Food Metabolomics of Alcoholic Beverage Using Single-Quadrupole Mass Spectrometer

Význam tématu

Food metabolomics umožňuje komplexní analýzu nízkomolekulárních složek, které určují kvalitu, chuť a funkční vlastnosti potravin. Cílená analýza klíčových metabolitů přináší rychlé a praktické výsledky pro kontrolu jakosti, optimalizaci výrobních procesů a vývoj funkčních potravin.

Cíle a přehled článku

Cílem studie bylo ověřit možnost použití kompaktního single-quadrupólového LC/MS systému pro cílenou analýzu až 143 hydrofilních metabolitů v různých typech piv. Výsledky byly hodnoceny pomocí multivariační analýzy, především PCA a hierarchické klastrové analýzy, za účelem rozlišení vzorků podle složení a výrobních procesů.

Použitá metodika

• Příprava vzorků: šest druhů piva (ležák, ale, nízkomalátové, sójové, dva nealkoholické) s vnitřním standardem MES (1 µmol/l).
• Chromatografie: kapalinová chromatografie Nexera XR na kolonce PFPP (2,1×150 mm, 3 µm), gradientní eluce s mobilními fázemi 0,1% formové kyseliny ve vodě a v acetonitrilu, průtok 0,25–0,5 ml/min, objem injekce 3 µl.
• Multivariační analýza: PCA a HCA provedené v softwaru Multi-omics Analysis Package pro vizualizaci a klasifikaci metabolických profilů.

Použitá instrumentace

• Kapalinový chromatograf Nexera XR (Shimadzu).
• Single-quadrupólový hmotnostní spektrometr LCMS-2050 se zdrojem DUIS (duální ESI/APCI), režim SIM se 143 analyzačními eventy, m/z 2–2000.

Hlavní výsledky a diskuse

• Detekce 82 hydrofilních metabolitů zahrnujících aminokyseliny, organické kyseliny a nukleozidové metabolity.
• Počet detekovaných sloučenin se lišil napříč vzorky: ležák (76), ale (78), nízkomalátové pivo (22), sójové pivo (57), nealkoholické Japonsko (44), nealkoholické Německo (77).
• PCA a HCA rozdělily vzorky do dvou skupin podle složení a výrobního postupu, odrážejících například použití sladu nebo způsob dealkoholizace.
• Analýza purinů ukázala nejvyšší koncentraci v typu ale (102 µmol/l xanthinu) a minimální v nízkomalátovém pivu.
• Detekovány funkční komponenty (GABA, ferulová, vanilová, sinapová a kávová kyselina), u piv s vyšším podílem sladu zvýšené množství antioxidantů.

Přínosy a praktické využití metody

Jednodušší a cenově dostupný single-quadrupólový LC/MS systém umožňuje i méně zkušeným uživatelům rychlý cílený screening metabolitů pro kontrolu jakosti, sledování výrobních parametrů a charakterizaci funkčních složek v potravinářských aplikacích.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Automatizace předzpracování dat a rozšíření databází metabolitů pro širší spektrum sloučenin.
• Integrace s vysokorozlišovacími mass spectrometry pro neznámé metabolity a strukturální informace.
• Real-time monitoring výrobních procesů a validace v rámci normovaných QA/QC protokolů v potravinářství.

Závěr

Single-quadrupólový LC/MS systém LCMS-2050 v kombinaci s Nexera XR prokázal dostatečnou citlivost a selektivitu pro cílenou analýzu klíčových metabolitů v potravinových vzorcích. Díky nižším nákladům a snadné obsluze představuje vhodný nástroj pro rutinní metabolomické studie v potravinářském průmyslu.