يقدم هذا البروتوكول طريقة قياس الطيف الكتلي عالية الدقة للكروماتوغرافيا السائلة - حركة الأيونات - عالية الدقة لتحديد وجود قلويدات الإرغوت في الطعام وفقا للائحة المفوضية (EU) الصادرة مؤخرا 2023/915.
مقالة منهجية
يقدم هذا البروتوكول طريقة قياس الطيف الكتلي عالية الدقة للكروماتوغرافيا السائلة - حركة الأيونات - عالية الدقة لتحديد وجود قلويدات الإرغوت في الطعام وفقا للائحة المفوضية (EU) الصادرة مؤخرا 2023/915.
يعمل قياس الطيف الكتلي للحركة الأيونية (IMS) كبعد فصل إضافي عند دمجه في سير عمل قياس الطيف الكتلي للكروماتوغرافيا السائلة (LC-MS). توفر طرق LC-IMS-MS دقة ذروة أعلى ، وفصلا محسنا للمركبات متساوية الضغط والأيزومر ، ونسبة إشارة إلى ضوضاء محسنة (S / N) مقارنة بطرق LC-MS التقليدية. يوفر IMS خاصية جزيئية أخرى لتحديد التحليلات ، وهي معلمة المقطع العرضي للتصادم (CCS) ، مما يقلل من النتائج الإيجابية الخاطئة. لذلك ، تعالج طرق LC-IMS-MS تحديات تحليلية مهمة في مجال سلامة الأغذية (أي الكشف عن المركبات عند مستويات ضئيلة في مصفوفات غذائية معقدة وتحديد لا لبس فيه للجزيئات متساوية الضغط والأيزومرية).
قلويدات الإرغوت (EAs) هي عائلة من السموم الفطرية التي تنتجها الفطريات التي تهاجم مجموعة متنوعة من أنواع الحشائش ، بما في ذلك الحبوب الصغيرة مثل الجاودار والتريتيكال والقمح والشعير والدخن والشوفان. تم تحديد المستويات القصوى (MLs) من هذه السموم الفطرية في العديد من المواد الغذائية ، كما هو مفصل في لائحة المفوضية EC / 2023/915. يتضمن هذا التشريع الجديد ستة EAs رئيسية وepimers المقابلة لها ، لذلك هناك حاجة إلى منهجية فعالة لتمييز هذه الجزيئات الأيزوميرية بشكل صحيح مع مراعاة حدوثها.
لذلك ، فإن الهدف من هذا البروتوكول هو إظهار كيف يساهم تكامل IMS في تدفقات عمل LC-MS في فصل EAs الأيزومرية ، مما يعزز انتقائية الطريقة التحليلية. بالإضافة إلى ذلك ، يوضح كيف أن إنشاء مكتبات احتجاز الكربون وتخزينه من خلال توصيف المعايير التحليلية يوفر ثقة أعلى لتحديد السموم الفطرية. تم تصميم هذا البروتوكول لشرح فوائد تطبيق نظام الإدارة البيضية في سلامة الأغذية بوضوح ، مع الأخذ على سبيل المثال تحديد المستشارين الخبراء في الحبوب. قدم الاستخراج المستند إلى QuEChERS متبوعا بتحليل مطياف الحركة الأيونية المحبوسة LC (TIMS) -MS حدودا للقياس الكمي تتراوح من 0.65 إلى 2.6 نانوغرام / غرام بدقة مقبولة (على الرغم من انخفاض الاسترداد للإرغوتامينين) عند 1.5x و 1x و 0.5x ML وأظهر تأثير مصفوفة ضئيل.
أصبح قياس الطيف الكتلي للتنقل الأيوني (IMS) تقنية تحليلية مستخدمة بشكل متزايد ، وغالبا ما يتم تقديمها كبعد فصل إضافي مدمج في كروماتوغرافيا السائل / الغاز التقليدية (LC / GC) إلى جانب سير عمل MS. يتكون IMS من فصل الجزيئات على طول خلية الحركة ، مملوءة بغاز عازل ، تحت مجال كهربائي وعند الضغط الجوي1. اعتمادا على نسبة الكتلة إلى الشحنة (م / ز) والتشكل الهندسي ، سيتفاعل الجزيء المتأين مع الغاز العازل أثناء تحركه عبر خلية الحركة ، وهو ما ينعكس في معلمة الحركة الأيونية (K)2 ويتم حسابها من خلال المعادلة التالية:

حيث يمثل D طول الانجراف الكلي ، و td هو إجمالي وقت الانجراف ، و E هو المجال الكهربائي. لذلك ، يتم قياس K في m2 V−1 s−1 ، على الرغم من أنه لأسباب عملية غالبا ما يتم التعبير عنه على أنه سم2 V−1 s−1. يمكن قياس القدرة الجوهرية على التحرك عبر خلية التنقل من خلال وقت الانجراف وتحويلها لاحقا إلى ما يسمى بقيمة المقطع العرضي للتصادم (CCS) ، وهي معلمة قابلة للتكرار بدرجة كبيرة لكل جزيء بشكل مستقل عن أداة IMS3. يمكن اشتقاق احتجاز الكربون وتخزينه من التنقل التالي لهذه المعادلة:

س كونها تهمة الأيون. N كثافة عدد الغاز العازل ؛ μ الكتلة المنخفضة لشركاء الاصطدام أيون الغاز العازل ؛ كب ثابت بولتزمان. و T درجة حرارة الغاز العازلة. لذلك ، يوفر IMS معلومات إضافية مكملة للبيانات التحليلية الناتجة عن تحليلات الكروماتوغرافيا وMS.
