Kapalinové chromatografy s hmotnostními detektory (LC-MS)

Platforma kapalinové chromatografie a hmotnostní spektrometrie

Kapalinový chromatograf Acquity UPLC ve spojení s hmotnostním spektrometrem Xevo TQ Absolute (LC-MS/MS)

Tato instrumentace kombinuje výhody vysoce účinné kapalinové chromatografie a tandemové hmotnostní spektrometrie, využívající analyzátor typu trojitý kvadrupól. Xevo TQ Absolute se vyznačuje vysokou citlivostí a robustností, což umožňuje kvantifikaci analytů i na ultra-stopových hladinách. Své uplatnění nalézá především při analýze reziduí pesticidů a environmentálních kontaminantů v potravinách, vzorcích životního prostředí a biomonitoringu. Přístroj je vybaven jak iontovým zdrojem typu elektrosprej (ESI), tak i inovativním zdrojem UniSpray, který rozšiřuje spektrum ionizovatelných analytů a zvyšuje robustnost analýz. Součástí instrumentace je také speciální úprava pro analýzu perfluoralkylovaných sloučenin (PFAS), která minimalizuje riziko kontaminace a umožňuje spolehlivou detekci těchto analytů i v extrémně nízkých koncentracích. Přístroj je tak ideálním nástrojem pro sledování perzistentních organických polutantů v různých typech matric.

 

Hmotnostní spektrometr QDa ve spojení s kapalinovým chromatografem Aquity UPLC (LC-MS) nebo ve spojení s autopurifikační jednotkou

Jedná se o hmotnostní spektrometr využívající analyzátor typu jednoduchý kvadrupól. Tento poměrně jednoduchý přístroj představuje kombinaci relativně nízké pořizovací ceny a benefitů hmotnostní spektrometrie. Ve spojení s vysoko účinnou kapalinovou chromatografií představuje velice efektivní a uživatelsky přívětivý nástroj pro rutinní analýzy, ve kterých často dokáže nahradit konvenční detektory, jež předčí svou univerzálností. Tento přístroj je rovněž využíván k výukovým účelům jako „první kontakt“ studentů bakalářských studijních programů s hmotnostní spektrometrií.

Hmotnostní detektor lze propojit s autopurifikační jednotkou, která se využívá pro frakcionaci připravených extraktů a v konečném důsledku pro izolaci frakcí či cílových molekul. Jedná se o velkokapacitní, velkoobjemovou preparativní chromatografii, díky níž lze získat i poměrně čisté vypreparované látky, které lze využít, jako standardy, či izolovat zajímavou, důležitou frakci vzorku, která bude dále podrobněji analyzována.

         

Kapalinový chromatograf Vanquish Horizon  ve spojení s hmotnostním spektrometrem Exploris 240  

Ultra-účinný kapalinový chromatograf Vanquish Horizon ve spojení s vysokorozlišovacím tandemovým hmotnostním spektrometrem Exploris 240 (U-HPLC‒HRMS/MS) je moderním uživatelsky velice přívětivým přístrojem umožňujícím realizaci chromatografické separace za velmi vysokých pracovních tlaků, ionizaci s využitím elektrospreje (ESI) či chemickou ionizace za atmosférického tlaku (APCI). Detekce je prováděna pomocí vysokorozlišovacího hmotnostního analyzátoru typu orbitrap s rozlišovací schopností až 240 000 FWHM. Zajištění vysoké přesnosti hmoty m/z je dosahováno pomocí vestavěného modulu pro autokalibraci (EASY-IC) využívané před i v průběhu analýzy. Měřící PC a dostupná výkonná vyhodnocovací stanice je vybavena specializovaným softwarem pro zpracování objemných dat.

Instrumentace je na ÚAPV využívána v oblasti metabolomické analýzy a také ultra-stopové analýzy, nachází využití i v oblasti identifikace neznámých sloučenin.

