액체 크로마토그래피-트랩 이온 이동성 분광법-비행 시간 질량 분석법을 통한 식품 매트릭스에서 조절되는 맥각 알칼로이드 검출

요약

이 프로토콜은 최근 발표된 EU Commission Regulation 2023/915에 따라 식품 내 맥각 알칼로이드의 존재를 결정하기 위해 검증된 액체 크로마토그래피-이온 이동성-고분해능 질량 분석 방법을 제공합니다.

초록

Ion Mobility 질량분석법(IMS)은 액체 크로마토그래피-질량분석법(LC-MS) 워크플로우에 통합될 때 추가 분리 차원으로 작용합니다. LC-IMS-MS 방법은 기존 LC-MS 방법에 비해 더 높은 피크 분해능, 동중원소 및 이성질체 화합물의 향상된 분리, 향상된 신호 대 잡음비(S/N)를 제공합니다. IMS는 분석물 식별을 위한 또 다른 분자 특성, 즉 충돌 단면(CCS) 매개변수를 제공하여 거짓 양성 결과를 줄입니다. 따라서 LC-IMS-MS 방법은 식품 안전 분야에서 중요한 분석 과제를 해결합니다(즉, 복잡한 식품 매트릭스에서 미량 수준의 화합물 검출 및 동중원소 및 이성질체 분자의 명확한 식별).

맥각 알칼로이드(EA)는 곰팡이에 의해 생성되는 진균독의 일종으로, 호밀, 삼백초, 밀, 보리, 기장, 귀리와 같은 작은 곡물을 포함한 다양한 잔디 종을 공격합니다. 이러한 진균독의 최대 수준(ML)은 위원회 규정 EC/2023/915에 자세히 설명된 대로 여러 식품에서 확립되었습니다. 이 새로운 법안에는 6개의 주요 EA와 해당 에피머가 포함되어 있으므로 동시 발생을 고려하여 이러한 이성질체 분자를 적절하게 구별하기 위해서는 효율적인 방법론이 필요합니다.

따라서 이 프로토콜의 목표는 LC-MS 워크플로우에 IMS를 통합하는 것이 어떻게 이성질체 EA의 분리에 기여하여 분석 방법의 선택성을 향상시키는지 보여주는 것입니다. 또한 분석 표준물질의 특성화를 통한 CCS 라이브러리 생성이 어떻게 진균독소 식별에 대한 더 높은 신뢰성을 제공하는지 보여줍니다. 이 프로토콜은 식품 안전에서 IMS를 구현하는 이점을 명확하게 설명하기 위해 고안되었으며, 곡물의 EA를 측정하는 것을 예로 들어 설명합니다. QuEChERS 기반 추출에 이은 LC 트랩 이온 이동성 분광법(TIMS)-MS 분석은 ML의 1.5배, 1배, 0.5배에서 허용 가능한 정확도(에르고타미닌의 경우 회수율은 낮음)로 0.65 - 2.6ng/g 범위의 정량화 한계를 제공했으며, 매트릭스 효과는 무시할 수 있는 수준이었습니다.

서문

이온 이동성 질량분석법(IMS)은 점점 더 많이 사용되는 분석 기법으로 자리잡고 있으며, 종종 MS 워크플로우와 결합된 기존 액체/가스 크로마토그래피(LC/GC)에 통합된 추가 분리 차원으로 제시됩니다. IMS는 완충 가스로 채워진 이동성 셀을 따라 전기장과 대기압¹에서 분자를 분리하는 것으로 구성됩니다. 질량 대 전하 비율(m/z)과 기하학적 형태에 따라 이온화된 분자는 이동성 셀을 가로질러 이동할 때 버퍼 가스와 상호 작용하며, 이는 이온 이동성(K) 매개변수² 에 반영되고 다음 방정식을 통해 계산됩니다.

여기서 D 는 총 드리프트 길이, t_d 는 총 드리프트 시간, E 는 

프로토콜

1. 재고, 중간 및 작업 표준 솔루션의 준비

알림: 니트릴 장갑, 실험실 가운 및 보안경을 사용하십시오.

1. 아세토니트릴을 사용하여 4mL 황색 유리 바이알에 10,000ng/mL의 12개 EA(재료 표 참조)의 개별 원액을 준비합니다. R-형태(-ine)는 이전에 25,000ng 부분으로 분주된 반면, S-형태(-inine)는 10,000ng 부분으로 분배되었습니다. 이 연구는 이러한 부분 표본으로 시작하여 R- 및 S 형태를 각각 2.5 및 1mL의 아세토니트릴로 희석한 다음 2분 동안 볼텍싱하여 10,000ng/mL의 농도에 도달했습니다.
2. 12mL 호박색 유리 바이알에 총 EA 1,000ng/mL(각 83.33ng/mL)의 중간 원액을 준비하려면 각 알칼로이드 용액 65μL와 아세토니트릴 7.02mL를 추가합니다.
   참고: 중간 원액이 준비되면 개별 원액을 건조하고 -20°C에서 보관해야 하며, 이는 에피머화를 방지하기 위해 알루미늄 호일로 덮여 있어야 합니다.
3. 4 mL 호박색 유리관에 2.7, ....