وقد ثبت أن تنفيذ نظام الإدارة المتكاملة في منصات LC-MS يزيد من موثوقية التحديدات التحليلية، لا سيما عند العمل مع المركبات التي تكون بتركيزات ضئيلة. أفادت العديد من الدراسات أن طرق LC-IMS-MS تعمل على تحسين جودة أطياف الكتلة عن طريق تقليل ضوضاء الخلفية ، مما يؤثر في النهاية على حساسية الطريقة ، ويقلل من معدل الإيجابيات والسلبيات الكاذبة التي توفرها منهجيات LC-MS متعددة المخلفات4،5،6. علاوة على ذلك ، تسمح قابلية تكرار قيم احتجاز الكربون وتخزينه بالمقارنة ليس فقط بين الأدوات المختلفة التي تستخدم نفس التكنولوجيا ، ولكن أيضا بين تقنيات الحركة الأيونية المختلفة ، وهي مطياف حركة الأيونات الموجة المتحركة (TWIMS) ، ومطياف حركة الأيونات المحاصرة (TIMS) ، ومطياف حركة أيون أنبوب الانجراف (DTIMS) 2،7 ، وهي الأنظمة الأكثراستخداما 1. وبالتالي ، فإن النتيجة الملحوظة لإمكانات احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه كمعامل تعريف تكمن في إمكانية بناء مكتبات احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه ، مما ينعكس في قابليته للتطبيق في دراسات التمثيل الغذائي8. ومع ذلك ، فإن واحدة من أقوى ميزات IMS هي القدرة على فصل المركبات المتشابهة ومتساوية الضغط التي قد لا يتم حلها بشكل كاف بواسطة طرق LC-MS. قد يكون هذا هو الحال عند العمل مع مجموعات كبيرة من التحليلات ذات الأهمية في المصفوفات المعقدة ، وهي حالة شائعة في التحليل البيئي والغذائي. وفي هذا السياق، اقترحت طرائق LC-IMS-MS لرصد مبيدات الآفات، وبدرجة أقل، الأدوية البيطرية والسموم الفطرية في الأغذية.
نظرا لقدرتها العالية على الحل وانتقائيتها ، تبرز منصات LC / GC-IMS-MS كأكثر الأدوات فائدة لمواجهة بعض التحديات الحالية في سلامة الأغذية ، خاصة تلك المتعلقة بالمخاليط الأيزومرية. انعكس القلق الصحي المتعلق بالمخاليط الأيزومرية كملوثات غذائية في التشريع الأوروبي الحالي ، والذي ، على سبيل المثال ، يحد من الحد الأقصى لتركيز ستة قلويدات الإرغوت الرئيسية (EAs) والستة المقابل لها في العديد من المنتجات الغذائية10.
تشكل EAs عائلة من المستقلبات الثانوية السامة التي تنتجها مجموعة واسعة من الفطريات ، خاصة من عائلة Clavicipitaceae (على سبيل المثال ، Claviceps purpurea ، أهم منتج للخيول البنية التحتية نظرا لنطاقها الواسع من المضيفين) ، ولكن أيضا Trichocomaceae ، والتي يمكن أن تتطفل على رأس بذور النباتات الحية (مثل الجاودار والشعير والقمح والشوفان) في وقت الإزهار11 ، 12. في ظل ظروف معينة ، وخاصة درجة الحرارة والنشاط المائي ، يمكن أن تنتج فطريات Claviceps EAs تتراكم في الأجسام المثمرة ، والمعروفة باسم التصلب أو الإرغوت ، في المحصول المضيف. إلى حد ما ، يمكن أن تتحمل المستشارين الخبراء معالجة المواد الخام حتى الوصول إلى المنتج النهائي ؛ لذلك ، اقتحام السلسلة الغذائية. يمكن أن يؤدي تناول الطعام الملوث إلى تسمم EA ، المعروف باسم الإرغوتية ، والذي يظهر مع أعراض حادة مثل آلام البطن والقيء والإحساس بالحرقان في الجلد والأرق والهلوسة13. لتقليل تأثير EAs على صحة الإنسان ، حددت المفوضية الأوروبية المستويات القصوى (MLs) في العديد من الأطعمة لمجموع EAs الرئيسية: R-epimers ergometrine (Em) ، Ergotamine (Et) ، ergosine (Es) ، ergocristine (Ecr) ، ergokryptine (Ekr) ، و ergocornine (Eco) و S-epimers المقابلة لها: ergometrinnine (Emn) ، ergosinine (Esn) ، ergotaminine (Etn) ، ergocorninine (Econ) ، ergokryptinine (Ekrn) ، و ergocristinine (Ecrn). يمكن أن تتحول هذه المركبات من أشكال R إلى S والعكس صحيح ، خاصة تحت التعرض للضوء القوي أو التخزين المطول أو ملامسة بعض المذيبات عند درجة الحموضة العالية أو المنخفضة 12. على الرغم من أن نسبة نماذج R و S قد تختلف في ظل ظروف مختلفة ، إلا أن لجنة EFSA CONTAM أبلغت عن حدوث أعلى لنماذج R من نماذج S بعد مراجعة الأدبيات المتاحة حول الاستمارات في المنتجات الغذائية14. ومن ثم ، تختلف MLs اعتمادا على عدة عوامل ، مثل قابلية المحصول أو درجة المعالجة أو تكرار الاستهلاك. وفي إطار الاتحاد الأوروبي، حددت المؤلفات العليا للمنتجات المطحونة من الشعير والقمح والحنطة والشوفان عند 50 أو 150 ميكروغرام/كغ (حسب محتوى الرماد الأقل أو الأعلى من 900 مغ/100 غرام، على التوالي)، في حين أن الحبوب المخصصة للاستهلاك البشري مباشرة تخضع لكمية من 150 ميكروغرام/كغ، باستثناء أغذية الأطفال القائمة على الحبوب، حيث يتم تقليل ML إلى 20 ميكروغرام / كجم10.
