Investigating Food Quality Evaluation: Complete Analysis of Aroma Compounds and Metabolites in Food

Význam tématu

Analýza aroma sloučenin a metabolitů pomocí plynové chromatografie s hmotnostní spektrometrií je klíčová pro objektivní hodnocení kvality potravin. Umožňuje identifikovat profil aromatických látek a biologických metabolitů, které ovlivňují chuť, vůni, trvanlivost i funkčnost výrobků. Ve výzkumu japonského saké poskytuje tento přístup navíc kvantitativní data vhodná pro multivariační analýzu a rozlišení různých druhů saké na základě chemického složení.

Cíle a přehled studie

Hlavním cílem bylo kompletně stanovit aroma sloučeniny a metabolity ve třech typech komerčně dostupného saké (futsu-shu, junmai-shu, daiginjo-shu) a pomocí multivariační analýzy (PCA) vyhodnotit jejich schopnost odlišit tyto typy. Studie sestává ze dvou částí: prvořadou analýzu těkavých aroma látek technikou HS-GC-MS a následnou analýzu nevolatilních metabolitů po derivatizaci.

Použitá instrumentace

• Headspace sampler HS-20
• GCMS-TQ8040 – triple kvadrupólový plynový chromatograf s hmotnostním spektrometrem
• Databáze NIST 14 pro identifikaci aroma sloučenin
• Smart Metabolites Database pro analýzu metabolitů

Použitá metodika

• Aroma sloučeniny: vzorky sacharidově upraveného saké (10 % etanolu) obohaceny 3-oktanolem, nasycovány NaCl, analyzovány headspace technikou.
• Chromatografie: kolona HP-INNOWax, program teplot od 40 °C do 240 °C, split 3:1, detekce EI skenem m/z 35–350.
• Metabolity: extrakce vzorků, sušení, derivatizace oximačním činidlem a MSTFA, GC-MS v MRM režimu s kolonkou BPX5 a programem teplot 60 °C–330 °C.

Hlavní výsledky a diskuse

Analýzou aroma sloučenin bylo detekováno 78, 76 a 86 sloučenin pro futsu-shu, junmai-shu a daiginjo-shu. PCA score plot jasně oddělil tři typy saké, zatímco loading plot ukázal, že nejvíce přispívají ethylacetát, isobutanol, 3-methylbutyl-acetát či furfural. Metabolitů bylo nalezeno 147, 140 a 149, přičemž PCA opět umožnila rozlišit vzorky. Charakteristické metabolity zahrnovaly různé cukry (glukózu, trehalózu), aminokyseliny (prolin, alanin), organické kyseliny (jablečnou, citrátovou) a další klíčové složky ovlivňující chuťový profil saké.

Přínosy a praktické využití metody

Komplexní profilování aroma sloučenin a metabolitů ve spojení s multivariační analýzou nabízí:

• Objektivní nástroj pro rozlišení a klasifikaci produktů na základě chemického složení.
• Podporu senzorických testů přesnějším chemickým podkladem.
• Možnost sledovat kvalitu, autenticitu a konzistenci výroby alkoholu i jiných potravin.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření metod při monitoringu fermentačních procesů v reálném čase a využití strojového učení pro předpověď senzorických vlastností. Dále lze metodu aplikovat na širokou škálu potravin a nápojů, včetně vín, piva nebo mléčných produktů.

Závěr

Studie demonstruje, že celková analýza aroma sloučenin a metabolitů pomocí HS-GC-MS a GC-MS po derivatizaci je účinným přístupem pro hodnocení kvality saké. Multivariační zpracování dat umožňuje jasné rozlišení vzorků a identifikaci signifikantních markerů pro průmyslovou kontrolu kvality.

Reference

* Natsuki Mimura, Atsuko Isogai, Kazuhiro Iwashita, Takeshi Bamba, Eiichiro Fukusaki. Gas chromatography/mass spectrometry based component profiling and quality prediction for Japanese sake. Journal of Bioscience and Bioengineering, 118(4):406–414, 2014.