$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Witamina C jest bardzo ważnym składnikiem odżywczym, ale jest również bardzo labilnym związkiem, więc jej kwantyfikacja UPLC-UV zależy od wielu czynników, takich jak przechowywanie i przygotowanie próbki, metoda ekstrakcji i warunki chromatograficzne. Dlatego potrzebna była szybka i prosta procedura, aby zapobiec utlenianiu AA (o mocy przeciwutleniającej) do DHAA (bez właściwości przeciwutleniających). Kluczowe było również unikanie warunków wysokiego pH i temperatury, a także intensywnego światła i atmosfery utleniającej podczas obróbki próbki, aby zwiększyć stabilność związku.
Aby zminimalizować utlenianie AA, podjęto następujące środki. Przede wszystkim próbki zostały zliofilizowane jako materiał wyjściowy dla obu protokołów, aby zapewnić dokładne określenie ilościowe zawartości witaminy C i łatwo manipulować próbkami. Ta opcja była preferowana w stosunku do drobnego mielenia, powszechnie spotykanego w literaturze19, ponieważ pył bardzo szybko topnieje, więc woda staje się ponownie dostępna. Podczas procedury ekstrakcji większą objętość bardziej kwaśnego roztworu (8% kwasu octowego i 1% MPA) użyto jako ekstrahentu w zoptymalizowanym protokole (Plik uzupełniający 2), który działał również jako stabilizator, zapobiegając degradacji AA. Roztwór ten zawierał również EDTA jako czynnik chelatujący w celu zwiększenia stabilizacji16, w przeciwieństwie do ekstrahentu w niezoptymalizowanym protokole (plik uzupełniający 2). Ponadto sprawdziliśmy, czy procedurę ekstrakcji można ulepszyć, stosując dwie kolejne ekstrakcje z 2,5 ml ekstrahentu zamiast jednej z 5 ml i w atmosferzeN2 zamiast standardowych warunków atmosferycznych. Najlepsze wyniki osiągnięto przy użyciu tylko jednej ekstrakcji w niezmodyfikowanej atmosferze, co uprościło protokół poprzez wykonanie niepotrzebnych dodatkowych kroków (dane nie pokazane). Inne drobne zmiany zostały również wprowadzone w protokole w celu usprawnienia ekstrakcji (tj. sonikacji), uzyskania bardziej klarownego ekstraktu (dokładniejsza filtracja) i skrócenia czasu trwania protokołu (Plik uzupełniający 2). Jeśli chodzi o warunki chromatograficzne, walidację metody przeprowadzono zgodnie z raportem złożonym przed18 rokiem, co gwarantuje dobre parametry analityczne (tabela 3). Poza tym zastosowanie ultraczystej wody z kwasem mrówkowym (pH 2,0) i metanolem (98:2 v:v) o przepływie 0,3 ml min-1 , zamiast fosforanu monopotasowego 30 mM (pH 3,0) przy 1 ml min-1 jako fazy ruchomej (plik uzupełniający 2), zaowocowało ulepszoną metodą. Najważniejszym postępem było prawdopodobnie zastosowanie systemu UPLC zamiast HPLC, co pozwoliło nam na większą kontrolę warunków wpływających (takich jak temperatura) i spowodowało rozwiązanie pików AA bez zakłóceń przez nieznane związki, w krótszym czasie i przy mniejszym zużyciu ekstraktu (plik uzupełniający 2).
Niemniej jednak istnieją dwa główne ograniczenia tej metody. Pierwszą z nich jest to, że DHAA nie może być mierzony bezpośrednio za pomocą detektora UV ze względu na jego niską absorpcję w zakresie UV widma. Ważne jest, aby określić ilościowo zawartość DHAA, ponieważ wykazuje on pewną aktywność biologiczną i łatwo przekształca się w AA w organizmie człowieka5. W tym celu potrzebna jest dodatkowa reakcja mająca na celu redukcję DHAA do AA, wraz z drugim przebiegiem chromatograficznym w celu zmierzenia TAA, a następnie pośredniego oznaczenia DHAA poprzez odjęcie zawartości AA od TAA (ryc. 3). W tym sensie etap redukcji został zoptymalizowany poprzez zastosowanie wyższego stężenia środka redukującego (DTT), wydłużenie czasu reakcji z 5 do 30 minut i zatrzymanie reakcji kwasem siarkowym (Plik uzupełniający 2). Drugim ograniczeniem metody jest niska stabilność AA. Ponieważ AA zaczyna ulegać degradacji 4 godziny po ekstrakcji (plik uzupełniający 1), konieczne jest jego ilościowe określenie w tym przedziale czasu. Tak więc liczba próbek do ekstrakcji jest uwarunkowana procedurą chromatograficzną. Dlatego proponujemy zamrozić je na tym etapie tego protokołu, chociaż w takim przypadku nie wszystkie z nich można umieścić w autosamplerze UPLC w celu automatycznego pomiaru. Na szczęście obniżony RT dla AA pozwolił nam uzyskać chromatogramy 3 min, znacznie krótsze niż chromatogramy 7 min uzyskane przy użyciu HPLC (Supplemental File 2). W związku z tym zawartość witaminy C można było oznaczyć w dużej liczbie próbek w ciągu 4 godzin.

