Direct Analysis of Red Wine Using Ultra-Fast Chromatography and High Resolution Mass Spectrometry

Význam tématu

Red wine představuje mimořádně komplexní směs přírodních fenolických látek s významnými antioxidačními vlastnostmi. Pravidelná, mírná konzumace vín je spojována se snížením rizika kardiovaskulárních onemocnění díky schopnosti vázat volné radikály a modulovat buněčné procesy. Rychlá a spolehlivá analýza těchto bioaktivních sloučenin je klíčová pro kontrolu kvality, potravinářské označování a výzkum v nutriční metabolomice.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo demonstrovat přímý přístup k analýze červeného vína bez předchozí přípravy vzorku pomocí ultra vysokotlaké kapalinové chromatografie (U-HPLC) spojené s vysokým rozlišením hmotnostní spektrometrie (LTQ Orbitrap XL). Konkrétně autoři sledovali:

• Identifikaci a relativní kvantifikaci hlavních fenolických antioxidantů.
• Komparaci vzorků ze sklizně 2003 a 2005 jednoho burgundského cuvée.
• Monitorování změn obsahu těchto sloučenin po vystavení vzorku vzduchu (0, 1, 5, 24 hodin).

Použitá metodika a instrumentace

• Vzorkování: přímá injekce 20 µl červeného vína z chlazeného autosampleru (4 °C).
• Chromatografie: Thermo Scientific Accela U-HPLC s kolonkou Hypersil GOLD (2,1×100 mm, 1,9 µm), gradient 5–40 % acetonitrilu v 15 min při 300 µl/min, celková doba běhu 20 min.
• Hmotnostní spektrometrie: Thermo Scientific LTQ Orbitrap XL, pozitivní iontový režim, rozlišení 30 000 (FWHM @ m/z 400), rozsah 150–1 500 m/z, data dependent MS/MS HCD (65 % NCE, izolace 3 u) při rozlišení 7 500.
• Software: SIEVE 1.2 pro diferencílní a trendovou analýzu, SIMCA P+ v11 pro multivariační analýzu, Mass Frontier pro interpretaci MS/MS spekter.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda prokázala vysokou robustnost a umožnila nepřetržitou analýzu 24 vzorků (8 hodin bez údržby). Pomocí SIEVE softwaru bylo detekováno několik stovek fenolických sloučenin. Porovnáním ročníků vína 2005 vs. 2003 byly identifikovány 75 sloučenin s minimálně dvojnásobným nárůstem v roce 2005, přičemž kaempferol vzrostl 25× a quercetin 8×. Naopak 36 komponent vykázalo výrazný pokles. Oxidační studie po vystavení vzduchu ukázaly, že středně těžké flavonoidy (MW > 300) klesly o 20–30 % do 24 h, zatímco lehčí kyseliny (coumaric, vanillic) o 60–70 %.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje rychlou (< 20 min), vysoce selektivní a citlivou analýzu komplexních potravinářských matric bez nutnosti časově náročné předúpravy. Vhodná je pro QC/QA, označování potravin, nutriční výzkum a metabolomickou charakterizaci bioaktivních látek.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření přímé U-HPLC–HRMS analýzy na další potraviny a biologické vzorky, integrace s databázemi fenolů a chemometrickými platformami, vývoj real-time monitoringu oxidativních procesů a propojování výsledků s organoleptickými parametry.

Závěr

Přímá analýza červeného vína U-HPLC a vysokým rozlišením MS nabízí spolehlivou strategii pro rychlou identifikaci, relativní kvantifikaci a sledování chemických změn fenolických antioxidantů. Metoda přispívá k efektivní kontrole kvality, potravinářské transparentnosti a pokročilému vědeckému výzkumu.

Reference

1. Packer L. Interactions among antioxidants in health and disease: Vitamin E and its redox cycle. Proc Soc Exp Biol Med. 1992;200:271–276.
2. Mehra MR, Lavie CJ, Ventura HO, Milani RV. Prevention of atherosclerosis: the potential role of antioxidants. Postgrad Med. 1995;98:175–184.
3. Maxwell S, Cruikshank A, Thorpe G. Red wine and antioxidant activity in serum. Lancet. 1994;344:193–194.
4. Whitehead TP, Robinson D, Allaway S, Syms J, Hale A. Effect of red wine ingestion on the antioxidant capacity of serum. Clin Chem. 1995;41:32–35.
5. Tomera JF. Current knowledge of the health benefits and disadvantages of wine consumption. Trends Food Sci Technol. 1999;10:129–138.
6. Hyoung SL. HPLC Analysis of Phenolic Compounds. In: Nollet LML, editor. Food Analysis by HPLC. CRC Press; 2000. p. 796.
7. Stecher G, Huck CW, Stoeggl WM, Bonn GK. Phytoanalysis: a challenge in phytomics. Trends Anal Chem. 2003;22:1–14.
8. Goldberg DM, Tsang E, Karumanchiri A, Diamandis EP, Soleas GJ, Ng E. A method to assay the concentrations of phenolic constituents of biological interest in wines. Anal Chem. 1996;68:1688–1694.
9. Makarov A, Denisov E, Kholomeev A, Balschun W, Lange O, Strupat K, Horning S. Performance evaluation of a hybrid linear ion trap/orbitrap mass spectrometer. Anal Chem. 2006;78:2113–2120.
10. Breitling R, Pitt AR, Barrett MP. Precision mapping of the metabolome. Trends Biotechnol. 2006;24:543–548.
11. Kussmann M, Rezzi S, Daniel H. Profiling techniques in nutrition and health research. Curr Opin Biotechnol. 2008;19:83–99.
12. Soleas GJ, Tomlinson G, Diamandis EP, Goldberg DM. The relative contributions of polyphenolic constituents to the antioxidant status of wines: development of a predictive model. J Agric Food Chem. 1997;45:3995–4003.
13. Dourtoglou V, Mamalos A, Makris DP, Kefalas P. Storage of olives (Olea europaea L.) under CO2 atmosphere: liquid chromatography-mass spectrometry characterization of indices related to changes in polyphenolic metabolism. J Agric Food Chem. 2006;54:2211–2217.