يتطلب هذا التشريع الصارم منهجيات تحليلية حساسة بما يكفي لتحديد مستويات التركيز النزرة (ميكروغرام / كجم) مع تحديد الكيانات الخبيرة المنظمة بشكل صحيح والعناصر المقابلة لها ، حيث يمكن العثور على كلا الشكلين ، أيزومرات R و S ، معا في عينات ملوثة. تمثل هذه المهمة تحديا كبيرا لأن كل زوج من السموم في نفس نمط الكتلة والتجزئة بالضبط. بالإضافة إلى ذلك ، قد يكون الفصل الكروماتوغرافي المناسب بين كلا المركبين معقدا. لذلك ، يلزم وجود تدرجات LC محسنة جيدا لتجنب التقدير الخاطئ عندما تحدث epimers EA في عينات الطعام. على الرغم من أن العديد من الدراسات قد أبلغت عن طرق LC-MS لتحديد لا لبس فيه ل EAs15،16،17،18 ، إلا أنه يجب دراسة الطريقة الكروماتوغرافية على نطاق واسع لتحقيق الفصل الكافي للقمم الكروماتوغرافية لتحديد EAs بشكل لا لبس فيه. ومع ذلك ، فإن هذا غير ممكن عادة للطرق متعددة الفئات التي يتم فيها تحديد الملوثات التي تنتمي إلى عائلات كيميائية مختلفة في وقت واحد. في هذا السياق ، أفادت دراسة حديثة أجراها Carbonell-Rozas و Hernández-Mesa et al.19 عن طريقة LC-IMS-MS للقياس الكمي ل EAs في عينات القمح والشعير ، باستخدام أداتين مختلفتين ل TWIMS توفران قيم احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه وحدود منخفضة للقياس الكمي (LOQs) للكشف عن أي عدم امتثال وفقا للتشريعات الحالية. لذلك ، فإن الهدف من هذا البروتوكول هو إظهار كيف يساهم تكامل IMS في تدفقات عمل LC-MS في فصل EAs الأيزومرية ، مما يعزز انتقائية الطريقة التحليلية. بالإضافة إلى ذلك ، يوضح كيف أن إنشاء مكتبات احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه من خلال توصيف المعايير التحليلية يوفر ثقة أعلى لتحديد السموم الفطرية. تم تصميم هذا البروتوكول لشرح فوائد تطبيق نظام الإدارة المتكاملة في تحليل سلامة الأغذية بوضوح، مع الأخذ على سبيل المثال تحديد المستشارين الخبراء في الحبوب. يتناول هذا البروتوكول معالجة العينة بناء على إجراء QuEChERS ، وتحليل العينة بواسطة LC-TIMS-MS ، واستخراج بيانات IMS وتفسيرها.
1. إعداد المخزون والحلول القياسية المتوسطة والعاملة
ملاحظة: استخدم قفازات النتريل ومعطف المختبر ونظارات السلامة.
2. تحضير الكواشف والحلول
ملاحظة: استخدم قفازات النتريل ومعطف المختبر ونظارات السلامة.
3. تحديد المعلمات الآلية
ملاحظة: كانت الأداة المستخدمة لإجراء دراسة LC-IMS-MS هذه عبارة عن UHPLC مقترن ب IM-HRMS ، ومجهز بمصدر تأين بالرش الكهربائي المسخن (VIP-HESI) المعزول بالفراغ. تم تشغيل الأداة في الوضع الإيجابي.
4. الحصول على البيانات من المعايير التحليلية للمستشارين الخبراء
ملاحظة: استخدم قفازات النتريل ومعطف المختبر ونظارات السلامة للخطوة 4.1 فقط.