  

U-HPLC‒MS/MS  (Acquity UPLC – QTRAP 5500)

Spojení ultra-účinného kapalinového chromatografu Acquity UPLC (Waters) s tandemovým hmotnostním spektrometrem QTRAP 5500 (Sciex) s analyzátory kvadrupólem a lineární iontovou pastí a elektrosprejovou ionizací (ESI) představuje standardní instrumentaci pro kvantitativní analýzu známých sloučenin na nízkých koncentračních hladinách, poskytuje vysokou míru selektivity (MS2) a nabízí možnost dodatečné konfirmace pro vybrané sloučeniny v MS3. Přístroj bývá nejčastěji využíván pro stanovení mykotoxinů a reziduí polárních pesticidů a pesticidů ve vodách a bývá též využíván při laboratorní výuce.

 

U-HPLC‒MS/MS  (Acquity UPLC Premier – QTRAP 6500+)

Bioinertní ultra-účinný kapalinový chromatograf Acquity Premier (Waters) a tandemový hmotnostní spektrometr QTRAP 6500+ (Sciex) s analyzátory kvadrupólem a lineární iontovou pastí a elektrosprejovou ionizací (ESI) je novým přístrojem vhodným pro kvantitativní analýzu známých sloučenin poskytující vysokou míru selektivity při běžné analýze (MS2) i s možností dodatečné konfirmace (MS3). Přístroj bývá využíván pro stanovení sloučenin na hranici stopové a ultra-stopové analýzy – toxické rostlinné alkaloidy, metabolity environmentálních kontaminantů i reziduí polárních pesticidů.

     

U-HPLC‒HRMS/MS  (UltiMate 3000 – Q-Exactive Plus)

Moderní technologie přístroje kombinující ultra-účinný kapalinový chromatograf UltiMate 3000 (Thermo Scientific) a vysokorozlišovací tandemový hmotnostní spektrometr Q-Exactive Plus (Thermo Scientific) s analyzátory kvadrupólem a elektrostatickou orbitální pastí (Q-orbitrap) s charakteristickou unikátní přesností hmoty (m/z) umožňuje sběr celo-spektrálních dat a/nebo selekci prekurzorových iontů a fragmentaci. Je možné využití ionizace elektrosprejem (ESI) i chemické ionizace za atmosférického tlaku (APCI). Přístroj bývá využíván pro kvantitativní a kvalitativní stanovení kanabinoidů, mykotoxinů, toxických rostlinných alkaloidů i reziduí pesticidů, dále nachází využití též v autentikačních studiích zaměřených na hodnotné komodity (víno, olivový olej, ap.).

Publikace

Uttl L., Bechynska K., Ehlers M., Kadlece V., Navratilova K., Dzuman Z., Fauhl-Hassek C., Hajslova J.: Critical assessment of chemometric models employed for varietal authentication of wine based on UHPLC-HRMS data. Food Control (2023) 143: 109336. (doi: 10.1016/j.foodcont.2022.109336)

Stranska M., Prusova N., Behner A., Dzuman Z., Lazarek M., Tobolkova A., Chrpova J., Hajslova J.: Influence of pulsed electric field treatment on the fate of Fusarium and Alternaria mycotoxins present in malting barley. Food Control (2023) 145: 109440. (doi: 10.1016/j.foodcont.2022.109440)

Prusova N., Behner A., Dzuman Z., Hajslova J., Stranska M.: Conjugated type a trichothecenes in oat-based products: Occurrence data and estimation of the related risk. Food Control (2023) 143: 109281. (doi: 10.1016/j.foodcont.2022.109281)

Maly M., Benes F., Binova Z., Zlechovcova M., Kastanek P., Hajslova J.: Effective isolation of cannabidiol and cannabidiolic acid free of psychotropic phytocannabinoids from hemp extract by fast centrifugal partition chromatography. Analytical and Bioanalytical Chemistry (2023) SI 415(19): 4827-4837. (doi: 10.1007/s00216-023-04782-9)

Ehlers M., Uttl L., Riedl J., Raeke J., Westkamp I., Hajslova J., Brockmeyer J., Fauhl-Hassek C.: Instrument comparability of non-targeted UHPLC-HRMS for wine authentication. Food Control (2023) 144:109360. (doi: 10.1016/j.foodcont.2022.109360)

