HILIC Analysis of Free Inositol Stereoisomers in Dietary Supplements: Evaluating CAD, ELSD, and ACQUITY QDa II Mass Detector for Routine Quantitative Analysis

Význam tématu

Analytika bezbarvých sacharidů a jejich stereoisomerů, jako jsou různé formy inositolu, je klíčová pro kontrolu kvality doplňků stravy a klinické studie. Tyto látky postrádají silné UV chromofory, takže běžné UV/fluorescenční detektory jsou nevhodné. Výzkum porovnávající univerzální detektory (CAD, ELSD) a hmotnostní detekci (ACQUITY QDa II) poskytuje laboratořím podklady pro volbu optimální detekční technologie s ohledem na citlivost, dynamický rozsah, přesnost a praktičnost rutinního kvantitativního workflow.

Cíle a přehled studie / článku

Studie porovnává analytickou výkonnost tří detekčních technik při HILIC separaci volných inositolových stereoisomerů v doplňcích stravy: Waters ELSD, Waters CAD a ACQUITY QDa II Mass Detector. Hodnoceny byly citlivost (LOQ), pracovní koncentracní rozsah, linearita, přesnost (opakování) a praktické aspekty přípravy vzorku a analýzy při optimalizovaných provozních podmínkách pro každý detektor.

Použitá metodika a instrumentace

Metoda: HILIC separace na ACQUITY UPLC BEH Amide sloupci (1.7 µm, 2.1 × 150 mm), teplota 25 °C, doba analýzy 23 min, průtok 0.35 mL/min, injekční objem 2 µL. Mobilní fáze: A = acetonitril:voda 90:10 (v/v) s 0.01 % NH4OH; B = acetonitril:voda 50:50 (v/v) s 0.01 % NH4OH (při použití QDa II doplněno 20 mM amonného formiátu).

Provozní systém a software: Arc Premier System (Quaternary Solvent Manager, Sample Manager, Column Manager) s Empower 3 CDS.

Parametry detektorů (vybrané):

• ACQUITY QDa II Mass Detector: ESI-, kapilární napětí 0.5 kV, teplota probe 600 °C, cone voltage 7.0 V, sampling rate 5 Hz, SIR [M]- m/z 179 (analyty) a 185 (ISTD), použit interní standard myo-inositol‑d6.
• Waters CAD: plynné tlaky 40 psi (nastavitelné), power function = 1, ion trap voltage 600 V, evaporátor 95 °C, nebulizér 100 %, vzorkovací frekvence 10 Hz, filter time constant normal (0.2 s).
• ACQUITY ELSD: tlak plynu 40 psi, režim nebulizace s ohřevem (100 %), driftová trubice 90 °C, gain 10.

Příprava vzorku: kapsle rozemleté a rozpuštěné ve vodě (3–4 mg/mL). Pro ELSD a CAD byly filtry 0.45 µm PVDF a přímé použití na kvantifikaci D‑chiro‑inositolu; myo‑inositol vyžadoval 20× ředění. Pro QDa II byla použita dvojitá diluce (10× → 10×), filtrace 0.45 µm a doplnění interního standardu (myo‑inositol‑d6) před analýzou.

Hlavní výsledky a diskuse

Citlivost a LOQ (S/N = 10):

• ACQUITY QDa II: LOQ 0.09–0.9 µg/mL (nejvyšší citlivost).
• Waters CAD: LOQ 17–21 µg/mL (přibližně 20× vyšší než QDa II).
• Waters ELSD: LOQ 25–41 µg/mL (nejméně citlivý z hodnocených).

Dynamický rozsah: QDa II měl nejširší dynamický rozsah; umožnil současné kvantifikace D‑chiro‑inositolu a myo‑inositolu v jedné injekci i při ~40× rozdílu koncentrací. CAD a ELSD vyžadovaly oddělená ředění a samostatné analýzy pro nízkokoncentrovaný a vysoko‑koncentrovaný analyzovaný komponent.

