Standard Operating Procedure for δ13C, δ2H and δ18O analysis of vanillin in vanilla extracts

Význam tématu

Vanilin patří mezi nejrozšířenější aroma používaná v potravinářském průmyslu. Přirozený extrakt z vanilkových lusků je vzácný a drahý, zatímco syntetický vanilin slouží jako cenově dostupná náhrada. Analýza stabilních izotopů uhlíku, vodíku a kyslíku umožňuje odlišit přírodní, syntetické a přírodě identické zdroje vanilinu a chránit tak spotřebitele i výrobce před podvody.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem této metodiky je popsat standardní postup (SOP) pro určování hodnot δ13C, δ2H a δ18O vanilinu v extraktech z vanilky pomocí on-line spojeného systému GC-MS-IRMS. Třírozměrné izotopové signatury poskytují spolehlivé rozlišení mezi přírodními a syntetickými vzorky.

Použitá metodika a instrumentace

Systém zahrnuje GC IsoLink II IRMS spojený s ISQ Series Single Quadrupole MS a TRACE Series GC s TriPlus RSH autosamplerem. Převod látek probíhá v MCD splitu do MS pro identifikaci a do režimu vysokoteplotní konverze (kombinace spalování a pyrolyzy) pro tvorbu CO2, H2 a CO. Pro rozlišení izotopů kyslíku se využívá samostatný 18O HTC reaktor. Rozsah parametrů zahrnuje teploty vstupu 260 °C, kolonu TG-5MS (30 m × 0,25 mm × 0,25 µm), přenosové linky 280 °C a průtok helia 1,3 mL/min.

Hlavní výsledky a diskuse

• Referenční materiály vanilinu vykazují δ13C od –35 do –13 ‰, δ2H od –180 do +70 ‰ a δ18O od +1 do +16 ‰.
• Chromatogramy MS a IRMS jasně identifikují vrchol vanilinu a hodnotí čistotu vzorku.
• Přesnost (SD) duplikátů dosahuje 0,1–0,2 ‰ pro δ13C, 1–2 ‰ pro δ2H a 0,3–0,4 ‰ pro δ18O.
• Drift korekce je nutná převážně pro δ18O, zatímco pro δ13C a δ2H je za správné údržby zanedbatelná.
• Paměťový efekt je minimální; jeho výskyt signalizuje potřebu výměny linera nebo oříznutí kolony.

Přínosy a praktické využití metody

Jednotlivé izotopové rozbory umožňují laboratorím a kontrolním orgánům provádět rychlou a spolehlivou autentifikaci vanilinových extraktů. Díky souběžné akvizici hmotového spektra a izotopového signálu z jediné injekce je proces efektivní a nákladově výhodný. Metoda se snadno začleňuje do rutinních QA/QC protokolů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Metodika lze rozšířit na další aromatické nebo bioaktivní látky. Využití vícedimenzionálních izotopových fingerprintů v kombinaci s pokročilými statistickými přístupy či strojovým učením prohloubí schopnost rozlišovat složité směsi a odhalovat padělky. Dalšími směry jsou automatizace přípravy vzorků, zlepšení reaktorových materiálů a rozšíření na dusíkové izotopy.

Závěr

Popisovaný SOP pro GC-MS-IRMS poskytuje přesné a reprodukovatelné hodnoty δ13C, δ2H a δ18O vanilinu. Díky jednotné instrumentaci a kvalitnímu řízení referenčních materiálů je analýza vhodná pro rutinní i výzkumné účely v potravinářském a laboratorním sektoru.

Reference

1. Hoffman P.G.; Salb M. J. Agric. Food Chem. 1979, 27(2): 352–355.
2. Greule M.; Tumino L.D.; Kronewald T.; Hener U.; Schleucher J.; Mosandl A.; Keppler F. Eur. Food Res. Technol. 2010, 231: 933–941.
3. Sølvbjerg Hansen A.M.; Fromberg A.; Frandsen H.L. J. Agric. Food Chem. 2014, 62(42): 10326–10331.
4. Bensaid F.F.; Wietzerbin K.; Martin G.J. J. Agric. Food Chem. 2002, 50(22): 6271–6275.
5. Dunn P.J.H.; Carter J.F. Good Practice Guide for Isotope Ratio Mass Spectrometry. FIRMS 2018, 2nd Edition.
6. Werner R.A.; Brand W.A. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2001, 15: 7.