Prusova N., Dzuman Z., Jelinek L., Karabin M., Hajslova J., Rychlik M., Stranska M.: Free and conjugated Alternaria and Fusarium mycotoxins during Pilsner malt production and double-mash brewing. Food Chemistry (2022), 369: 130926. (doi: 10.1016/j.foodchem.2021.130926)

Stranska M., Dzuman Z., Prusova N., Behner A., Kolouchova I., Lovecka P., Rezanka T., Kolarik M., Hajslova J.: Fungal Endophytes of Vitis vinifera-Plant Growth Promoters or Potentially Toxinogenic Agents? Toxins (2022) 14(2): 66. (doi: 10.3390/toxins14020066)

Tsagkaris A.S., Hrbek V., Dzuman Z., Hajslova J.: Critical comparison of direct analysis in real time orbitrap mass spectrometry (DART-Orbitrap MS) towards liquid chromatography mass spectrometry (LC-MS) for mycotoxin detection in cereal matrices. Food Control 2022, 132: 108548. (doi: 10.1016/j.foodcont.2021.108548)

Jiru M., Stranska-Zachariasova M., Kohoutkova J., Schulzova V., Krmela A., Revenco D., Koplik R., Kastanek P., Fulin T., Hajslova J.: Potential of microalgae as source of health-beneficial bioactive components in produced eggs. Journal of Food Science and Technology (2021) 58(11): 4225-4234. (doi: 10.1007/s13197-020-04896-3)

Tsagkaris A.S., Prusova N., Dzuman Z., Pulkrabova J., Hajslova J.: Regulated and Non-Regulated Mycotoxin Detection in Cereal Matrices Using an Ultra-High-Performance Liquid Chromatography High-Resolution Mass Spectrometry (UHPLC-HRMS) Method. Toxins (2021) 13(11): 783. (doi: 10.3390/toxins13110783)

   

Agilent 6560 Ion Mobility Q-TOF LC/MS (Agilent Technologies)

Kapalinový chromatograf Agilent Infinity 1290 ve spojení s hybridním vysokorozlišovacím hmotnostním spektrometrem typu Q-TOF s iontovou mobilitou typu DTIM a detektorem diodového pole (Agilent 6560)

Tento instrumentální systém kombinuje výhody vysokoúčinné kapalinové chromatografie, vysokorozlišovací tandemové hmotnostní spektrometrie s analyzátorem doby letu a kvadrupólem (Q-TOF) a iontové mobility v driftové trubici (DTIM), a umožňuje tak provádět vysoce efektivní trojdimenzionální separaci iontů. Hmotnostní spektrometr je vybaven iontovým zdrojem Agilent Jet Stream (AJS), který poskytuje výrazně vyšší citlivost v porovnání s tradičním elektrosprejem. Instrumentace má široký aplikační potenciál pro cílovou i necílovou analýzu komplexních matric.

Hlavní výhody systému Agilent 6560 Ion Mobility Q-TOF LC/MS

• Rozlišení strukturních izomerů - separace izobarických látek v iontové mobilitě umožňuje snadné zkoumání jejich struktury a konformace; současně umožňuje bez referenčních standardů nebo kalibrační křivky přímo měřit hodnoty collision cross section, poskytující informaci o velikosti analyzovaných molekul
• Zvýšení kapacity píků - efektivním rozdělením jednotlivých látek v komplexních matricích díky kombinaci UHPLC, iontové mobility a hmotnostní detekce s vysokým rozlišením a přesnou hmotou
• Identifikace a konfirmace minoritních složek - díky možnosti odseparování chemického pozadí v iontové mobilitě a vysoké citlivosti dosažené iontovou optikou, což je ideální např. pro detekci malých množství kontaminantů v komplexních matricích; detekce v All Ions MS/MS módu pak umožňuje jednoznačnou identifikaci analytů
• Studium nativní struktury proteinů – jednoduché studium struktury proteinů a peptidů v plynné fázi; minimalizací energie iontů je dosahováno zachování nativní struktury i u labilních proteinů

  

Kromě výše zmíněného je systém navíc vybaven přídatným nedestruktivním detektorem diodového pole a umožňuje tak provádění analýz v zapojení LC-DAD-(IM)-Q-TOF.