Rycina 3: Przebieg oznaczania ilościowego witaminy C w sałacie i niektórych dzikich krewnych.
Schemat ideowy zoptymalizowanego protokołu przedstawiający dwie gałęzie do oznaczania tylko AA lub AA + DHAA (TAA). Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.
Ponieważ witamina C jest niezbędnym składnikiem odżywczym dla ludzi i ze względu na swoje ważne korzyści zdrowotne, stała się przedmiotem wielu badań. W związku z tym został określony ilościowo w wielu różnych uprawach, w tym w sałacie, jednym z najczęściej spożywanych warzyw na świecie. Proste metody klasyczne zostały stopniowo zastąpione technikami chromatografii cieczowej, ponieważ są one bardziej specyficzne i dokładne10. Jednak ze względu na potrzebę dodatkowej reakcji w celu ilościowego określenia zarówno AA, jak i DHAA za pomocą HPLC, w niektórych badaniach na sałacie mierzono tylko AA14 lub tylko TAA11 (bez ilościowego określania AA przed redukcją DHAA do AA). Co więcej, tylko kilku autorów określiło ilościowo AA i DHAA, pomimo udziału obu cząsteczek w aktywności przeciwutleniającej witaminy C2. Niemniej jednak technika UPLC stała się w ostatnim czasie ważniejsza ze względu na jej wyższą wydajność przy pomiarze witaminy C w kilku uprawach16. Porównując wyniki uzyskane w tym badaniu z dwiema metodologiami, UPLC i HPLC, te zalety zostały potwierdzone: dobrze zdefiniowane piki AA dzięki wyższej czułości i w bardzo krótkim czasie zostały osiągnięte, co oznacza również mniejsze zużycie zasobów. Pomimo skuteczności UPLC, tylko Chen i wsp.20 zastosowali tę technikę do pomiaru zawartości witaminy C w sałacie, co nadal prowadziło do niedoszacowania, ponieważ określono ilościowo tylko formę AA.
Podsumowując, praca ta stanowi pierwszą udaną próbę określenia całkowitej zawartości witaminy C nie tylko w różnych odmianach sałaty, ale także u niektórych ich dzikich krewnych. Kwantyfikacja witaminy C jest również niezbędna do selekcji sałat o wyższej aktywności przeciwutleniającej w ramach programów hodowlanych. W tym sensie zwiększona całkowita zawartość witaminy C w dzikich krewnych sałaty występujących tutaj i zwiększona zawartość AA odnotowana w poprzednich badaniach14, a także inne związki przeciwutleniające21, poszerza odpowiednich kandydatów do poprawy wartości odżywczej sałaty.
Podsumowując, nawet przy pewnych ograniczeniach związanych z naturą witaminy C, takich jak jej stopniowa degradacja kilka godzin po ekstrakcji lub potrzeba reakcji redukcji ze względu na niską absorpcję DHAA UV, oferuje ona mniej pracochłonną i mniej czasochłonną metodę pomiaru zawartości witaminy C. Dodatkowo jest również bardzo wytrzymały i wykazuje wysoką czułość i moc rozdzielczości. Co więcej, można ją łatwo przenieść nie tylko na inne materiały roślinne z niewielkimi zmianami lub bez zmian, ale także na produkty przetworzone, które dostarczają ludziom witaminę C w diecie, co daje początek szerokiemu zakresowi przyszłych zastosowań w powstającej dziedzinie testowania niezawodnej jakości żywności.