Optimalizace a vyhodnocení tradičního SPME vs SPME Arrow pro kvalitativní analýzu masového aroma

Úvod

Syrové maso má samo o sobě velmi málo aromatických látek, proto téměř všechna aromata spojená s „masitostí“ vznikají během procesu úpravy/vaření Maillardovou reakcí mezi aminokyselinami a redukujícími cukry. Tato reakce určuje, které netěkavé prekurzory uvolňují těkavé aromatické sloučeniny. Výsledkem je, že jsou maso a také jeho alternativy komplexní matrice, které lze analyzovat plynovou chromatografií a hmotnostní spektrometrií (GCMS) bez další přípravy vzorku.

Mikroextrakce na pevné fázi (SPME) je metoda extrakce bez použití rozpouštědla, která využívá vlákno se sorbentem k ad/absorpci sloučenin z prostoru nad vzorkem (headspace) nebo kapalného vzorku. Headspace-SPME zlepšuje selektivitu a citlivost na těkavých sloučenin a snižuje účinky matrice. Nový SPME Arrow obsahuje větší množství fáze sorbentu a větší povrch než tradiční vlákno, což umožňuje extrahovat více analytu za kratší dobu.

Tato práce popisuje vývoj a optimalizaci metody SPME-GCMS vhodné pro kvalitativní analýzu aroma vařeného masa a srovnání několika vláken SPME a nového SPME Arrow.

Shimadzu: GCMS-QP2020 NX systém vybaven univerzálním robotickým autosamplerem s možností kapalného, headspace a SPME nástřiku

2. Experimentální metoda

GCMS-QP2020 NX s AOC-6000

• SPME & SPME Arrow: PAL: Fáze PDMS
• Extrakce: 130 °C, různé časy
• Desorpce: 10 min

Plynová chromatografie (GC) Nexis GC-2030 System

• Nástřikový port: 270 °C, splitless (1 min); split 10:1
• Separace: GC Kolona Rtx-5MS (30 m × 0,25 mm × 0,25 μm)
• Nosný plyn: Helium; Konstantní tlak, 90,1 kPa
• Teplota pece: 60 °C - 2 min > 160 °C (7 °C/s) > 250 °C (4 °C/s) - 2 min

Hmotnostní spektrometrie (MS)

• Teplota transferline: 250 °C
• Teplota iontového zdroje: 200 °C
• Rozsah skenování: 40 až 350 m/z

3. Výsledky

3.1 Konvenční vlákno SPME ve srovnání s novým SPME Arrow

Nejprve jsme posoudili rozdíl mezi konvenčním SPME vláknem a novým SPME Arrow. Jak se očekávalo, SPME Arrow absorbuje více sloučenin při extrakci stejné délky ve srovnání s vláknem SPME, což má za následek více detekovatelných píků na chromatogramu. Arrow má 20x větší plochu než vlákno, a proto má pro analyty mnohem více sorbentů.

Shimadzu: Obrázek 1. Překryté reprezentativní chromatogramy pro organické hovězí maso, 10ti minutová extrakce, SPME Arrow (černá) a SPME vlákno (růžová)

3.2 Optimalizace doby extrakce

Porovnáno bylo několik různých časů extrakce, aby se zjistilo, zda by se mohla zlepšit propustnost metody se zvětšenou plochou na Arrow. Pozorovali jsme malou změnu mezi 3, 10 a 30 minutami extrakce s tradičním vláknem SPME (obrázek 2); avšak u SPME Arrow bylo pozorováno významné zvýšení signálu mezi každým prodloužením doby extrakce (obrázek 3). SPME Arrow absorbuje přibližně stejné množství sloučenin z 3-minutové extrakce jako SPME vlákno za 30 minut. Prodloužení doby extrakce pro SPME Arrow zvyšuje nejen intenzitu signálu, ale také počet detekovatelných sloučenin.

Shimadzu: Obrázek 2. Překryté chromatogramy pro organické hovězí maso, 30 min (černá), 10 min (růžová) a 3 min (modrá) extrakce, SPME vlákno

Shimadzu: Obrázek 3. Překryté chromatogramy pro organické hovězí maso, 30 min (černá), 10 min (růžová) a 3 min (modrá) extrakce, SPME Arrow

3.3 Bio hovězí aroma ve srovnání s rostlinným masovým aroma

Podobné sloučeniny byly nalezeny v obou typech masa (viz tabulka níže). Jedná se o mastné kyseliny a produkty Maillardovy reakce zhnědnutí masa. To není překvapivé, protože téměř veškeré masové aroma pochází z procesu vaření a vzorky byly zahřívány za stejných podmínek. Rozdíly lze vysvětlit odlišnou a širokou škálou prekurzorů přítomných v imitaci masa, protože obsahuje aminokyseliny a cukry z jiných zdrojů než běžné maso.

Shimadzu: Srovnání aromatických látek detekovaných v bio hovězím masu a rostlinnou imitaci masa

4. Závěr

Pro SPME a SPME Arrow analýzy organického hovězího masa a imitace masa byl použit systém Shimadzu GCMS-QP2020 NX vybavený autosamplerem AOC-6000. Kvalitativní výsledky z vyhledávání knihovny Wiley ukázaly, že SPME Arrow může absorbovat větší množství širšího rozsahu sloučenin než konvenční SPME, což zlepšuje jak citlivost, tak propustnost metofdy/laboratoře. Budoucí práce by se mohla zaměřit na vývoj metod zaměřených na specifické třídy sloučenin nebo na zvýšení citlivosti na kvalitní značkovací vonné látky, aby se dále zlepšila kvalita imitace masa.