On-line extraction and determination of targeted carotenoids from habanero red (Capsicum Chinese)

Význam tématu

Karotenoidy jsou klíčové přírodní pigmenty s antioxidačními a provitamin A vlastnostmi, které dodávají barvu potravinám a podporují lidské zdraví. Moderní analytické techniky směřují k rychlému, automatizovanému a ekologickému stanovení těchto sloučenin v potravinových matricích.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout a ověřit metodu kombinující on-line superkritickou fluidní extrakci (SFE) a superkritickou fluidní chromatografii (SFC) spojenou s trojitým kvadrupólovým hmotnostním spektrometrem (QqQ MS) pro kvantifikaci a identifikaci cílených karotenoidů v drcených plodech habanero red (Capsicum chinense).

Použitá metodika a instrumentace

Vzorek habanero red (1 g) byl homogenizován s adsorbentem (1 g) a umístěn do extrakčního modulu SFE (objem 0,2 ml) se superkritickým CO2 a metanolovým modifikátorem při gradientu tlaku a teploty (40–80 °C). Extrakt byl on-line přiváděn do SFC kolony C30 (150 × 4,6 mm, 2,7 μm) s manžetovým modifikátorem metanol. Detekce probíhala na LCMS-8050 (Shimadzu) s APCI zdrojem v režimech SCAN, SIM a MRM (pozitivní/negativní ionizace). Celková doba analýzy činila 18 minut.

Hlavní výsledky a diskuse

Identifikováno bylo celkem 21 analyzovaných sloučenin:

• Volné karotenoidy: α-karoten, β-karoten, lutein, zeaxantin, kapsanthin, chlorofyl b.
• Monoestery: antheraxanthin-C12:0/C14:0, kapsanthin-C12:0/C14:0/C16:0, cis-kapsanthin, lutein-C16:0, zeaxantin-C16:0, β-kryptokapsin.
• Diestery kapsanthinu: C12:0–C14:0, C12:0–C16:0, C14:0–C16:0, C16:0–C16:0.

Optimalizace teploty extrakce odhalila nárůst výtěžku při 80 °C (průměr 48,6 %; max 65,4 %) oproti 40 °C (průměr 41,8 %; min 35,9 %). Rychlé přepínání mezi pozitivním a negativním APCI módem zvýšilo kvalitu spektrálních dat. MRM režim pro lutein, zeaxantin a kapsanthin zajistil citlivou kvantifikaci v jediném běhu.

Přínosy a praktické využití metody

• Automatická on-line extrakce redukuje dobu přípravy i riziko kontaminace.
• Eliminace organických rozpouštědel přispívá k ekologičtějšímu provozu.
• Vyšší reprodukovatelnost mezi běhy a možnost hromadných analýz (batch).
• Rychlý screening karotenoidů v potravinářských vzorcích pro QA/QC a výzkum.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření metody na další lipofilní biomolekuly a matrice (oleje, semena, mikroorganismy).
• Integrace vysokorozlišujících MS detektorů pro neřízené (untargeted) metabolomické studie.
• Další zvyšování automatizace a miniaturizace extrakční jednotky.
• Využití strojového učení pro optimalizaci extrakčních a chromatografických parametrů.

Závěr

On-line SFE-SFC-QqQ MS metoda představuje rychlý, ekologický a vysoce citlivý přístup ke komplexnímu profilu karotenoidů v potravinových matricích. Kombinace superkritického CO2 s trojitým kvadrupólem zajišťuje detailní identifikaci i kvantifikaci v jednom analytickém běhu.

Reference

1. D. Giuffrida, P. Dugo, G. Torre, C. Bignardi, A. Cavazza, C. Corradini, G. Dugo. Food Chemistry 140 (2013) 794–802.
2. S.M. Rivera, R. Canela-Garayoa. Journal of Chromatography A 1224 (2012) 1–10.