5. معالجة البيانات لإنشاء طريقة القياس الكمي
6. إنشاء طريقة معالجة البيانات للتحديد الروتيني لقلويدات الإرغوت
7. أخذ العينات
8. إعداد العينة
9. معالجة البيانات الكمية
أولا ، تم حقن الحلول القياسية العاملة في أداة LC-IMS-MS للحصول على جميع ميزات التعريف (أي وقت الاستبقاء ، و CCS ، وأطياف الكتلة) لكل EA تم تحليله هنا. نظرا لأن معلمات التعريف ، باستثناء الكتلة الدقيقة ، كانت غير معروفة في البداية ، فقد استندت طريقة الاستحواذ إلى حدث من مسحتين ، بدءا من مسح كامل للطيف الكتلي بأكمله متبوعا ب bbCID. يتم تمكين الطريقة بأثر رجعي للتعامل مع هذه الدراسة من خلال مطياف الكتلة عالي الدقة Q-TOF ، الذي يكتسب البيانات ويولدها دون أي مدخلات أو معلومات مسبقة حول التحليلات. تم البحث في الكتلة الدقيقة لكل زوج EA-epimer الرئيسي داخل البيانات المكتسبة للحصول أيضا على خصائص التعريف الأخرى الخاصة بهم (أي أوقات الاستبقاء وقيم احتجاز الكربون وتخزينه) ، والتي سيتم استخدامها لإنشاء طريقة كمية لمعالجة بيانات العينة. يتم تفصيل المعلمات التجريبية التي تم الحصول عليها بعد التحليل في الجدول 1.
قدم الفصل الكروماتوغرافي قمما واضحة وحلت جيدا لكل زوج رئيسي من EA-epimer باستثناء Et و Etn (الشكل 3). قدمت أوجه التشابه بين أوقات الاحتفاظ بالقمم الكروماتوغرافية ل Et (6.85 دقيقة) و Etn (6.98 دقيقة) دقة غير كافية بينهما ، مما يدل على تداخل طفيف ، وبالتالي قد يؤدي إلى التقدير الكمي الخاطئ مع الأخذ في الاعتبار أن أوقات الاستبقاء يمكن أن تنجرف طوال الأشواط. ومع ذلك ، لوحظ فصل خط الأساس لهذا الزوج نفسه من الجزيئات في أطياف حركة الأيونات (الشكل 4) ، والحصول على قيم CCS مميزة لكل مادة تحليلية. لذلك ، إظهار مزايا تنفيذ IMS عند العمل مع مجموعة من المركبات المتشابهة هيكليا.
بمجرد تحديد معلمات التعريف لكل EA ، تم إعداد مجموعة العينات وفقا للتشريعات الأوروبية الحالية للتحقق من صحة المنهجيات التحليلية20. تم اختيار ثلاثة مستويات معايرة بناء على ML الذي وضعته السلطات الأوروبية: الحد نفسه (150 ميكروغرام / كجم) ، و 1.5 ضعف ML (225 ميكروغرام / كجم) ، و 0.5 ضعف ML (75 ميكروغرام / كجم). من المهم جدا أن تضع في اعتبارك أن ML هذا يتوافق مع المجموع الإجمالي ل 12 EAs. لأغراض التصديق ، تم النظر في مساهمة متساوية لغسل الأموال ؛ وبالتالي ، ارتبطت مستويات التركيز المختبرة ب 12.50 و 18.75 و 6.25 ميكروغرام / كجم ، على التوالي ، لكل EA. علاوة على ذلك ، تم إعداد مجموعة من ثماني عينات فارغة ومنحنيين للمعايرة في مذيب أنيق (منحنى معايرة قياسي) جنبا إلى جنب مع منحنى معايرة متطابق مع المصفوفة ، وتم تحليلهما ضمن نفس الدفعة التحليلية. تم تقييم النطاق الخطي عبر سبع نقاط في نطاق التركيز من 0.08 إلى 41.6 نانوغرام / لتر (مستويات تركيز آلي لكل EA). ويبين الجدول 2 أداء الطريقة.
أولا ، تم بناء منحنيات المعايرة لكل مركب في البرنامج الكمي وتم تقييم النطاق الخطي باستخدام منطقة الذروة كدالة لتركيز التحليل. من المهم تحقيق ملاءمة خطية جيدة (R2 > 0.99) مع ضمان انحراف معياري نسبي أقل من 20٪ من حيث الدقة لكل مستوى تركيز. للقيام بذلك ، يمكن تحويل وزن المنحنى إلى "1 / x". لوحظت خطية جيدة لجميع التحليلات في النطاق الخطي 2.6-41.3 نانوغرام / مل (1.95-31.2 جم / كجم في العينات) ؛ على الرغم من أنه بالنسبة لبعض التحليلات ، كان النطاق الخطي أوسع مع حد أدنى عند 0.65 نانوغرام / مل مع الحفاظ على نسبة الإشارة إلى الضوضاء أعلى من 10. يوضح الشكل 5 مثالا على منحنى المعايرة القياسي (أ) و (ب) منحنى المعايرة المتطابق مع المصفوفة ل Econ.
