10. Deng G et al. Recent Advances in Animal Origin Identification of Gelatin-based Products Using Liquid Chromatography-Mass Spectrometry Methods: A Mini Review. Reviews in Analytical Chemistry 2020;9:260–271.