Na Ústavu analýzy potravin a výživy VŠCHT Praha je tento instrumentální systém široce využíván především pro analýzy v rámci tzv. ‘omics’ disciplín (metabolomika, lipidomika) a pro separaci izomerních látek, které nelze separovat samotnými chromatografickými technikami. Mezi konkrétní probíhající studie patří například analýza lipidomu v lidské krevní plasmě, analýza metabolitů pesticidů, metabolomické profilování bioaktivních látek konopí, či studium izomerních forem mykotoxinů a různých bioaktivních látek (např. silymarinu).

 

Agilent 6495 Triple Quadrupole LC/MS (Agilent Technologies)

Kapalinový chromatograf Agilent 1290 Infinity II ve spojení s tandemovým hmotnostním spektrometrem Agilent Triple Quadrupole 6495

Tento přístroj se díky své citlivosti a selektivitě využívá pro rutinní analýzu pestrého spektra biologicky aktivních látek. Jsou na něm realizovány akreditované analýzy environmentálních kontaminantů (např. per- a polyfluoroalkylovaných sloučenin a bromovaných retardérů hoření v rámci tzv. humánního biomonitoringu), kanabinoidních látek či reziduí pesticidů. Na přístroji jsou měřeny i další významné látky (např. bisfenoly, organofosfátové retardéry hoření) v široké škále vzorků životního prostředí. Hmotnostní analyzátor typu trojitý kvadrupól pracuje na principu sledování specifického přechodu mezi prekursorovým a produktovým iontem dané látky. Pro ionizaci analytů je k dispozici technika elektrospreje.

Příklady aplikací

• Analýza perfluoralkylovaných sloučenin, bromovaných a organofosfátových retardérů hoření ve vodě, potravinách, v biologických vzorcích a ve vzorcích životního prostředí
• Analýza bisfenol A a jeho derivátů v biologických vzorcích
• Analýza reziduí pesticidů ve vodě, ovoci, zelenině, čaji a obilovinách
• Analýza fytokanabinoidů a jejich metabolitů v biologických vzorcích
• Analýza rostlinných alkaloidů v koření, čajích, cereáliích a pseudocereáliích
• Analýza migrantů z obalů potravin

   

Agilent 6495C Triple Quadrupole LC/MS (Agilent Technologies)

Kapalinový chromatograf Agilent 1290 Infinity II ve spojení s tandemovým hmotnostním spektrometrem Agilent Triple Quadrupole 6495C

Tato instrumentace kombinuje výhody ultra-účinné kapalinové chromatografie a tandemové hmotnostní spektrometrie sestávající z MS systému nové generace typu A6495C (analyzátor typu trojitý kvadrupól). Instrumentace nalézá své uplatnění především při stopových analýzách, například kontaminantů potravin, kdy je nutno dosahovat velmi nízkých detekčních limitů (až 0,001 mg/kg).  Díky 3. generaci tohoto typu detektoru je možné dosáhnout dostatečného rozlišení v rámci až 3000 m/z. Při multireziduální analýze je využíván dMRM akviziční mód, umožňující v daném časovém úseku analyzovat specifické přechody mezi prekursorovým a produktovým iontem pro velký počet látek při zachování dostatečné citlivosti a selektivity. Tato instrumentace je na našem pracovišti využívána především při analýze reziduí pesticidů v řadě potravinových komodit, jelikož během velmi krátkého času je možné detekovat a konfirmovat až 400 různých látek. Mezi aplikace patří jak rychlý screening přítomnosti daných látek ve vzorku, tak i jejich konfirmace a velmi rychlá kvantifikace pomocí softwaru Agilent MassHunter. Pro ionizaci analytů je k dispozici technika elektrospreje, Vent-free iontový zdroj s VacSchield systémem navíc umožňuje udržet vakuum v MS systému během jeho údržby.

 

Kapalinový chromatograf Acquity UPLC ve spojení s hmotnostním spektrometrem Xevo TQ-S (LC-MS/MS)

Jedná se o vysoce citlivý tandemový hmotnostní spektrometr, který je využíván pro stanovení látek i na velmi nízkých koncentračních hladinách. Tento citlivý univerzální detektor ve spojení s vysoko účinnou kapalinovou chromatografií představuje vhodný nástroj pro analýzu širokého spektra analytů v různých typech vzorků nejen v potravinách, ale i vzorků životního prostředí a biomonitoringu. Součástí hmotnostního spektrometru je elektrosprejový iontový zdroj a analýza iontů probíhá pomocí trojitého kvadrupólu měřením charakteristických mateřských a dceřiných iontů sledovaných analytů.