توفر المقارنة بين منحدرات منحنيات المعايرة القياسية والمتطابقة مع المصفوفة معلومات حول كيفية تأثير الميحات المشتركة المحتملة من المصفوفة على التحليل. يعرف هذا الاضطراب باسم تأثير كبت / تعزيز الإشارة (SSE) ويمكن تقييمه بمقارنة منحدرات منحنى المعايرة وتطبيق المعادلة التالية:

كما هو موضح في الجدول 2 ، تراوحت SSE من -23 إلى 18٪ ، مما يشير إلى أن وجود المصفوفة ليس له أي تأثير تقريبا على تأين التحليلات. لذلك ، يمكن إجراء القياس الكمي باستخدام منحنى المعايرة القياسي.
بعد ذلك ، مع معرفة تأثير المصفوفة ، تتكون الخطوة التالية من القياس الكمي للعينات المسننة عند مستويات التركيز الثلاثة المذكورة سابقا ، باستخدام منحنيات المعايرة ، لتقييم مقدار EA الأولي الذي يتم استرداده بعد عملية الاستخراج. نظرا لانخفاض SSE الموضح ، تم استخدام منحنيات المعايرة المحضرة في المذيب في البرنامج الكمي لتحديد تركيز العينات المسننة تلقائيا. لحساب الاسترداد ، تمت مقارنة التركيز المقاس بالتركيز النظري التالي لهذه المعادلة:

أظهرت جميع التحليلات قيم استرداد في حدود 72-117٪ لجميع مستويات التركيز. هذا يعني أن الطريقة قدمت قياسات للتركيز في العينات المسننة قريبة بما يكفي من القيم النظرية ، وبالتالي تظهر الصدق الصحيح. ومع ذلك، أظهرت الطريقة صحة محدودة بالنسبة ل Etn، التي تراوحت قيم تركيزها من 43٪ إلى 45٪ في إشارة إلى مستويات التحصين النظرية. تم قياس دقة القياسات عن طريق حساب الانحراف المعياري النسبي (RSD) للتعافي لكل مستوى تحصين تم الحصول عليه خلال نفس اليوم (RSDr ، n = 3) وطوال الدراسة بأكملها (RSDWR ، n = 9). لوحظت دقة مقبولة بالنظر إلى أن جميع القيم تختلف عن 20٪.
أخيرا ، لتقييم حساسية الطريقة المقترحة ، تم تقدير LOQs بناء على منحنى المعايرة المتطابق مع المصفوفة. في هذا البروتوكول ، تم تحديد هذه القيم على أنها أدنى تركيز ضمن النطاق الخطي للمنحنى الذي أظهر انحرافا أقل من 20٪ عن القيمة النظرية ونسبة إشارة إلى ضوضاء أعلى من 10. كما هو موضح في الجدول 2 ، تراوحت LOQs من 0.65 إلى 2.60 نانوغرام / مل (0.49 إلى 1.95 ميكروغرام / كجم في العينات).

الشكل 1: سير عمل تخطيطي لإعداد الحلول القياسية المتوسطة والعملية. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الشكل 2: قائمة العمل المصممة لتحليل LC-IMS-MS في دراسة التحقق من صحة عينات الحبوب المجمعة. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 3: كروماتوغرامات الأيونات المستخرجة المتداخلة من المستشارين الخبراء الذين تم تحليلهم. الاختصارات: EAs = قلويدات الإرغوت. Eco = Ergocornine. Econ = Ergocorninine. Ecr = Ergocristine. Ecrn = Ergocristinine; Ekr = Ergokryptine. Ekrn = Ergokryptinine; Emn = Ergometrinine; Es = Ergosine. Esn = Ergosinine; Et = Ergotamine; Etn = Ergotaminine. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 4: الكروماتوجرام الأيوني المستخرج (العلوي) وأطياف الحركة الأيونية (السفلية) من Et و Etn. الاختصارات: Et = Ergotamine; Etn = Ergotaminine. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 5: منحنيات معايرة Econ. (أ) مذيب أنيق و (ب) متطابق مع المصفوفة. اختصار: Econ = Ergocorninine. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
| التحليلات | Rt (دقيقة) | CCS (Å2) | [م + ح]+ (م/ز) |
| الايكولوجيه | 6.95 | 231.67 | 562.3029 |
| إيكون | 8.21 | 229.96 | 562.3029 |
| ECR | 8.61 | 237.74 | 610.3029 |
| إرجن | 9.85 | 235.56 | 610.3029 |
| إيكر | 8.15 | 233.61 | 576.3185 |
| إكرن | 9.38 | 229.93 | 576.3185 |
| م | 3.57 | 179.35 | 326.1668 |
| إمن | 4.48 | 179.01 | 326.1668 |
| داط | 6.41 | 229.29 | 548.2872 |
| إسن | 6.54 | 226.65 | 548.2872 |
| اخرون | 6.85 | 230.33 | 582.2716 |
| إيتن | 6.98 | 228.3 | 582.2716 |
الجدول 1: معلمات LC-IMS-MS المميزة لتحديد قلويدات الإرغوت بشكل لا لبس فيه بتطبيق الطريقة الموضحة في هذا البروتوكول. الاختصارات: Rt = وقت الاحتفاظ ؛ CCS = المقطع العرضي للتصادم ؛ LC-IMS-MS = الكروماتوغرافيا السائلة - قياس الطيف الكتلي - حركة الأيونات.
