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Schnelle, einfache 4.5-Minuten-Analyse von Pyrrolizidinalkaloiden mittels LC-MS/MS

Vorgestellte Applikation: Pyrrolizidinalkaloide auf Raptor ARC-18

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  • Schnelle 4.5-Minuten-Analyse von Pyrrolizidinalkaloiden ermöglicht Basislinientrennung der meisten Verbindungen.
  • Analyten werden mit einer einfachen mobilen Phase und einem Gradienten schnell und mit sehr guter Peakform eluiert.
  • Unter sauren Bedingungen liefert die robuste Raptor ARC-18 Säule deutlich länger zuverlässige Ergebnisse als herkömmliche C18-Säulen.
 

In der Natur kommen Pyrrolizidinalkaloide (PA) als sekundäre Stoffwechselprodukte in einer Vielzahl von Pflanzenarten vor (z. B. in Gänseblümchen, Vergissmeinnicht, Hülsenfrüchten u. a.). Die toxischen Metabolite dienen der Pflanze zur Abwehr gegen Herbivoren und sind nach Angaben der Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) vermutlich die am weitesten verbreiteten natürlichen Toxine. Pyrrolizidinalkaloide wurden in über 6000 Pflanzenarten nachgewiesen, aber nur wenige Arten waren direkt an Vergiftungen von Menschen oder Tieren beteiligt. Unter den etwa 700 bekannten Pyrrolizidinalkaloiden gelten die 1,2-ungesättigten Verbindungen als besonders toxisch, da sie tödliche Leberfunktionsstörungen verursachen können. Kräuter, Tees, Honig und Getreide können mit Pyrrolizidinalkaloiden kontaminiert sein, wenn versehentlich Pflanzen mitgeerntet wurden, die diese Stoffe enthalten, oder diese als Nahrungsquelle für Honigbienen dienen.

Aufgrund der Anwendung des ALARA-Prinzips („As Low As Reasonably Achievable“ – so niedrig wie vernünftig erreichbar) für Pyrrolizidinalkaloide durch die Codex-Alimentarius-Kommission der Weltgesundheitsorganisation (WHO) sowie vieler regionaler Bemühungen zur Überwachung dieser toxischen Stoffe in Nahrungs-, Futter- und Arzneimitteln, besteht ein zunehmender Bedarf für schnelle, präzise Methoden zur Analyse von Pyrrolizidinalkaloiden. Zur Zeit gibt es nur eine einzige harmonisierte Methode, die vom Deutschen Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) entwickelt und validiert wurde [1]. Sie verwendet einen Aufschluss mit Schwefelsäure, eine Aufreinigung durch Festphasenextraktion (SPE) an C18 und die Analyse mittels LC-MS/MS. Die im BfR-Protokoll angegebene Beispielmethode verwendet eine 150 x 2.1 mm, 1.9 µm vollporöse C18-Säule  und erzielt eine Analysezeit von 15 Minuten, wobei die letzte Verbindung, Lasiocarpin-N-oxid (LaN), bei 9.33 Minuten eluiert. In der nachfolgend beschriebenen Fallstudie ergab der Wechsel zu einer 50 x 2.1 mm, 2.7 µm Raptor ARC-18 Core-Shell Säule  ausreichende Retention und LaN eluierte in nur 3.2 Minuten (bei 4.5 Minuten Gesamtanalysezeit). Obwohl in diesem Beispiel ein UHPLC-Gerät verwendet wurde, ist dies für eine solche Analyse nicht notwendig. Alle Substanzen eluieren mit sehr guter Peakform. Mit Ausnahme des Echimidins und des zugehörigen N-Oxids wiesen alle Verbindungen Basislinientrennung auf. Die spezielle Phasenchemie der Raptor ARC-18 Säule führt unter sauren Bedingungen außerdem zu längeren Standzeiten verglichen mit herkömmlichen C18-Säulen.

Der ständig zunehmende Bedarf für Analysen von Pyrrolizidinalkaloiden erfordert auch die Entwicklung neuer Methoden. Für die heutigen Herausforderungen können Laboratorien jedoch die Raptor ARC-18 Säule nutzen, um ihre Methoden zu optimieren, die Gesamtanalysezeit zu verkürzen und den Probendurchsatz zu erhöhen.

Literatur

  1. Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR), BfR-PA-Tee-2.0/2014, Bestimmung von Pyrrolizidinalkaloiden (PA) in Pflanzenmaterial mittels SPE-LC-MS/MS, 2014. https://www.bfr.bund.de/cm/343/bestimmung-von-pyrrolizidinalkaloiden.pdf
 
cgarm-img
LC_FF0573
PeakstR (min)PrecursorProduct 1Product 2Product 3
1.Monocrotaline0.677326.20120.3121.3094.25
2.Incidine1.111300.2094.15138.20156.36
3.Heliotrine1.763314.30138.20156.20120.20
4.Heliotrine N-oxide1.895330.25172.25138.20
5.Senecionine2.240336.20120.30138.30
6.Senecionine N-oxide2.410352.3594.20120.30118.25
7.Echimidine2.524398.30120.25220.15
8.Echimidine N-oxide2.528414.25396.30352.20254.25
9.Lasiocarpine3.028412.20120.20220.15336.25
10.Lasiocarpine N-oxide3.260428.25254.25352.25120.30
ColumnRaptor ARC-18 (cat.# 9314A52)
Dimensions:50 mm x 2.1 mm ID
Particle Size:2.7 µm
Pore Size:90 Å
Temp.:25 °C
Standard/Sample
Diluent:0.1% Formic acid in water
Conc.:10 ng/mL
Inj. Vol.:1 µL
Mobile Phase
A:0.1% Formic acid in water
B:0.1% Formic acid in acetonitrile
Time (min)Flow (mL/min)%A%B
0.000.5955
3.50.56535
3.510.5955
4.50.5955
DetectorMS/MS
Ion Mode:ESI+
InstrumentUHPLC
 
FFSS3064-DE