GC/MSD, GC/MS/MS, GC/HRMS, GC/Orbitrap
ZaměřeníPotraviny a zemědělství
VýrobceThermo Fisher Scientific
Význam tématu
Fenolické sloučeniny a flavonoidy představují klíčové sekundární metabolity rostlin, které se podílejí na neutralizaci reaktivních forem kyslíku a obraně proti abiotickému i biotickému stresu. Stanovení celkového obsahu těchto látek spolu s antioxidační kapacitou je důležité pro výzkum rostlinných adaptačních mechanismů, hodnocení kvality potravin a vývoj nových agrotechnologií. Kombinovaná extrakce z jednoho vzorku minimalizuje spotřebu materiálu, zrychluje analýzy a umožňuje komplexní charakterizaci vzorků.
Cíle a přehled studie
Cílem práce bylo vyvinout metodiku umožňující ze stejného rostlinného vzorku v destičkovém formátu stanovit:
- celkový obsah fenolických sloučenin (TPC),
- celkový obsah flavonoidů (TFC),
- celkovou antioxidační kapacitu (TAC),
- následnou cílenou analýzu vybraných flavonoidů pomocí GC-MS.
Použitá metodika a instrumentace
Rostlinný materiál (10 mg lyofilizovaných listů) se extrahoval směsí MTBE:methanol (3:1, v/v) při 4 °C (90 min, 1 000 rpm). Po centrifugaci se supernatant rozdělil na polární a nepolární fázi. TPC se stanovilo reakcí s Folin–Ciocâlteu činidlem (absorbance 760 nm), TFC reakcí s NaNO₂–AlCl₃–NaOH (510 nm) a TAC phosphomolybdenanovým testem (695 nm) v 96jamkové destičce. Komplementárně proběhla derivatizace vzorku (methoxymethyl + silylace) a analýza vybraných flavonoidů (kaempferol, quercetin) na Trace 1300 GC – Q Exactive™ Orbitrap GC-MS.
Instrumentace:
- Kulový mlýn Retsch Mixer Mill MM 400
- ThermoMixer comfort (Eppendorf)
- Spektrofotometr Tecan Infinite® M1000 Pro (96well destičky)
- Vakuový koncentrátor Speed-Vac (Thermo Fisher)
- GC-MS Trace 1300 + Q Exactive™ GC-MS/MS (Thermo Fisher)
Hlavní výsledky a diskuse
U jahod vystavených suchu došlo k přibližně 50% poklesu TPC, TFC a TAC oproti kontrole. GC-MS analýza prokázala significantní snížení kaempferolu a quercetinu, což potvrzuje výsledky spektrofotometrie. Metodika prokázala vysokou reprodukovatelnost a citlivost pro sledování stresových změn v sekundárních metabolitech.
Přínosy a praktické využití metody
- Snížení spotřeby vzorku a činidel (destičkový formát).
- Zrychlení a automatizace analýzy velkého počtu vzorků.
- Komplexní extrakce polarních i nepolarních složek, včetně proteinů a nukleových kyselin v peletu.
- Možnost následných cílených analýz pomocí LC-MS nebo GC-MS.
Budoucí trendy a možnosti využití
Metodiku lze rozšířit o stanovení antokyanů, fotosyntetických pigmentů a karotenoidů. Integrace s omickými přístupy (metabolomika, proteomika) umožní detailní časové studie stresových reakcí. Automatizace a miniaturizace dále zvýší výtěžnost a propustnost analýz.
Závěr
Vyvinutá kombinovaná extrakční metodika v destičkovém formátu umožňuje efektivní stanovení TPC, TFC a TAC z jednoho rostlinného vzorku s minimální spotřebou materiálu. Současné využití spektrofotometrie a GC-MS potvrzuje spolehlivost a univerzálnost postupu pro široké uplatnění v rostlinné biologii, zemědělské praxi i průmyslové kvalitativní kontrole.
Reference
- Mittler R.: Trends Plant Sci. 22, 11 (2017).
- Černý M. et al.: Int. J. Mol. Sci. 19, 2812 (2018).
- Dufková H. et al.: Molecules 24, 4270 (2019).
- Berková V. et al.: Front. Plant Sci. 11, 590337 (2020).
- Fujita M., Hasanuzzaman M.: Antioxidants 11, 925 (2022).
- Dumanović J. et al.: Front. Plant Sci. 11, 552969 (2021).
- Xu M., Rao J., Chen B.: Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 60, 740 (2020).
- Falcioni R. et al.: Front. Plant Sci. 9, 1391 (2018).
- Sarmiento-López L. G. et al.: Biocatal. Agric. Biotechnol. 31, 101889 (2021).
- Tanase C. et al.: Polyphenols in Plants, Academic Press (2019).
- Singh A. K. et al.: Mol. Biol. Rep. 47, 1459 (2020).
- Ahmed U. et al.: Molecules 26, 5546 (2021).
- Hampejsová R. et al.: Front. Plant Sci. 13, 2295 (2022).
- Ziani B. E. C. et al.: Food Res. Int. 116, 312 (2019).
- Shen N. et al.: Food Chem. 383, 132531 (2022).
- Z López-Fernández O. et al.: Antioxidants 9, 479 (2020).
- Ma D. et al.: Plant Physiol. Biochem. 80, 60 (2014).
- Valledor L. et al.: Plant J. 79, 173 (2014).
- Salem M. A. et al.: Plant J. 103, 1614 (2020).
- Cerny M. et al.: Front. Plant Sci. 13, 1018272 (2022).
- López-Hidalgo C. et al.: Plant, Cell Environ. 44, 1977 (2021).
- Berkoá V. et al.: Int. J. Mol. Sci. 24, 5454 (2023).
- Berkoá V. et al.: Plants 11, 2931 (2022).
- Pino L. K. et al.: Mass Spectrom. Rev. 39, 229 (2020).
- Abid G. et al.: Plant Biosyst. 155, 797 (2021).
- Mansour E. et al.: Agric. Water Manage. 247, 106754 (2021).
- Gharibi S. et al.: Appl. Biochem. Biotechnol. 178, 796 (2016).
- Shin Y. K. et al.: Horticulturae 7, 238 (2021).
- Wróbel M. et al.: Acta Physiol. Plant. 27, 313 (2005).
- Sarker U., Oba S.: BMC Plant Biol. 18, 1 (2018).
- Kårlund A. et al.: J. Sci. Food Agric. 97, 2182 (2017).
- Dufková H. et al.: Plants 11, 61 (2021).
- Aryal S. et al.: Plants 8, 96 (2019).
- Niroula A. et al.: Int. J. Food Prop. 22, 427 (2019).
- Shin Y. K. et al.: Agronomy 10, 1627 (2020).
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.