Utilizing Ultra High Resolution for Selective Component Separation in Complex Matrices

Význam tématu

Biologické vzorky, jako jsou ovocné extrakty, obsahují tisíce sloučenin, jejichž analýza je komplikovaná překrývajícími se signály.
Ultravysoké rozlišení hmotnostní spektrometrie umožňuje detekci jemných izotopických vzorců jednotlivých prvků, což otevírá cestu k selektivnímu oddělení cílových sloučenin podle jejich elementárních otisků.
Flavonoidy a jejich konjugáty jsou důležité sekundární metabolity s prokázanými zdravotními přínosy a významem v zemědělství, proto je jejich selektivní analýza cenná v potravinářském i farmaceutickém průmyslu.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo ukázat, jak lze pomocí ultravysokého rozlišení (1 000 000 @ m/z 200) a algoritmů založených na „počítání atomů“ jemné izotopické stopy selektivně oddělit flavonoidní konjugáty v komplexních matricích pomerančových a grepových šťáv.
K vyhledání kandidátních látek byly použity dvě komplementární metody: extrakce chromatogramů jemné izotopické stopy a scoring neznámých iontů podle počtu kyslíků.

Použitá metodika a instrumentace

Sample preparation

• Ovoce odstředěno, supernatant ředěn vodou, bez dalších úprav.

LC separation

• Kolona Thermo Scientific Hypersil GOLD C18 (100×5 mm, 3 µm) při 35 °C.
• Gradient vody (0,1 % kyseliny) a acetonitrilu (0,1 % kyseliny): 0–0,5 min 2 % B, 0,5–8 min do 35 % B, 8–11,5 min do 95 % B, 11,5–12,5 min návrat.

MS detekce

• Thermo Scientific Orbitrap Fusion Lumos s rozlišením 1 000 000 (FWHM @ m/z 200), ESI pozitivní režim.
• Sledování MS1 pro jemné izotopy 18O, následné HCD MS2 (NCE 20 %) a MS3 (NCE 50 %).

Software

• Thermo Scientific Compound Discoverer s moduly Pattern Tracer a Detect Unknown Compounds.

Hlavní výsledky a diskuse

Průměrně zjištěno 4 500 složek v pomeranči a 4 250 v grepových vzorcích.
Filtrováním dle izotopických stop a molekulové hmotnosti > 350 Da bylo vybráno 128 putativních konjugátů v pomeranči a 84 v grepu.
Příklad identifikace hesperidinu ukázal shodu fragmentačních spekter z MS2 i MS3 s knihovnou mzCloud.
Obě metody (XIC jemných stop a scoring neznámých iontů) se osvědčily pro cílenou selekci v matričních komplexech.

Přínosy a praktické využití metody

Možnosti selektivního zacílení na skupinu sloučenin podle elementárního otisku.
Rychlá identifikace a potvrzení struktur konjugátů ve složitých vzorcích.
Využití v QA/QC, potravinářské analýze a farmaceutickém výzkumu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozšíření na další třídy metabolitů s vysokým obsahem kyslíku.
Integrace strojového učení pro automatizované vyhodnocování izotopických vzorců.
Real-time monitorování procesů a on-line aplikace v průmyslových podmínkách.

Závěr

Ultravysoké rozlišení hmotnostní spektrometrie umožňuje na základě jemné izotopické stopy efektivní oddělení a identifikaci flavonoidních konjugátů v komplexních ovocných extraktech.
Metoda nabízí cenný nástroj pro selektivní analýzu a potvrzení struktur v rozmanitých aplikačních oblastech.

Reference

Stratton T, Sharma S, Canterbury J. Utilizing Ultra High Resolution for Selective Component Separation in Complex Matrices. Thermo Fisher Scientific, 2017.