Comparison of Metabolites in Rice from Different Production Areas Using GC-MS/MS

Význam tématu

Metabolomika potravin umožňuje komplexní profilaci nízkomolekulárních látek ovlivňujících chuť, vůni a nutriční vlastnosti. U rýže odrůdy Koshihikari z různých japonských regionů pomáhá odhalit vliv geografického původu na metabolický profil a podporuje vývoj vysoce kvalitních zemědělských produktů.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo simultánně kvantifikovat více než 500 metabolitů v šesti prefekturách Japonska a porovnat vzorky pomocí multivariační analýzy. Studie využila GC-MS/MS v režimu MRM a speciální databázi metabolitů pro efektivní zpracování dat a statistické vyhodnocení.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky rýže Koshihikari (8 typů, n=3) z prefektur Niigata, Toyama, Kagawa, Chiba, Shiga a Ibaraki byly mrazově drceny. Pro extrakci se aplikovala metoda Bligh & Dyer, následuje derivatizace pomocí methoxime-TMS. Interním standardem byl 2-isopropylmalát.

• Chromatografie: GC-MS/MS (Shimadzu GCMS-TQ 8040 NX) s kapalinovým autoinjektorem AOC-30i/20s, kolona BPX-5 (30 m × 0,25 mm, 0,25 μm), režim Split 30:1.
• Podmínky GC: teplota injektoru 250 °C, odlučovací režim Split, nosný plyn He, lineární rychlost 39,0 cm/s, program teploty 60 °C (2 min) → 15 °C/min → 330 °C (3 min).
• Podmínky MS: zdroj iontů 200 °C, rozhraní 280 °C, režim měření MRM.
• Software: LabSolutions Insight pro zpracování dat, Smart Metabolites Database Ver.2 pro identifikaci a kvantifikaci, eMSTAT Solution pro statistickou analýzu (PCA, PLS-DA, diskriminace).

Hlavní výsledky a diskuse

Detekováno bylo 65 klíčových látek, včetně cukrů, aminokyselin a mastných kyselin. Pomocí PCA bylo dosaženo 41,4 % celkové variance (PC1 22,0 %, PC2 19,4 %). Skóre grafy ukázaly jasné oddělení vzorků z Kagawa a Chiba podél PC1 a z Toyama a Niigata podél PC2. Na základě loading plotů byly identifikovány charakteristické sloučeniny: monosacharidy (glukóza, fruktóza) pro Kagawa, aminokyseliny (leucin, valin) pro Chiba, mastné kyseliny (oktanová, kaprová) pro Niigata a organické kyseliny (citronová, 2-amino-pimelová) pro Toyama.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje rychlou simultánní analýzu stovek metabolitů s vysokou selektivitou a citlivostí. Integrované workflow zjednodušuje přípravu vzorku, zpracování dat i vyhodnocení výsledků. Identifikace geografických markerů přispívá k zabezpečení kvality a autenticity potravin.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření databází metabolitů, využití umělé inteligence pro automatizovanou analýzu a další integrace s genomikou a proteomikou. Potenciál mají též nasazení v kontrole kvality a trasovatelnosti potravin na globálním trhu.

Závěr

Studie prokázala, že kombinace GC-MS/MS a multivariační analýzy efektivně odhalí rozdíly v metabolickém profilu rýže z různých regionů. Použité nástroje a postupy jsou vhodné pro široké aplikace v potravinářské kvalitě a výzkumu.