| التعافي (٪) | الدقة (٪) [RSDr، (RSDWR)] | ||||||||
| التحليلات | الخطية (R 2) | SSE (٪) | 0.5 مل | مل | 1.5 مل | 0.5 مل | مل | 1.5 مل | LOQ في العينة (ميكروغرام / كجم) |
| الايكولوجيه | 0.9937 | -23 | 114 | 111 | 100 | 6 (15) | 4 (19) | 13 (17) | 0.49 |
| إيكون | 0.9915 | -12 | 105 | 117 | 124 | 6 (10) | 7 (18) | 8 (14) | 0.49 |
| ECR | 0.9965 | 18 | 79 | 107 | 110 | 13 (19) | 13 (18) | 6 (18) | 0.49 |
| إرجن | 0.9906 | -20 | 99 | 110 | 104 | 10 (15) | 11 (10) | 12 (10) | 0.49 |
| إيكر | 0.992 | -10 | 106 | 101 | 93 | 6 (9) | 7 (7) | 10 (9) | 0.49 |
| إكرن | 0.9925 | -16 | 97 | 118 | 114 | 5 (11) | 7 (4) | 9 (9) | 0.98 |
| م | 0.9947 | -9 | 72 | 79 | 74 | 7 (8) | 6 (5) | 9 (9) | 0.98 |
| إمن | 0.9909 | -32 | 83 | 87 | 84 | 6 (5) | 11 (10) | 7 (9) | 1.95 |
| داط | 0.9953 | -16 | 89 | 112 | 111 | 5 (7) | 8 (5) | 15 (8) | 0.98 |
| إسن | 0.9971 | -13 | 86 | 90 | 81 | 3 (6) | 14 (12) | 10 (10) | 0.49 |
| اخرون | 0.9953 | -16 | 79 | 88 | 81 | 12 (15) | 19 (18) | 11 (20) | 0.98 |
| إيتن | 0.9997 | -1 | 45 | 43 | 44 | 9 (12) | 5 (13) | 12 (17) | 0.98 |
الجدول 2: أداء طريقة المستشارين الخبراء من حيث الخطية وتأثير المصفوفة والاسترداد والدقة وحدود القياس الكمي. الاختصارات: Eco = Ergocornine; Econ = Ergocorninine. Ecr = Ergocristine. Ecrn = Ergocristinine; Ergokryptine = Ekr; Ergokryptinine = Ekrn; Emn = Ergometrinine; Es = Ergosine. Esn = Ergosinine; Et = Ergotamine; Etn = Ergotaminine; LOQ = حد القياس الكمي ؛ ML = الحد الأقصى للمستوى ؛ RSDr = الانحراف المعياري النسبي للتكرار ؛ RSDWR = ضمن الانحراف المعياري النسبي للمختبر ؛ انظر = تأثير القمع / التحسين.
يعتمد الاستخدام الناجح لهذا البروتوكول على تحسين إجراء الاستخراج ، الذي تم تنفيذه سابقا بواسطة Carbonell-Rozas et al.17 ، الذي نفذ استخدام مذيب استخلاص فعال بما يكفي لاستخراج EAs من مصفوفات غذائية معقدة مثل الشعير والقمح ، والتنظيف الذي يوفر قيم SSE منخفضة نسبيا. يمثل اختيار مذيب الاستخراج خطوة حاسمة بالنظر إلى الخصائص الكيميائية للتحليلات وقابلية EAs للتحلل وإزالة الطبيعة ، ولكن في نفس الوقت ، تكوين المصفوفة الخاضعة للتحليل. في هذه الحالة ، توفر المستشارين الخبراء (والسموم الفطرية بشكل عام) كفاءات جيدة جدا عندما يكون الأسيتونيتريل (مذيب غير بروتيني يمكن أن يمنع التصريف) هو المذيب المحدد21،22،23،24. علاوة على ذلك ، في حالة المستشارين الخبراء ، تزيد إضافة كربونات الأمونيوم من كفاءة الاستخراج من خلال توفير درجة حموضة أساسية25. بالإضافة إلى ذلك ، فإن نسبة المذيبات / العينة أمر يجب مراعاته لأن استخدام كميات منخفضة من المذيب يمكن أن يتسبب في التشبع26 ، والذي ينعكس في قيم الاسترداد الضعيفة. علاوة على ذلك ، فإن أحجام المذيبات العالية تعني تخفيفا أكبر للمحاليل التحليلية ، مما يعيق اكتشافها و / أو يفضل استخراج مركبات المصفوفة التي قد تتداخل مع تحديدها. يجب تصميم الخطوة التالية في منهجية الاستخراج هذه - خطوة التنظيف - من منظور مناسب للغرض مع مراعاة تكوين المصفوفة. سيحدد هذا في النهاية مدى نظافة المستخلصات ومدى تأثير المصفوفة على التحديد التحليلي. في هذا البروتوكول ، تم استخدام خليط C18: Z-Sep + (1: 1 ، وزن / وزن) بنجاح كمادة ماصة للطور الصلب المشتتة ، كما يتضح من SSE المنخفض نسبيا المبلغ عنه. مع الأخذ في الاعتبار أن المستشارين الخبراء