Příklady aplikací

• Analýza širokého portfolia reziduí pesticidů (více jak 400 látek v jedné metodě) v potravinách, především v ovoci a zelenině, ale i dětské výživě, cereáliích a dalších potravinových surovinách.
• Analýza environmentálních kontaminantů, jako jsou perfluoralkylované sloučeniny, nebo metabolity polycyklických aromatických uhlovodíky a ftalátů, v potravinách, v biologických matricích a vzorcích životního prostředí.
• Analýza akrylamidu – procesní kontaminant vznikající při tepelné úpravě potravin, stanovuje se například ve vzorcích sušenek, brambůrek, chlebu či například v kávě.
  
  

Superkritický fluidní chromatograf Aquity UPC2 , kapalinový chromatograf Acquity UPLC ve spojení s vysokorozlišovacím hmotnostním spektrometrem Synapt G2 Si (SFC-HRMS)

Superkritická fluidní chromatografie je separační technika, která se před několika lety dostala znovu do popředí moderní analytické chemie. Díky použití superkritické tekutiny, oxidu uhličitého, skýtá mnoho nesporných výhod. Oxid uhličitý představuje nepolární mobilní fázi, proto je tato chromatografická technika předurčena především pro analýzu nepolárních složek vzorku. Využití nachází zejména v oblasti analýz lipidů a doprovodných látek lipidů (mastné kyseliny, lipofilní vitamíny a další). Díky možnosti použití polárních modifikátorů mobilní fáze je rozšířen aplikační potenciál této techniky i o možnost analýzy středně polárních látek.

Spojení ultra-účinné kapalinové chromatografie s vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrií představuje unikátní nástroj využívaný zejména pro metabolomické studie. Získání charakteristických metabolomických fingerprintů umožňuje kontrolovat kvalitu potravin, ověřovat autenticitu potravin a klasifikovat analyzované vzorky dle zvolených parametrů.

Pro detekci separovaných látek je využit vysokorozlišovací hmotnostní spektrometr s mnoha různými měřícími funkcemi (MS1, MS/MS, iontová mobilita), což opět umožňuje provést řadu vědeckých experimentů. K přístroji je připojen i konvenční detektor diodového pole. Je tedy možné provádět měření pouze s tímto detektorem, či pouze s MS detektorem či, díky sériovému zapojení, využívat pro detekci oba detektory.

Kapalinový chromatograf U-HPLC DionexUltiMate 3000 ve spojení s vysokorozlišovacím tandemovým hmotnostně spektrometrickým detektorem TripleTOF^TM 6600 (LC-HRMS)

Tento přístroj využívá technologii kvadrupól-Time-of-Flight (Q-TOF) umožňuje měření při vysokém rozlišení a přesné hmotě. Současně je možná selekce prekursorového iontu v kvadrupólu a získání MS-MS spekter, čímž je získána vyšší selektivita a také konfirmace identity analytů porovnáním s MS-MS knihovnami. Pro ionizaci látek jsou k dispozici techniky elektrosprej a chemická ionizace za atmosférického tlaku. K dispozici je také diferenciální ion mobility technologie SelexIon. K přístroji je dále možno sériově zapojit i konvenční detektor diodového pole. Přístroj je především využíván pro necílové analýzy v rámci metabolomiky a identifikaci a konfirmaci přítomných látek i pro účely cílového hledání látek a potvrzení jejich přítomnosti v analyzovaných vzorcích.

Příklady aplikací

• Necílová analýza za účelem autentikace potravin a odhalování falšování.
• Metabolomické studie za účelem klasifikace vzorků dle zkoumaných parametrů (geografický původ; vliv pěstování, sklizně, technologické úpravy, ošetření vzorků; odrůda atd).
• Multiresiduální analýza pesticidů a mykotoxinů v potravinách.