Non-targeted analysis of whisky using SPME Arrow and Orbitrap Exploris GC 240 mass spectrometer

Význam tématu

Analýza whisky má klíčový význam pro zajištění kvality a odhalování padělků v náročném trhu s prémiovými lihovinami. Kombinace cílených i necílených metod umožňuje komplexní profilování chemického složení, což podporuje důvěryhodnost značek, ochranu spotřebitelů a plnění legislativních požadavků.

Cíle a přehled studie

Cílem aplikace bylo demonstrovat schopnosti vysokorozlišovacího Orbitrap Exploris GC 240 MS ve spojení se SPME Arrow pro analýzu známých i neznámých vzorků whisky. Studie kladla důraz na rozlišení whisky podle výrobce, regionu původu, stáří a detekci možných přídavků či padělků pomocí knihoven vysoké přesnosti (HRAM Flavor and Fragrances) a statistického softwaru Compound Discoverer.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky whisky (ředěné na 4 % alkoholu) byly extrahovány hlavičkovou SPME Arrow technikou na autosampleru TriPlus RSH SMART a separovány kapilární GC na TRACE 1610 s kolonkou TG-624SilMS. Detekce probíhala v režimech elektronového nárazu (EI) a pozitivní chemické ionizace (PCI) na Orbitrap Exploris GC 240 MS s rozlišením 120 000 při m/z 200. Pro identifikaci sloučenin byly použity knihovny NIST a Thermo Scientific HRAM Flavor and Fragrances. Datovou analýzu a dekonvoluci zprostředkoval software Compound Discoverer, pro cílenou kvantifikaci byla využita metoda plného skenu a interní kalibrace lockmassy.

Hlavní výsledky a diskuse

Targetovaná analýza ukázala lineární kvantifikační rozsahy pro klíčové aroma sloučeniny (3-methyl-1-butanol, 2-methyl-1-butanol, isoamylacetát a 3-oktanon) s hodnotami LOQ v řádu desetin μg·mL⁻¹. Poměr 3-methyl-1-butanolu k 2-methyl-1-butanolu se ukázal jako užitečný otisk pro odlišení pravých malt a zrnových whisky (typické poměry 1,9–3,5). Necílená analýza prostřednictvím PCA odhalila významné rozdíly související s použitím sladovaného či nesladovaného obilí (marker furfural), délkou zrání a regionálními charakteristikami. Patrné byly anomálie u některých vzorků s abnormálně vysokými hladinami esterů, fenolů nebo PAH sloučenin, což naznačuje možné přidání aroma složek či nevhodné skladovací podmínky.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá a bezprašná příprava vzorku s minimem ruční manipulace
• Široké pokrytí analyzovaných sloučenin díky plnému skenu při vysokém rozlišení
• Spolehlivá identifikace a dekonvoluce i v přítomnosti složitého pozadí látek
• Možnost paralelního sledování cílených markerů a necílené chemické charakterizace
• Efektivní nástroj pro kontrolu kvality, forenzní analýzu a ochranu značky

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření knihoven HRAM pro další specializované aroma skupiny
• Integrace pokročilé statistiky a strojového učení pro automatizované odhalování anomálií
• Vývoj kompaktních přístrojů pro on-site monitoring výrobních procesů
• Rozšíření aplikace na další destiláty a nápoje s komplexní aromatickou kompozicí
• Propojení s multidimenzionální chromatografií a hromadnými technikami pro hlubší profiling

Závěr

Spolehlivá kombinace HS-SPME Arrow a Orbitrap Exploris GC 240 MS umožňuje komplexní analýzu whisky s vysokou citlivostí, selektivitou a rychlostí. Systém poskytuje robustní nástroje pro kvantifikaci klíčových aroma markerů a necílenou chemickou charakterizaci, což výrazně posiluje schopnost laboratorní kontroly a forenzní detekce padělků.

Reference

• Aylott RI, MacKenzie WM Analytical strategie pro potvrzení autenticity skotské whisky Journal of the Institute of Brewing 2010;116:215–229
• Marčiulionytė R a kol Roasted malt for distilling Impact on malt whisky new make spirit production and aroma volatile development Journal of the American Society of Brewing Chemists 2022;80(4):329–340
• Kleinjans GCS a kol Polycyclic aromatic hydrocarbons in whiskies The Lancet 1996;348(9043):1731
• Stupak M a kol Novel approach to assess quality and authenticity of Scotch Whisky based on GC–HRMS Anal Chim Acta 2018;1042:60–70