يتم استخراجه جيدا باستخدام الأسيتونيتريل ، يمكن أيضا توقع مواد أخرى ضعيفة أو غير قطبية في المستخلص. في هذا السياق ، C18 عبارة عن مادة ماصة للتنظيف تستخدم تقليديا للأغراض العامة ، وتحتفظ بالمركبات غير القطبية من المصفوفة ، بينما يوصى عادة باستخدام Z-Sep + للمصفوفات التي تحتوي على نسبة عالية من الدهون أو الأصباغ27. من المهم ملاحظة أن معظم المواد الماصة ، وكذلك الأمين الأولي الثانوي المستخدم على نطاق واسع (PSA) أو أسود الكربون الجرافيتي (GCB) ، يمكن أن تتفاعل مع المواد التحليلية ، مما يتسبب في الاحتفاظ بها في المرحلة الصلبة وفقدانها لإجراء تحديد تحليلي لاحق28. يمكن أن تكون التفاعلات المحتملة بين المواد التحليلية والمواد الماصة أيضا مسألة دراسة عند تحسين خطوة التنظيف ، لذا فإن تغيير التصنيف أو الأهم من ذلك ، كمية المواد الماصة يمكن أن يكون نقطة انطلاق جيدة للتحسين. في هذا البروتوكول ، تم تطبيق طريقة استخراج تم تطويرها مسبقا على الرغم من أن الصدق الملحوظ هنا ل Etn يختلف اختلافا كبيرا عن القيم التي تم الحصول عليها في الدراسة السابقة. على الرغم من أن الزوج Et / Etn قد تم الإبلاغ عنه على أنه مستقركيميائيا 29 ، فقد لوحظت سابقا تناقضات بعد التخزين طويل الأجل30. تم تصميم هذا البروتوكول للحفاظ على سلامة المعايير التحليلية عن طريق التجفيف والتخزين ثم إعادة التعليق في نفس يوم التحليل. ومع ذلك ، يجب التحقق من سلامة المعايير التحليلية ل EAs قبل البدء في الجزء التجريبي.
يختار هذا البروتوكول LC-IMS-MS كمنصة تحليلية لإثبات قابليته للتطبيق وتحسين أدائه مقارنة بنهج LC-MS التقليدية التي تنطوي على تحديد نفس المستشارين التقنيين. كما هو موضح في الشكل 3 ، فإن الفصل الكروماتوغرافي ل EAs التي تم فحصها هو الأمثل لخمسة من أصل ستة أزواج EA-epimer الرئيسية ، مما يعني أن طريقة كروماتوغرافيا أكثر تحسينا يمكن أن تؤدي إلى فصل كامل للقمم. ومع ذلك ، لم تكن هناك حاجة إلى جهد إضافي لتحسين الفصل الكروماتوغرافي حيث كان بعد IMS قادرا على إصلاح الدقة الضعيفة الموضحة في LC. الجانب السلبي لتقليل التحسين في الفصل الكروماتوغرافي هو زيادة تعقيد معالجة البيانات ، بسبب إدخال مرحلة فصل إضافية تضيف بعدا آخر. على الرغم من أن هذا البروتوكول مصمم نظريا كطريقة مستهدفة لتحديد محدد المستشارين الخبراء ، إلا أن الحصول على البيانات في قياس الطيف الكتلي عالي الدقة (HRMS) تم إجراؤه كفحص غير مستهدف. هذا يعني أن الأداة كانت تقوم باستمرار بمسح كل ميزة قادمة من العينة ، وبأثر رجعي ، تم تحديد المستشارين الخبراء وقياسهم كميا. من المعروف أن هذا النهج يقلل من حساسية الطريقة ، بل على العكس من ذلك ، يسمح بتحديد مركبات غير معروفة. ومع ذلك، فإن LOQs المبلغ عنها في الجدول 2 [0.65 - 2.6 نانوغرام/مل (0.49 - 1.95 ميكروغرام/كغ في العينات)] قابلة للمقارنة مع تلك التي أبلغ عنها بطرق LC-MS التقليدية لتحديد المستشارين التقنيين، التي تعمل من خلال عمليات الاستحواذالمستهدفة 31. وقد يعني ذلك أن تنفيذ نظام الإدارة المتكاملة يوفر إشارة تحليلية معززة تسمح بتمييز أفضل عن ضوضاء الخلفية، مما يؤثر تأثيرا مباشرا على حساسية الطريقة. يعتمد العامل الحاسم الذي يؤثر أيضا على شدة الإشارة التحليلية على كفاءة التأين في المصدر. إذا كان المصدر لا يوفر الظروف المثلى من حيث الجهد وظروف الغاز ودرجة الحرارة بشكل أساسي ، فلن يتم تأين جميع جزيئات التحليل واكتشافها. لذلك ، مما يؤدي إلى فقدان الشدة المطلقة. وبالتالي ، يوصى باستكشاف معلمات مصدر الأيونات لإشارة تحليلية محسنة.