결과

먼저, 여기에서 분석된 각 EA의 모든 식별 기능(즉, 머무름 시간, CCS 및 질량 스펙트럼)을 얻기 위해 작업 표준 용액을 LC-IMS-MS 기기에 주입했습니다. 정확한 질량을 제외한 식별 매개변수는 초기에 알 수 없었기 때문에 획득 방법은 전체 질량 스펙트럼의 전체 스캔으로 시작하여 bbCID가 뒤따르는 두 번의 스캔 이벤트를 기반으로 했습니다. 이 연구에 대한 후향적 접근 방식?.......

토론

이 프로토콜의 성공적인 사용은 보리 및 밀과 같은 복잡한 식품 매트릭스에서 EA를 추출할 수 있을 만큼 효과적인 추출 용매의 사용을 구현한 Carbonell-Rozas 등^[17]이 이전에 수행한 추출 절차의 최적화와 상대적으로 낮은 SSE 값을 제공하는 정리를 기반으로 합니다. 추출 용매의 선택은 분석물의 화학적 특성과 분해 및 에피머화에 대한 EA의 불가능성을 고려.......

자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
Acetonitrile	VWR	83640.32
Amber glass tubes 4 mL	VWR	548-0052
Amber glass tubes 12 mL	VWR	548-0903
Amber vials 1.5 mL	Agilent	5190-9063
Ammonium carbonate	Fluka	9716
Analytical balance BAS 31	Boeco	4400519
Balance CP 323 S	Sartorius	23-84182
C18	Supelco	52604-U
Centrifuge tubes, 15 mL	VWR	525-1082
Centrifuge tubes, 50 mL	VWR	525-0155
Centrifuge Universal 320 R	Hettich	1406
Compass HyStar	Bruker		Acquisition software
DataAnalysis	Bruker		Qualitative software
Elute PLUS UHPLC	Bruker
EVA EC-S evaporator	VLM	V830.012.12
Formic acid GR for analysis ACS, Reag. Ph Eur	Merck	100264
Grinder TitanMill300	Cecotec	1559
Methanol	VWR	83638.32
Milli-Q water purification system (18.2 MΩ cm)	Millipore	ZD5211584
Pipette tips 1- 5 mL	Labortecnic	162005
Pipette tips 100 - 1000 µL	Labortecnic	1622222
Pipette tips 5 - 200 µL	Labortecnic	162001
Pippette Transferpette S variable, DE-M 10 - 100 µL	BRAND	704774
Pippette Transferpette S variable, DE-M 100 - 1000 µL	BRAND	704780
Pippette Transferpette S variable, DE-M 500 - 5000 µL	BRAND	704782
Syringe 2 mL	VWR	613-2003
Syringe Filter 13 mm, 0.22µm	Phenomenex	AF-8-7707-12
TASQ	Bruker		Quantitative software
timsTOFPro2 IM-HRMS	Bruker
Vortex Genie 2	Scientific Industries	15547335
Zorbax Eclipse Plus RRHD C18 column (50 x 2.1 mm, 1.8 µm particle size)	Agilent	959757-902
Z-Sep+	Supelco	55299-U	Zirconia-based sorbent
Ergot alkaloids			CAS registry sorbent
Ergocornine (Eco)	Techno Spec	E178	564-36-3
Ergocorninine (Econ)	Techno Spec	E130	564-37-4
Ergocristine (Ecr)	Techno Spec	E180	511-08-0
Ergocristinine (Ecrn)	Techno Spec	E188	511-07-9
Ergokryptine (Ekr)	Techno Spec	E198	511-09-1
Ergopkryptinine (Ekrn)	Techno Spec	E190	511-10-4
Ergometrine (Em)	Romer Labs	"002067"	60-79-7
Ergometrinine (Emn)	Romer Labs	LMY-090-5ML	479-00-5
Ergosine (Es)	Techno Spec	E184	561-94-4
Ergosinine (Esn)	Techno Spec	E194	596-88-3
Ergotamine (Et)	Romer Labs	"002069"	113-15-5
Ergotaminine (Etn)	Romer Labs	"002075"	639-81-6