Workflow for differential analysis of whisky using an Orbitrap Exploris GC 240 mass spectrometer

Význam tématu

Whisky představuje vysoce ceněný destilát s komplexním procesem výroby a zrání, jehož chemické složení ovlivňuje výslednou chuť i cenu. Vysoká tržní hodnota přitahuje padělání a adulterace, což ohrožuje kvalitu, bezpečnost a důvěru spotřebitelů. Spolehlivá analytická metoda pro diferenciální profiling a jednoznačnou identifikaci charakteristických markerů je klíčová pro ochranu značek a ověřování pravosti whisky.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem aplikace bylo vytvořit rychlý a účinný workflow pro netargetovanou analýzu různých vzorků whisky pomocí Orbitrap Exploris GC 240 hmotnostního spektrometru a softwaru Compound Discoverer. Studii tvořilo pět vzorků skotské whisky různých věkových kategorií a jeden vzorek brandy jako záporná kontrola. Hlavním úkolem bylo rozlišit chemické profily jednotlivých vzorků, identifikovat významné rozdíly a navrhnout struktury odhalených markerů.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky byly připraveny 1:10 ředěním whisky vodou (4 % ethanolu) a analyzovány headspace SPME Arrow technikou pomocí TriPlus RSH SMART autosampleru. Extrakce probíhala při 40 °C po dobu 10 min s agitací 500 rpm, desorpce ve vstřikovací komoře GC. Chromatografie se uskutečnila na TRACE 1610 GC s kolonkou TraceGOLD TG-624SilMS (30 m × 0,25 mm × 1,4 µm), program teploty 40 °C → 270 °C. Akvizice v plném skenu (m/z 40–600) byla provedena ve dvou režimech: elektronové ionizace (EI, 70 eV, rozlišení 120 000 FWHM) a kationtové chemické ionizace (PCI, methane, rozlišení 120 000). Interní kalibrace probíhala pomocí standardních iontů. Data byla zpracována v Chromeleon CDS 7.3.2 a Compound Discoverer 3.3, zahrnující dekonvoluci, chemometrické nástroje (PCA, volcano plot) a vyhledávání ve spektrálních knihovnách NIST 2023 a Flavor & Fragrance HRAM.

Hlavní výsledky a diskuse

PCA ukázala jasné rozdělení vzorků whisky podle věku a typu, přičemž replikáty byly vysoce reprodukovatelné. Volcano ploty odhalily významné markery: estery (ethyl butanoate, ethyl octanoate, ethyl decanoate), vyšší alkoholy (2‐ a 3‐methyl-1-butanol) a furfural. Tyto sloučeniny reflektují typ zrna, délku zrání a povahu sudu. PCI režim přinesl potvrzení molekulárních iontů aduktů [M+H]+, [M+C2H5]+ a [M+C3H5]+ pro přesné potvrzení identifikací.

Přínosy a praktické využití metody

• Minimální příprava vzorku bez používání rozpouštědel
• Rychlá a automatizovaná extrakce headspace SPME Arrow
• Komplexní netargetovaná akvizice s vysokým rozlišením a přesnou hmotou
• Spojení dekonvoluce, statistické analýzy a spektrálních knihoven v jednom softwarovém prostředí
• Možnost detekce podvodných přísad, zjištění padělků a ochrany značky

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávaným vývojem je rozšíření a prohloubení spektrálních knihoven o specifická aroma, využití umělé inteligence pro automatizovanou interpretaci dat a predikci složení, integrace s kapalinovou chromatografií pro širší rozsah sloučenin a miniaturizace analytických přístrojů pro on-site testování kvality a pravosti lihovin v terénu.

Závěr

Navržený workflow kombinuje headspace SPME Arrow, Orbitrap Exploris GC 240 a Compound Discoverer software pro efektivní diferenciální analýzu whisky. Metoda prokázala schopnost spolehlivě rozlišit vzorky podle chemického profilu, identifikovat klíčové markery a potvrdit jejich strukturu. Tento přístup výrazně podporuje kontrolu kvality, boj proti padělání a ochranu značek v lihovarnickém průmyslu.

Reference

1. Non-targeted analysis of whisky using SPME Arrow and Orbitrap Exploris GC 240 mass spectrometer, Thermo Fisher Scientific Application Note 003094, 2024.
2. Differential analysis of soil using the Orbitrap Exploris GC 240 mass spectrometer and Compound Discoverer software, Thermo Fisher Scientific Application Note 001605, 2023.
3. Improved identification of extractable and leachable substances with the Orbitrap Exploris GC 240 MS, Thermo Fisher Scientific Application Note 002733, 2024.
4. Untargeted screening and identification of substances in plastic food contact materials using an Orbitrap Exploris GC 240 mass spectrometer, Thermo Fisher Scientific Application Note 001607, 2022.