The application of derivatization in liquid chromatography with mass detection on the example of the analysis of short-chain fatty acids.

Celem pracy było omówienie znaczenia procesu derywatyzacji w analizie krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych (SCFA) metodą chromatografii cieczowej sprzężonej z detekcją masową (LC-MS). W pracy przedstawiono przegląd reakcji derywatyzacji – w szczególności alkilacji i sprzęgania z aminami – które stosuje się w analizie SCFA. Opisano m.in zastosowanie odczynników derywatyzujących takich jak chlorowodorek O-benzylohydroksyloaminy oraz chlorowodorek N-(3-dimetyloaminopropylo) -N'-etylokarbodiimidu jako reagentów sprzęgających w środowisku wodno-organicznym, co umożliwia skuteczne oznaczenie kwasów krótkołańcuchowych takich jak: octowy, propionowy, masłowy, izomasłowy, walerianowy i izowalerianowy metodą LC-MS.Opracowaną metodę LC-MS z wykorzystaniem derywatyzacji poddano walidacji, weryfikując parametry takie jak: liniowość, czułość, dokładność, precyzje, granice wykrywalności i oznaczalności. Wyniki walidacji wykazały, że metoda jest skuteczna w oznaczaniu SCFA – szczególnie w średnich i wysokich zakresach stężeń. Stwierdzono istotnie wyższe współczynniki zmienności dla niektórych kwasów w niskich stężeniach. Metoda wykazuje w danym zakresie stężeń odpowiednią liniowość, co oznacza, że sygnał jest wprost proporcjonalny do stężenia analitu, dzięki czemu może być używana z powodzeniem do celów analitycznych. Metoda charakteryzuje się wysoką czułością, selektywnością, dokładnością powtarzalnością, co potwierdził proces walidacji.Uzyskane wyniki wskazują, że proces derywatyzacji znacząco rozszerza możliwości metody LC-MS w analizie związków trudnych do oznaczenia, jak SCFA, umożliwiając ich precyzyjną i czułą detekcję. Udowodniono, że dzięki zastosowaniu derywatyzacji zwiększa się jonizacja i retencja analitów, co umożliwia identyfikacje izomerów SCFA.

The aim of this study was to discuss the importance of derivatization in the analysis of short-chain fatty acids (SCFA) using liquid chromatography coupled with mass spectrometry (LC-MS). The paper presents an overview of derivatization reactions—in particular alkylation and amine coupling—used in SCFA analysis. Among other things, it describes the use of derivatization reagents such as O-benzyloxyhydroxylamine hydrochloride and N-(3-dimethylaminopropyl) -N'-ethylcarbodiimide hydrochloride as coupling reagents in an aqueous-organic environment, which enables the effective determination of short-chain acids such as acetic, propionic, butyric, isobutyric, valeric, and isovaleric acids by LC-MS.The developed LC-MS method using derivatization was validated by verifying parameters such as linearity, sensitivity, accuracy, precision, detection limits, and quantitation limits. The validation results showed that the method is effective in determining SCFA, especially in medium and high concentration ranges. Significantly higher coefficients of variation were found for some acids at low concentrations. The method shows adequate linearity in a given concentration range, which means that the signal is directly proportional to the analyte concentration, making it suitable for analytical purposes. The method is characterized by high sensitivity, selectivity, accuracy, and repeatability, as confirmed by the validation process.The results obtained indicate that the derivatization process significantly expands the capabilities of the LC-MS method in the analysis of compounds that are difficult to determine, such as SCFA, enabling their precise and sensitive detection. It has been proven that the use of derivatization increases the ionization and retention of analytes, which enables the identification of SCFA isomers.