Comprehensive analysis of cuticular wax components using GC×GC-MS

Význam tématu

Cutikulární vosky pokrývají povrch rostlin a plní klíčovou ochrannou funkci proti ztrátě vody, UV záření či patogenům. Detailní složení voskové vrstvy je zásadní pro pochopení fyziologických procesů a interakcí rostlin s prostředím.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo vyvinout efektivní postup pro simultánní analýzu mastných kyselin a komplexních cutikulárních vosků pomocí dvourozměrné plynové chromatografie s hmotnostní spektrometrií (GC×GC-MS). Autoři demonstrují schopnost metody rozlišit lipidy s podobnými fyzikálně-chemickými vlastnostmi a zvýšit průchodnost analýzy.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky:

• Standardní směs 37 FAME (Merck).
• Vosky extrahované z listu Colocasia esculenta chloroformem a derivatizované BSTFA-TMCS.

Postup:

• GC×GC: první nekpolární kolona SH-Rtx-1614 (15 m × 0,25 mm, 0,10 µm), druhá středně polární BPX50 (2,5 m × 0,10 mm, 0,10 µm).
• Přepínání modulátorem (Zoex) spojeným se spektrometrem Shimadzu GCMS-TQ 8040.
• Parciální gradientní programy vhodné pro FAME a pro vyšší bod varu vosků.
• Detekce EI v režimu Scan (m/z 45–1000).

Hlavní výsledky a diskuse

Analýza FAME prokázala úplné rozlišení 37 sloučenin, včetně isomerů s blízkými parametry varu, a odlišení nežádoucích kontaminant tzv. phthalátů. U cutikulárních vosků byl identifikován nejhojnější alifatický keton C31-16-one spolu s dalšími lipidovými třídami (aldehydy, alkanes, mastné kyseliny, ketony, primární a sekundární alkoholy, steroly, voskové estery). GC×GC-MS umožnil získat čisté MS spektrum bez rušivého pozadí.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí:

• Vysoce rozlišovací analýzu složitých lipidových směsí ve vysokém průtoku.
• Minimalizaci času potřebného k separaci lipidových tříd.
• Spolehlivou kvalifikaci i v přítomnosti rušivých látek.

Budoucí trendy a možnosti využití

Perspektivou je rozšíření metody na monitorování stresových reakcí rostlin, šlechtitelské programy a detailní studium interakcí s mikrobním prostředím. Dále se nabízí kombinace s vysokorozlišujícími spektrometry a aplikace v průmyslové kontrole kvality povrchových úprav biomateriálů.

Závěr

GC×GC-MS představuje efektivní nástroj pro komplexní a rychlou analýzu rostlinných vosků a mastných kyselin. Vysoká separační kapacita a čistota spekter přispívají k přesné identifikaci a otevírají nové možnosti aplikací v životních vědách a průmyslu.

Reference

• Nawrath C, Schreiber L, Franke RB, Geldner N, Reina-Pinto JJ, Kunst L. Apoplastic Diffusion Barriers in Arabidopsis. The Arabidopsis Book. 2013;11:e0167.
• Mondello L. Fundamental Principles of Comprehensive 2D GC. GC×GC Handbook; C146-E177.
• Mondello L. Application Compendium of Comprehensive 2D GC Vol.1-5. GC×GC Handbook; C146-E178.
• Kondo S, Hori K, Sasaki-Sekimoto Y et al. Primitive Extracellular Lipid Components on the Surface of the Charophytic Alga Klebsormidium flaccidum and Their Possible Biosynthetic Pathways as Deduced from the Genome Sequence. Front Plant Sci. 2016;7:1–15.