Simultaneous Analysis of Methoxypyrazines in Processed Tomato Products by GC–MS/MS with SPME Arrow

Význam tématu

Analýza velmi těkavých sloučenin způsobujících vegetativní ("green"/seno) off-arómu v průmyslově zpracovaných rajčatových výrobcích je klíčová pro kontrolu kvality a spotřebitelské přijatelnosti produktů. Methoxypyraziny se vyskytují v extrémně nízkých koncentracích (ppt řád, tj. ng/L), proto vyžadují metody s vysokou senzitivní i selektivitou, které jsou funkční i v komplexních matricích potravinářských vzorků.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem prezentované studie bylo vyvinout a ověřit spolehlivou metodiku pro simultánní stanovení pěti methoxypyrazinů v zpracovaných rajčatových produktech pomocí kombinace SPME Arrow a GC–MS/MS v režimu MRM. Autoři testovali citlivost, selektivitu (včetně diferenciace isomerů) a použitelnost metody na reálných vzorcích identifikovaných senzoricky jako s vegetativním off-arómatem.

Použitá metodika

• Vzorkování a příprava: zpracované rajčatové produkty byly naředěny 4× vodou a do roztoku byly přidány standardy methoxypyrazinů. Pro zvýšení extrakce byl přidán NaCl (salting-out).
• Prekoncentrace: použit SPME Arrow s fází DVB/PDMS; optimalizovány podmínky čisticího a extrakčního cyklu (kondicionování, inkubace, extrakce, desorpce).
• Chromatografie a detekce: GC–MS/MS v režimu MRM na triple kvadrupólu umožnil vysokou selektivitu a kvantifikaci i izomerů obtížně separated GC samostatně (zejména MDMP vs EMP).
• Optimalizace citlivosti: optimalizované dělení vstupu (split ratio), použití salting-out a vhodná SPME fáze vedly k detekci na úrovni jednotek až desítek ng/L; nejnižší kalibrační úroveň byla 5 ng/L.

Použitá instrumentace

• GC–MS/MS: Shimadzu GCMS-TQ 8040 NX (triple kvadrupól).
• Autosampler: Shimadzu AOC-6000 Plus s podporou automatizovaného SPME Arrow vstřikování.
• Kolona: SH-PolarWax (60 m × 0,25 mm, 0,25 µm) byla použita pro separaci těkavých analyzovaných látek.
• SPME Arrow: DVB/PDMS sorbent, tloušťka 120 µm, použit pro prekoncentraci methoxypyrazinů.
• MS podmínky: akvizice v MRM, vysoká citlivost, interface ~250 °C, ionizační zdroj ~200 °C (souhrnné pracovní parametry optimalizovány pro stopová stanovení).

Hlavní výsledky a diskuse

• Senzitivita a linearita: metoda dosahuje kalibrační linearity pro cílové analyty v rozsahu 5–50 ng/L s R2 > 0,996 pro všechny analyty. Nejnižší kalibrační bod byl 5 ng/L.
• Opakovatelnost: při 10 ng/L byly %RSD plochy píků ≤ 6 % (n = 5), což ukazuje na dobrou přesnost a stabilitu metody.
• Selektivita a izomerová diferenciace: použití MRM umožnilo vybrat pro každý analyzát charakteristické kvantifikační a kvalitativní tranzice, což zvláště umožnilo rozlišit izomery MDMP a EMP, které mají stejnou molekulovou hmotnost a podobné EI spektra a jsou obtížně separovatelné samotnou GC.
• Optimalizace extrakce: kombinace salting-out (přídavek NaCl) a změny split ratio výrazně zvýšila odpověď IBMP a ostatních cílových sloučenin; SPME Arrow prokázal schopnost detekovat methoxypyraziny na úrovních 10 ng/L a níže při adekvátní kombinaci podmínek.
• Analýza reálných vzorků: ze čtyř vzorků s vegetativním off-arómatem byl MDMP detekován ve dvou vzorcích v koncentracích 21 ng/L a 53 ng/L; v dalších dvou byl pod LOQ. IPMP byl detekován v několika vzorcích

Přínosy a praktické využití metody

• Metoda poskytuje praktický nástroj pro potravinářské laboratoře k monitorování stopových off-arómů, kde malé změny koncentrací ovlivní senzorické vlastnosti produktů.
• Automatizace pomocí AOC-6000 Plus zvyšuje průchodnost analýz a reprodukovatelnost SPME Arrow vstřikování, což je přínosné pro rutinní kontrolu kvality.
• MRM na triple kvadrupólu zvyšuje selektivitu v komplexních matricích, snižuje vliv maticového pozadí a umožňuje spolehlivou kvantifikaci i izomerů s podobnými GC charakteristikami.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další rozšíření: metodika je přenosná i na jiné potravinářské matrixy podléhající off-arómům (např. vína, zeleninové konzervy), po vhodné validaci.
• Vylepšení citlivosti: kombinace SPME Arrow s dalšími optimalizacemi (např. selektivní derivatizace, prodloužená extrakce, další úpravy nosiče) by mohla posunout LOD/LOQ do ještě nižších ppt úrovní.
• Routine monitoring a včasná diagnostika: zavedení metody do QA/QC workflow může umožnit rychlou identifikaci výrobních či surovinových zdrojů off-arómů a podporovat cílené zásahy v technologii výroby.
• Pokročilá data: využití potvrzujících tranzic a multivariate analýzy senzorických dat může zlepšit interpretaci vlivu jednotlivých složek na vnímané aroma.

Závěr

Kombinace SPME Arrow prekoncentrace a GC–MS/MS v režimu MRM na systému Shimadzu (AOC-6000 Plus + GCMS-TQ 8040 NX) poskytuje robustní, citlivou a selektivní metodu pro stanovení methoxypyrazinů v zpracovaných rajčatových produktech. Metoda dosahuje linearity a opakovatelnosti vyhovující stopovému sledování (ng/L), umí rozlišit izomery obtížně separovatelné GC a byla úspěšně aplikována na reálné vzorky s prokazatelným nálezem MDMP v rozsahu desítek ng/L.

Reference

• Takemori Y., Ishii T., Nakasuji Y., Kato K., Shinohara N., Omori Y., Terada T., Tanaka K. Simultaneous Analysis of Methoxypyrazines in Processed Tomato Products by GC–MS/MS with SPME Arrow. Shimadzu Application News; First Edition March 2026.