Isolation of Metal-Sensitive Compounds from Peppermint Tea Using an Inert Preparative Column Enabled with MaxPeak™ Premier Technology

Význam tématu

Interakce analytů s kovovými povrchy v chromatografickém systému mohou vést ke ztrátě signálu, špatnému tvaru vrcholu a k neúspěšné izolaci stopových či kyselých sloučenin. Použití inertních preparativních kolon s upravenými povrchy (MaxPeak Premier, HPS Technology) minimalizuje tyto nežádoucí adsorpční efekty, což je kritické pro izolaci biologicky aktivních polyfenolů z komplexních extraktů, úsporu času a redukci odpadu v purifikačních laboratořích.

Cíle a přehled studie / článku

Hlavním cílem bylo ilustrovat přínos inertních MaxPeak Premier preparativních kolon při izolaci kovově citlivých složek z extraktu z máty peprné. Autoři porovnali analytické i preparativní separace na inertních (MaxPeak Premier, HPS) a standardních nerezových XBridge BEH C18 kolonách a vyhodnotili škálovatelnost, signál, kapacitu píků a objemy frakcí.

Použitá metodika a instrumentace

Krátké shrnutí postupu:

• Vzorek: nálev ze dvou sáčků máty peprné, louhovaný přes noc a filtrován (0,45 μm).
• Analýza: UHPLC screening na kolónách 2.1×100 mm, 3.5 μm; detekce UV 254 nm (2998 PDA / TUV).
• Preparativní škálování: kolony 19×150 mm, 5 μm (MaxPeak Premier OBD vs nerezová OBD).
• Mobilní fáze: voda/ACN, 0.1 % kyselina mravenčí, gradient (5–95 % B používaný pro screening a preparaci).
• Informační systém: MassLynx a FractionLynx pro řízení a sběr frakcí.

Instrumentace (samostatná sekce):

• Waters AutoPurification System
• ACQUITY UPLC H‑Class System
• 2998 Photodiode Array (PDA) Detector a ACQUITY UPLC TUV (254 nm)
• XBridge Premier BEH C18 a XBridge BEH C18 analytické kolony (2.1×100 mm, 3.5 μm)
• XBridge BEH C18 MaxPeak Premier OBD Prep a XBridge BEH C18 OBD Prep (19×150 mm, 5 μm)
• Software: MassLynx (v4.2), FractionLynx

Hlavní výsledky a diskuse

• Analytické měření: inertní MaxPeak Premier kolona vykázala zvýšení výšky píků oproti nerezové variantě v rozmezí přibližně 0,4–10 % pro vybrané složky extraktu.
• Preparativní nízké zatížení (12 μL): zvýšení výšky píků na Premier kolóně o 2–18 %; eluační profil byl zachován mezi typy kolon.
• Preparativní plné škálování (123 μL): průměrné zlepšení signálu ~17 % (výška i plocha píků) na inertní kolóně, což vedlo k vyšším výtěžkům z jedné injekce a menšímu počtu potřebných běhů.
• Peak capacity: 307 pro MaxPeak Premier vs 289 pro nerezovou kolonu — tedy lepší teoretická rozlišovací schopnost pro komplexní směsi.
• Objem frakcí: průměrné snížení objemu frakcí o 11 % při použití inertní kolony, což zkracuje dobu sušení a snižuje spotřebu energie/rozpouštědla.
• Škálovatelnost: díky OBD (Optimum Bed Density) balení a podobným L/dp hodnotám (analytická ~28 571 vs preparativní ~30 000) byla replikace analytického profilu v preparativním měřítku předvídatelná a konzistentní.
• Čistota frakcí: většina izolovaných píků vykázala dobrou UV čistotu; pouze velmi malý pík vykázal nižší UV čistotu (~65 %) a mohl by vyžadovat doplňující purifikaci.

Přínosy a praktické využití metody

• Inertní povrch MaxPeak Premier redukuje nespecifické adsorpce kovově citlivých analytů (NSAs), čímž zvyšuje detekovatelnost stopových kyselých sloučenin a ulehčuje jejich izolaci.
• Vyšší signál a plocha píků znamenají méně potřebných injekcí pro dosažení stejného množství izolovaného materiálu — úspora času, rozpouštědel a energie.
• Prediktabilní škálovatelnost usnadňuje přechod z analytiky na preparativu bez zásadních změn metody.
• Nižší objemy frakcí a vyšší peak capacity podporují efektivnější zpracování a lepší separaci složitých přírodních extraktů.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření použití inertních kapilár, armatur a kolón do širšího spektra purifikačních pracovišť, zejména pro izolace kyselých a kovově citlivých molekul.
• Integrace HPS/OBD technologií s automatizovanými purifikačními pracovními postupy a softwarem pro optimalizaci sběru frakcí.
• Další vývoj povrchových úprav pro specifické třídy NSAs (sulfáty, fosfáty, karboxyláty) s cílem maximalizovat návratnost stopových analytů.
• Zaměření na udržitelnost: snížení spotřeby rozpouštědel a energie díky optimalizovaným kolónám a menším objemům frakcí.

Závěr

Studie demonstrovala, že inertní MaxPeak Premier preparativní kolony s HPS povrchem a OBD balením významně zlepšují detekci a izolaci kovově citlivých složek z komplexního extraktu máty peprné. Klíčové výhody zahrnují zlepšení signálu (až ~17 % v preparativním měřítku), zvýšenou peak capacity, snížení objemů frakcí a předvídatelnou škálovatelnost. Tyto vlastnosti zkracují čas purifikace, snižují odpad a zvyšují úspěšnost izolací stopových či problematických analytů.

Reference

1. DeLano M.; et al. Anal. Chem., 2021, 93, 5773–5781.
2. Topics in Liquid Chromatography, Part 2: Optimum Bed Density [OBD™] Columns: Enabling Technology for Laboratory-Scale Isolation and Purification. Waters Corporation. White Paper, 2012.
3. Kapp K.; et al. Commercial peppermint (Mentha x piperita L.) teas: Antichlamydial effect and polyphenolic composition. Food Research International, 2013, 53, 758–766.
4. Uribe E.; et al. Food Chemistry, 2016, 190, 559–565.
5. Zhao H.; et al. Biomedicine & Pharmacotherapy, 2022, 154, 113559.
6. Jablonski J. Applying the 5 Rules of Scale Up in LC Purification. Waters Corporation; Article, 2024.
7. Jablonski J. 5 Rules of Scaling LC Purification, Rule #4: Leverage identical column attributes and similar L/dp. Waters Corporation; Article, 2024.
8. Berthelette K.; Nguyen J.; Turner J. Improving Peak Capacity While Maintaining Selectivity Using CORTECS Columns on an Agilent 1290 LC System. Waters Application Note, 2021.