Thermo Scientific Orbitrap Exploris GC 240 Mass Spectrometer - eBook

Význam tématu

V analytické chemii představuje kombinace vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrie s plynovou chromatografií jedinečný nástroj pro přesné profile aromatických a netargetovaných látek ve složitých potravinových matricích. Systém Orbitrap Exploris GC 240 umožňuje vysokou selektivitu, citlivost a přesnost měření, což je klíčové pro autentifikaci surovin, stanovení reziduí a odhalování falšování.

Cíle a přehled studie / článků

Hlavním cílem předložených studií a případových zpráv bylo demonstrovat schopnosti Orbitrap Exploris GC 240 v různých aplikacích:

• Potvrzení pesticide–reziduí ve složitých matricích (půdy, mouka) s rozlišením až 240 000 a hmotnostní přesností <1 ppm.
• Metabolomické studie nízkomolekulárních biomarkerů expozice v biologických vzorcích (krmiva, lidské a zvířecí vzorky).
• Netargetovaná analýza falšování koření (origano, oregano adulterované thy, majoránkou, olivovými listy) pomocí HS-SPME Arrow a chemometrie.
• Charakterizace aroma O. vulgare z různých geografických oblastí a odhalení rozdílných chemotypů monoterpenů a seskviterpenů.

Použitá metodika a instrumentace

Systém Orbitrap Exploris GC 240 byl kombinován s plynovým chromatografem Trace 1310 a automatickým vzorkovačem TriPlus RSH se SPME Arrow tec­hnikou (vláknová faze DVB/CWR/PDMS). Pro ionizaci se používala skupina režimů:

• Elektronová ionizace (EI) v režimu Full-Scan s rozlišením až 60 000 FWHM (m/z 200) pro netargetovanou dekonvoluci a knihovní vyhledávání (NIST20, Thermo Orbitrap HRAM Metabolomics Library).
• Pozitivní chemická ionizace (PCI) s metanem pro potvrzení molekulárních iontů a aduktů s hmotnostní přesností pod 1 ppm.
• MS/MS (HCD) pro strukturální elucidaci vybraných iontů.

Data byla zpracována v softwaru Chromeleon CDS pro akvizici a metody, Compound Discoverer 3.2 pro dekonvoluci, identifikaci, chemometrickou analýzu a FreeStyle/Mass Frontier pro predikci elementární skladby a fragmentů.

Hlavní výsledky a diskuse

• Citlivost v řádu fg–pg pro patogenní látky a pesticidy s opakovatelností <5 % RSD.
• Lineární měřicí rozsah až 6 řádů při zachování přesnosti a rozlišovací schopnosti.
• Vysoká hmotnostní přesnost (<0,5 ppm) a selektivita vedly k jednoznačnému vymezení analyty oproti blízkým maticovým iontům.
• Metabolomické studie zvýraznily silnou selektivitu a citlivost pro sled expozice u širokého spektra sloučenin.
• Chemometrická analýza (PCA, V-plot) umožnila spolehlivě odlišit nativní oregano od adulterovaných vzorků a identifikovat markerové látky (camphene, α-pinene, thymol, p-cymene).
• Charakterizace O. vulgare odhalila geografické chemotypy: produkty cymyl- a linalool- dráhy převažují ve středomořském klimatu, zatímco seskviterpeny dominují v kontinentálním klimatu.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá a bezrozpouštědlová příprava vzorků HS-SPME Arrow zaručuje integritu aromatických profilů.
• Flexibilita přepínání ionizačních režimů (EI/PCI/MS/MS) podporuje cílenou i netargetovanou analýzu a retrospektivní dohledávání dat.
• Výsledné pracovní postupy v Chromeleon CDS a Compound Discoverer šetří čas a snižují variabilitu mezi operátory.
• Metoda lze aplikovat na kontrolu kvality surovin, autentifikaci produktu, sledování reziduí pesticidů a biomarkerů expozice.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Zapojení vyšších řádů automatizace vzorkování a přípravy pro zvýšení propustnosti (throughput).
• Integrace rozsáhlých HRAM databází a umělé inteligence pro autonomní netargetovanou detekci neznámých kontaminantů.
• Multiplatformní omics přístupy spojující GC-MS, LC-MS a MS imaging pro komplexní charakterizaci biologických vzorků.
• Široké využití v potravinářské kontrole, environmentálním monitoringu a farmaceutickém výzkumu díky vysoké spolehlivosti a reprodukovatelnosti.

Závěr

Orbitrap Exploris GC 240 v kombinaci se SPME Arrow a výkonným softwarovým zázemím představuje univerzální, citlivý a reprodukovatelný analytický systém. Umožňuje rychlé nasazení v potravinářských, environmentálních i metabolomických aplikacích, zajišťuje vysokou kvalitu dat a podporuje robustní vědecké rozhodování.

Reference

• Black C.; Haughey S.A.; Chevallier O.P.; Galvin-King P.; Elliott C.T. A comprehensive strategy to detect the fraudulent adulteration of herbs: the oregano approach. Food Chemistry 2016, 210, 551–734.
• Lukas B.; Schmiderer C.; Novak J. Essential oil diversity of European Origanum vulgare L. (Lamiaceae). Phytochemistry 2015, 119, 32–40.
• Cavanna D.; Righetti L.; Elliott C.; Suman M. The scientific challenges in moving from targeted to non-targeted mass spectrometric methods for food fraud analysis: A proposed validation workflow to bring about a harmonized approach. Trends in Food Science & Technology 2018, 80, 223–241.