Trust Your Results in Mineral Oil Analysis

Význam tématu

Minerální oleje (MOH) představují významný analytický a bezpečnostní problém v potravinářství, kosmetice a farmaceutickém průmyslu.
Skandály s kontaminací minerálními oleji ukázaly potřebu spolehlivých metod pro identifikaci a kvantifikaci obou hlavních frakcí: MOSH a MOAH.

Cíle a přehled studie

Cílem popsané studie je představit novou pracovní postup využívající kombinaci LC-GCxGC-TOFMS/FID s pokročilým softwarem ChromaTOF zajišťujícím automatické zpracování dat pro analýzu MOSH a MOAH.
Studie porovnává spolehlivost, přesnost a robustnost dat získaných tímto přístupem s klasickou metodou LC-GC-FID doporučenou JRC.

Použitá metodika a instrumentace

K analýze MOSH/MOAH byla použita platforma LC-GCxGC-TOFMS/FID sestávající z následujících prvků:

• LC systém Agilent 1260 Infinity II s Allure Silica kolónou (250×2,1 mm, 5 µm) a DAD při 230 nm
• CHRONect LC-GC rozhraní (Axel Semrau) s frakcionací MOSH (2–3,5 min) a MOAH (4,4–5,9 min)
• GC×GC QuadJet™ termální modulátor a dvojitá detekce: TOFMS (LECO Pegasus BT 4D) a FID
• 1D kolóna Rxi-17SilMS (15×0,25 mm, 0,25 µm), 2D kolóna Rxi-1ms (2 m×0,15 mm, 0,15 µm)
• Program teploty pece: 60 °C (8 min) → 8 °C/min → 350 °C (5 min); sekundární a modulátor +5 °C a +15 °C
• MS rozsah m/z 40–600 při 200 spektrách/s, teplota iontové komory 250 °C

Hlavní výsledky a diskuse

Před analýzou byla ověřena výkonnost systému pomocí parafínového vzorku s alkanovou směsí (C8–C40), kde se faktor odezvy komponent pohyboval v rozmezí 0,8–1,2 vůči C20.
Veškeré vzorky (ref. směs i krmiva) byly analyzovány v režimu 1D i 2D.
Klíčovým pokrokem je nový algoritmus v ChromaTOF umožňující automatické „ořezávání špiček“ ležících na neodděleném humpu MOSH/MOAH a interpolaci podkladu pro přesné začlenění neodděleného signálu.
Ve 2D režimu software rekonstruuje 1D chromatogram pro každý bod a aplikuje stejné principy, čímž vzniká „čisté“ konturové zobrazení připravené k vyhodnocení.
Kombinace paralelní detekce TOFMS poskytuje spektrální potvrzení identity rušených píků a umožňuje selekci podle charakteristických m/z fragmentů i spektrálních filtrů.
Kvantifikace parafínové směsi v 1D i 2D režimu dosahovala očekávaných hodnot 3,7 % (MOSH) a 2,2 % (MOAH) a výsledky pro krmné vzorky vykázaly dobrou shodu obou metod.

Přínosy a praktické využití metody

• Podstatné snížení nejistot spojených se zpracováním neodděleného humpu díky automatizovanému ořezávání a interpolaci
• Vyšší selektivita a potvrdivá síla díky paralelní detekci TOFMS umožňující cílenou i necílenou analýzu
• Zvýšená spolehlivost dat pro kontrolní laboratoře, průmysl a orgány dohledu
• Možnost podrobné klasifikace aromatických frakcí (3–7 kruhů a více)

Budoucí trendy a možnosti využití

• Standardizace a harmonizace protokolů pro analýzu minerálních olejů napříč laboratořemi
• Rozšíření aplikace na další třídy kontaminantů a matrice (potraviny, biota, farmaceutika)
• Integrace pokročilých datových algoritmů a umělé inteligence pro jemnou dekonvoluci signálů
• Vývoj validovaných metodik pro regulatorní schválení a rutinní kontrolu

Závěr

Navržený LC-GCxGC-TOFMS/FID pracovní postup doplněný speciálním softwarem ChromaTOF představuje pokročilý, spolehlivý a robustní přístup k analýze MOSH a MOAH.
Nová metoda významně snižuje nejistoty spojené s integrací neoddělených signálů a poskytuje potvrzovací informace díky paralelní TOFMS detekci.
Výsledky pro referenční směs i reálné vzorky potvrdily srovnatelné kvantifikace s doporučenou LC-GC-FID technikou a prokázaly vyšší úroveň detailní klasifikace.

Reference

1. Grob K, Artho A, Biedermann M, Egli J. Food contamination by hydrocarbons from lubricating oils and release agents: determination by coupled LC-GC. Food Addit. Contam. 1991;8:437-446.
2. Moret S, Grob K, Conte LS. Mineral oil polyaromatic hydrocarbons in foods by on-line LC-solvent evaporation–LC-GC-FID. Z Lebensm Unters Forsch A. 1997;204:241-246.
3. Castle L, Nichol J, Gilbert J. Migration of mineral hydrocarbons into foods: waxed paper for packaging dry goods. Food Addit Contam. 1994;11:79-89.
4. Biedermann M, Fiselier K, Grob K. Aromatic hydrocarbons of mineral oil origin in foods: method for total concentration. J Agric Food Chem. 2009;57:8711–8721.
5. Spack LW et al. Understanding the contamination of food with mineral oil: the need for a confirmatory approach. Food Addit Contam A. 2017;34:1052–1071.
6. Biedermann M et al. FID or MS for mineral oil analysis? J Verbraucherschutz Leb. 2017;12:363–365.
7. Bratinova S et al. The reliability of MOSH/MOAH data: comment on published article. J Verbraucherschutz Leb. 2020;2–4.
8. Biedermann M, Grob K. Interpretation of chromatograms for mineral oil migration into dry foods. J Chrom A. 2012;1255:76-99.
9. Bratinova S, Hoekstra E. Guidance on monitoring of mineral oil hydrocarbons in food and contact materials. JRC 2019.
10. BfR. Messung von Mineralöl-Kohlenwasserstoffen in Lebensmitteln und Verpackungsmaterialien. BfR 2011.
11. Biedermann M et al. Mineral oil in human tissues II: characterization by GC×GC. Sci Total Environ. 2015;506–507:644–655.
12. McCombie G et al. Compliance work for polyolefins in food contact: official control campaign. Food Control. 2016;59:793–800.
13. Purcaro G et al. Elucidation of hydrocarbon contamination by SPE and GC×GC dual detection. Anal Chim Acta. 2013;773:97–104.
14. Zoccali M et al. On-line LC-GC×GC dual detection for mineral and synthetic hydrocarbons in cosmetics. Anal Chim Acta. 2019;1048:221–226.