الهدف من هذا البروتوكول هو إظهار مزايا استخدام LC-IMS-MS في تحليل سلامة الأغذية ، باستخدام تحديد EA كدراسة حالة. يوفر دمج مطياف الحركة الأيونية في سير عمل قياس الطيف الكتلي الكروماتوغرافيا السائلة حساسية متزايدة ودقة أفضل لفصل هذه المركبات ، والتي يمكن أن تصبح معقدة بشكل خاص بالنظر إلى أيزوميرية قلويدات الإرغوت المنظمة. كما هو موضح ، نجحت هذه المنصة التحليلية في التغلب على التحديات الكروماتوغرافية الناجمة عن الفصل الجزئي للقمم الكروماتوغرافية عن epimers بينما ، في نفس الوقت ، قدم الاستحواذ غير المستهدف LOQs مماثلة لتلك التي تم الإبلاغ عنها بواسطة الطرق المستهدفة. بناء على أدائها المثبت ، أثبتت LC-IMS-MS أنها منصة تحليلية قوية لتطوير منهجيات متعددة المخلفات للملوثات الغذائية باستخدام مناهج غير مستهدفة.
ليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للإفصاح عنه.
تم تمويل هذا البحث من قبل Consejería de Universidad ، Investigación e Innovación - Junta de Andalucía (PROYEXCEL_00195) ومنحة ما بعد الدكتوراه المقدمة من Generalitat Valenciana والصندوق الاجتماعي الأوروبي + (CIAPOS / 2022/049). يشكر المؤلفون "Centro de Instrumentación Científica (CIC)" في جامعة غرناطة على توفير الوصول إلى الأجهزة التحليلية المستخدمة في هذا البروتوكول.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| أسيتونيتريل | VWR | 83640.32 | |
| أنابيب زجاجية كهرمانية 4 مل | VWR | 548-0052 | |
| أنابيب زجاجية كهرمانية 12 مل | VWR | 548-0903 | |
| قوارير كهرمانية 1.5 مل | Agilent | 5190-9063 | |
| كربونات الأمونيوم | Fluka | 9716 | |
| الميزان التحليلي BAS 31 & nbsp ؛ | Boeco | 4400519 | |
| Balance CP 323 S | Sartorius | 23-84182 | |
| C18 | Supelco | 52604-U | |
| أنابيب الطرد المركزي ، 15 مل | VWR | 525-1082 | |
| أنابيب الطرد المركزي ، 50 مل | VWR | 525-0155 | |
| أجهزة الطرد المركزي العالمية 320 R | Hettich | 1406 | |
| Compass HyStar & nbsp ؛ | Bruker | Acquisition software | |
| DataAnalysis | Bruker | Qualitative software | |
| Elute PLUS UHPLC | Bruker | ||
| EVA EC-S المبخر | VLM | V830.012.12 | |
| حمض الفورميك GR لتحليل ACS ، Reag. مطحنة 100264 | Merck | ||
| TitanMill300 | Cecotec | 1559 | |
| Methanol | VWR | 83638.32 | |
| نظام تنقية المياه Milli-Q (18.2 M & Omega ؛ سم) | Millipore | ZD5211584 | |
| أطراف الماصة 1-5 مل | Labortecnic | 162005 | |
| أطراف الماصة 100 - 1000 & micro ؛ L | Labortecnic | 1622222 | |
| أطراف الماصة 5 - 200 & micro; L | Labortecnic | 162001 | |
| ماصة ترانسفيربت S متغير ، DE-M 10 - 100 & micro ؛ L | العلامة التجارية | 704774 | |
| ماصة ترانسفيربت S متغير ، DE-M 100 - 1000 & micro ؛ L | العلامة التجارية | 704780 | |
| ماصة ترانسفيربت S متغيرة ، DE-M 500 - 5000 & micro ؛ L | العلامة التجارية | 704782 | |
| حقنة 2 مل | VWR | 613-2003 | |
| فلتر حقنة 13 مم ، 0.22 وميكرو ؛ م | Phenomenex | AF-8-7707-12 | |
| TASQ | Bruker | البرمجيات الكمية | |
| timsTOFPro2 IM-HRMS | Bruker | ||
| Vortex Genie 2 | Scientific Industries | 15547335 | |
| Zorbax Eclipse Plus RRHD C18 العمود (50 x 2.1 مم ، 1.8 وميكرو ؛ م حجم الجسيمات) | Agilent | 959757-902 | |
| Z-Sep + | Supelco | 55299-U | ماصة قائمة على الزركونيا |
| < م > قلويدات Ergot < / em > | 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 |