WCPS: Elemental Analysis of Spent Media For Cultivated Meat Media Cell Type Optimization

Význam tématu

Alternativní zdroje bílkovin, včetně rostlinných náhražek masa a kultivovaného masa in vitro, získávají rostoucí pozornost z důvodu etických, environmentálních a nutričních aspektů. Klíčovým požadavkem při vývoji těchto produktů je zajištění bezpečnosti a souladu s předpisy, kdy kontrola obsahu stopových prvků a těžkých kovů hraje zásadní roli.

Cíle a přehled studie

Cílem této práce bylo adaptovat a aplikovat metodu FDA EAM 4.7 pro simultánní kvantitativní analýzu až 30 prvků v rostlinných alternativách masa a ve vypěstovaných kultivačních médiích. Autoři využili Agilent 7850 ICP-MS a moduulární autosampler SPS 4, přičemž doplnili běžné QC testy a rozšířili sledovanou sadu prvků na 23 (potraviny) a 29 (media). Studie zahrnovala hodnocení výkonu přístroje, přesnosti, mezí detekce i mapování elementárního profilu pomocí IntelliQuant.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky potravin byly připraveny mikrovlnnou asistenční digescí v kyselinovém prostředí, zatímco kultivační média byla pouze vhodně naředěna. Analýzy probíhaly na Agilent 7850 ICP-MS s ORS4 kinetickou buňkou v režimu helium-KED a UHMI aerosolní ředicí jednotkou. Standardní vzorkovací systém zahrnoval MicroMist nebulizér, temperovaný quartzový sprayer a quartzovou hořákovou trubici (2,5 mm id). Autotuning MassHunter optimalizoval provozní podmínky. Autosampler SPS 4 zajišťoval automatické dávkování vzorků.

Hlavní výsledky a diskuse

• Kalibrace prvků Na, Mg, Mn, Cu, As a Hg vykázaly výbornou linearitu s korelačními koeficienty ≥ 0,9999.
• Detekční limity (DL) i kvantifikační limity (LOQ) metody byly v souladu s požadavky EAM 4.7 pro 12 klíčových prvků a dalších sledovaných prvků.
• QC ověření pomocí SRM NIST potvrdilo přesnost 80–120 % pro certifikované prvky; spike recovery v rozmezí 90–110 %.
• IntelliQuant rychle poskytl přehled o obsahu až 78 prvků formou „tepelné mapy“, umožňující detekci neočekávaných kovů (např. rubidia v rostlinném „mletém hovězím“).
• Analýza strávených médií tří buněčných typů (cMFB, cMPC, C2C12) ukázala významné rozdíly ve spotřebě a uvolňování prvků, což naznačuje potřebu optimalizace složení média podle buněčné linie.

Přínosy a praktické využití metody

• Metoda umožňuje rychlou a robustní simultánní analýzu major i stopových prvků v potravinových matricích i biotechnologických médiích.
• Navazuje na oficiální FDA EAM 4.7, což usnadňuje akreditaci a splnění regulatorních požadavků.
• Vhodné pro rutinní QA/QC laboratoře v potravinářství i výzkumu kultivovaného masa.
• IntelliQuant rozšiřuje možnosti sledování neočekávaných kontaminantů v jediném průchodu vzorkem.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další rozšíření monitoringu na vzácné kovy a mikroelementy pro komplexnější profilaci.
• Implementace on-line ICP-MS monitoringu kultivačních bioreaktorů pro real-time kontrolu média.
• Vývoj standardizovaných CRMs pro nové potravinářské a biotechnologické matice.
• Optimalizace složení médií jednotlivých buněčných typů na základě získaných elementárních dat.

Závěr

Adaptovaná metoda ICP-MS pomocí Agilent 7850 a FDA EAM 4.7 prokázala vysokou přesnost, citlivost i reprodukovatelnost při analýze rostlinných alternativ masa a spent médií kultivovaných buněk. Díky automatizaci, robustnímu odstraňování interferencí a rozšířené schopnosti IntelliQuant představuje tento přístup praktické řešení pro potřeby moderní potravinářské a biotechnologické analytiky.

Reference

1. Keren Dopelt, Pnina Radon, Nadav Davidovitch. Environmental Effects of the Livestock Industry: The Relationship between Knowledge, Attitudes, and Behavior among Students in Israel. Int J Environ Res Public Health. 2019;16(8):1359.
2. Gray PJ, Mindak WR, Cheng J. US FDA Elemental Analysis Manual, 4.7 Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometric Determination of Arsenic, Cadmium, Chromium, Lead, Mercury, and Other Elements in Food Using Microwave Assisted Digestion. Version 1.2, February 2020.
3. Nelson J, Hasty E, Anderson L, Harris M. Determination of Critical Elements in Foods in Accordance with US FDA EAM 4.7 ICP-MS Method. Agilent 5994-2839EN.
4. Agilent. Octopole Collision/Reaction Cell and Helium Mode. 5994-1172EN.
5. O’Neill E, Ansel J, Kwong G, Plastino M, Nelson J, Baar K, Block D. Spent media analysis suggests cultivated meat media will require species and cell type optimization. NPJ Sci. Food.
6. Agilent. Ultra High Matrix Introduction, ICP-MS Technology Brief. 5994-1170EN.
7. Agilent. Enhanced Helium Mode Cell Performance for Improved Interference Removal in ICP-MS. 5990-7573EN.
8. Cunningham WC, Mindak WR, Capar SG. US FDA Elemental Analysis Manual For Food and Related Products, 3.2 Terminology. 2014.