Linearity a přesnost: všechny tři detektory vykázaly vynikající linearitu (R² > 0.996; CAD často > 0.999). Interdenní RSD pro myo‑inositol: ELSD a QDa II ≤ 0.9 %, CAD ≤ 3.1 %. Pro D‑chiro‑inositol byly RSD širší (u QDa II až do 7.4 %), což je pravděpodobně důsledek absence izotopového interního standardu pro chiro‑inositol a blízkosti měřených koncentrací k LOQ u některých vzorků.

Praktická pozorování: ELSD byl náchylný k občasným ostrým špičkám šumu, CAD touto vadou méně trpěl. QDa II poskytl masově selektivní signalizaci (SIR), což zvýšilo selektivitu a umožnilo nižší limity detekce.

Přínosy a praktické využití metody

• ACQUITY QDa II: vhodný pro aplikace vyžadující vysokou citlivost, široký dynamický rozsah a zvýšenou selektivitu; vhodný pro současné kvantifikace složek s velkým rozpětím koncentrací bez potřeby vícenásobných ředění.
• Waters CAD: robustní univerzální detekce pro nevolatilní analyty s lepší citlivostí než ELSD; výhodný tam, kde je MS zbytečně složité či nákladné, ale požaduje se vyšší citlivost než nabízí ELSD.
• Waters ELSD: jednoduché a vhodné řešení pro rutinní rutiny, pokud jsou analyty přítomny ve vyšších koncentracích a nejsou kritická nejnižší LOQ.

Prakticky studie ukazuje, že všechny tři platformy poskytují srovnatelné kvantitativní výsledky v rámci ±7 % od celkového průměru pro komerční vzorky, což potvrzuje použitelnosť všech technik pro rutinní kontroly kvality v závislosti na požadavcích na citlivost a workflow.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Zavádění kompaktnějších a uživatelsky přístupnějších MS detektorů (jako QDa II) do rutinních laboratoří bude pokračovat díky jejich výhodám v citlivosti a selektivitě.
• Optimalizace kalibračních modelů (kvadratické vs. power‑law) a širší použití vnitřních izotopových standardů pro stereoisomery zlepší přesnost kvantifikace zejména u nízkých koncentrací.
• Integrace CAD/ELSD s HILIC a automatizovanými vzorkovacími postupy zůstane atraktivní tam, kde je MS nepřístupné nebo zbytečné z hlediska provozních nákladů.
• Vývoj nových materiálů sloupců HILIC a optimalizace spotřeby mobilní fáze může rozšířit horní hranice nálože sloupce a zlepšit tvar píků při vysokých koncentracích.

Závěr

Porovnání ukazuje, že volba detektoru závisí na analytických požadavcích: pro maximální citlivost, selektivitu a rozsah doporučuje studie ACQUITY QDa II; CAD představuje vyvážené univerzální řešení s lepší citlivostí než ELSD a jednoduchou implementací; ELSD je adekvátním nástrojem tam, kde jsou analyty přítomny v relativně vysokých hladinách a kde je prioritou jednoduchost. Všechny tři technologie poskytly ve studii reprodukovatelné a vzájemně porovnatelné výsledky pro analýzu inositolových stereoisomerů v doplňcích stravy.

Reference

1. Yang J.; Harden S.; Rainville P. Analysis of Free Inositol Stereoisomers in Dietary Supplements by Hydrophilic Liquid Chromatography using the Arc Premier System and ACQUITY QDa II Mass Detector. Waters, 2025.
2. Yang J.; Harden S.; Rainville P. Analysis of Free Inositol Stereoisomers in Dietary Supplements by HILIC‑CAD: Detection Optimization and Analytical Performance Evaluation. Waters, 2026.
3. ACQUITY ELSD technical note; Waters Corporation.
4. Young C.S.; Dolan J.W. Success with Evaporative Light‑Scattering Detection. LC•GC North America, 2003, 21, 120.
5. Márquez‑Sillero I.; Cárdenas S.; Valcárcel M. Comparison of Two Evaporative Universal Detectors for the Determination of Sugars in Food Samples by Liquid Chromatography. Microchemical Journal, 2013, 110, 629–635.