Application of MS Imaging to Food Science and Safety Using the MALDI-8020 Benchtop MALDI- TOF Mass Spectrometer

Význam tématu

Mass spectrometry imaging (MS imaging) podle principu MALDI-TOF se rychle prosazuje v oblasti potravinářské a environmentální analýzy. Umožňuje lokalizovat molekuly na povrchu vzorků bez nutnosti značení či derivatizace. Tato schopnost nachází uplatnění při sledování reziduí pesticidů v plodinách i hodnocení stabilního chování materiálů určených pro styk s potravinami.

Cíle a přehled studie / článku

Studie demonstruje dvě aplikace MS imaging na benchtop MALDI-8020: vizualizaci rozložení pesticidu ve struktuře sójového semene a mapování oligomerů PET na povrchu filmů po tepelném stresu. Cílem bylo ověřit prostorové rozlišení 50 µm a použitelnost této techniky v oblastech kvality potravin, bezpečnosti a materiálového výzkumu.

Použitá metodika a instrumentace

Pro všechny experimenty byla využita lineární MALDI-TOF hmotnostní spektrometrie MALDI-8020. Vzorky byly připraveny takto:

• Sójová semena: po nanesení neznámého pesticidu byla semena zamražena, sekce naneseny na podložní destičku a potaženy matricí CHCA metodou iMLayerTM.
• PET filmy: výseky filmu po zahřívání na 175 °C (0, 4 a 18 hodin) byly ručně potaženy dithranolem s NaI.

Data byla zpracována softwary IonViewTM (semena) a IMAGEREVEALTM MS (PET filmy). Parametry MS imaging viz tabulka:

• Matice: CHCA (0,7 µm) / dithranol s NaI
• Režim polarity: pozitivní
• Průměr laseru: ~50 µm
• Frekvence laseru: 200 Hz

Hlavní výsledky a diskuse

Sójová semena: MS obrazy potvrdily, že pesticid zůstal na povrchu semene, pronikající metabolit však vykazoval heterogenní rozložení uvnitř. Optický obraz řezu semene nevykazoval výrazné kontrasty, MS imaging tak přineslo klíčové informace o vnitřní distribuci.

PET filmy: cyklický trimer PET ([M+Na]+ m/z 599,3) se po 4 hodinách zahřívání zvýraznil plošně homogenně, po 18 hodinách se koncentrace trimru výrazně soustředila v dolní části výseku. Neohřátý film vykazoval jen nízkou intenzitu trimru.

Tato „intenzitní mapa“ dokazuje schopnost techniky rychle hodnotit plošné rozložení oligomerů a detekovat vzory související s tepelným namáháním.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje:

• Beznačíkovou vizualizaci reziduí pesticidů a jejich metabolitů v rostlinných vzorcích.
• Rychlé sledování rozložení oligomerů či produktů degradace na povrchu obalových materiálů.
• Podporu rozhodování o vhodném dávkování agrochemikálií a hodnocení bezpečnosti kontaktních materiálů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření aplikací MS imaging v oblasti potravinářské autenticity, sledování zbytků léčiv a environmentálních mikroznečištění. Integrace s pokročilou manipulací vzorku (mikrořezání, automatizované nanášení matric) a vyšším prostorovým rozlišením (<10 µm) přinese hlubší vhledy do mikrostruktury analytů.

Použitá instrumentace

• Benchtop MALDI-8020 linear TOF MS (Shimadzu)
• Matrix vapor deposition system iMLayerTM
• Ručně ovládaný rozprašovač matric
• Softwary IonViewTM a IMAGEREVEALTM MS

Závěr

Studie potvrzuje, že benchtop MALDI-TOF MS imaging dokáže spolehlivě mapovat distribuci chemických látek na površích biologických a polymerních vzorků s rozlišením 50 µm. Rychlá příprava i analýza zaručují široké uplatnění v potravinářství, environmentální analytice a průmyslové kontrole kvality.