ANALÝZA AKRYLAMIDU METODOU GC-MS

Význam tématu

Akrylamid je difunkční monomer široce využívaný v průmyslu a analytické chemii. Mezinárodní agentura pro výzkum rakoviny jej klasifikovala jako potenciálně karcinogenní sloučeninu. V potravinách a pitné vodě vzniká zejména při tepelných úpravách škrobových surovin, což vyžaduje spolehlivé analytické metody pro jeho detekci při nízkých koncentracích.

Cíle a přehled studie

Cílem práce bylo vyvinout citlivou metodu pro stanovení akrylamidu v kapalných, pevných i plynných vzorcích pomocí plynové chromatografie s hmotnostní spektrometrií (GC-MS) a derivatizace bromací analytu. Metoda minimalizuje manipulaci s elementárním bromem díky in-situ generaci derivatizační směsi.

Použitá metodika

• Dérivatizace: akrylamid v roztoku reaguje s bromičnanem draselným a bromidem draselným v kyselém prostředí (4 °C, 60 min), vzniklý 2,3-dibrompropanamid se po extrakci převádí triethylaminem na stabilní 2-brompropenamid.
• Extrakcí ethylacetátem se odstraňuje méně polární derivát a koncentruje se odpařením v proudu dusíku.
• Postupy byly optimalizovány pro vodné roztoky, potraviny s vysokým a nízkým obsahem tuku (dvoufázové extrakční systémy) i pro plynné produkty spalování.

Použitá instrumentace

• Gasová chromatografie: Agilent 7890A
• Hmotnostní spektrometrie: Agilent 5975C
• Kolona: HP-5ms (30 m × 0,25 mm × 0,25 µm)
• Teplotní program: 50 °C (2 min) → 10 °C/min → 300 °C (15 min)
• Detekce: monitoring iontů 106, 149, 151 m/z (rozsah 29–520 m/z)

Hlavní výsledky a diskuse

• Detekční limit metody v potravinách je přibližně 10 µg kg⁻¹.
• Naměřené koncentrace akrylamidu se pohybovaly v rozmezí 46 – 1980 µg kg⁻¹.
• Nejvyšší hodnoty byly zjištěny v mleté kávě (1980 µg kg⁻¹) a ve vedlejších plynných produktech spalování doutníku (1800 µg kg⁻¹).
• Bromace umožnila získat symetričtější chromatografické píky, zvýšit selektivitu detekce a zlepšit oddělení od rušivých složek matric.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje citlivé a reprodukovatelné stanovení akrylamidu v různých typech vzorků s minimální manipulací s elementárním bromem. Díky derivatizaci je možné využít organickou extrakci a hmotnostně spektrometrickou detekci pro rutinní kontrolu kvality vody, potravin a emisních plynů.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Automatizace derivatizačního kroku a miniaturizace extrakce
• Integrace s kapalinovou chromatografií a alternativními detektory
• Aplikace na další polarni kontaminanty a monomery
• Vývoj přenosných analyzátorů pro on-site monitoring

Závěr

Vyvinutá GC-MS metoda s derivatizací bromací poskytuje spolehlivou, selektivní a citlivou analýzu akrylamidu v náročných matricích. Přináší nízké detekční limity a široké možnosti aplikace ve výzkumu i v průmyslové kontrole kvality.

Reference

1. Mojska H., Gielecińska I., Szponar L., Ołtarzewski M.: Food Chem. Toxicol. 48, 2090 (2010).
2. Eriksson S.: Doctoral Thesis. Stockholm University, Stockholm 2005.
3. Vattem D. A., Shetty K.: Innovat. Food Sci. Emerg. Technol. 4, 331 (2003).
4. Matthäus B., Haase N. U., Vosmann K.: Eur. J. Lipid Sci. Technol. 106, 793 (2004).
5. Besaratinia A., Pfeifer G. P.: Carcinogenesis 28, 519 (2007).
6. Friedman M.: J. Agric. Food Chem. 51, 4504 (2003).
7. Muhlendahl K. E., Otto M.: Eur. J. Pediatr. 162, 447 (2003).
8. Rice J. M.: Mutat. Res. 580, 3 (2005).
9. Besaratinia A., Pfeifer G. P.: J. Natl. Cancer Inst. 96, 1023 (2004).
10. Wang R. S., McDaniel L. P., Manjanatha M. G., Shelton S. D., Doerge D. R., Mei N.: Toxicol. Sci. 117, 72 (2010).
11. Koyama N. et al.: Mutat. Res. 603, 151 (2006).
12. Zhang Y., Zhang G., Zhang Yi.: J. Chromatogr. A 1075, 1 (2005).
13. Swedish National Food Administration: Information about Acrylamide in Food (2013).
14. Svensson K., Abramsson L., Becker W., Glynn A., Hellenas K. E., Lind Y., Rosén J.: Food Chem. Toxicol. 41, 1581 (2003).
15. Velíšek J., Hajšlová J.: Chemie potravin, 3. vydání. Ossis, Tábor (2009).
16. Hedegaard R. V., Frandsen H., Skibsted L. H.: Food Chem. 108, 917 (2008).
17. Konings E. J. M. et al.: Food Chem. Toxicol. 41, 1569 (2003).
18. Vesper H. W., Bernert J. T., Ospina M., Meyers T., Ingham L., Smith A., Myers G. L.: Cancer Epidemiol. Biomarkers Prev. 16, 2471 (2007).
19. Oracz J., Nebesny E., Zyzelewicz D.: Talanta 86, 23 (2011).
20. Pittet A., Périsset A., Oberson J. M.: J. Chromatogr. A 1035, 123 (2004).
21. Dybing E., Farmer P. B., Andersen M., Fennell T. R., Lalljie S. P. D., Müller D. J. G., Olin S., Petersen B. J., Schlatter J., Scholz G., Scimeca J. A., Slimani N., Tornqvist M., Tuijtelaars S., Verger P.: Food Chem. Toxicol. 43, 365 (2005).
22. Lagalante A. F., Felter M. A.: J. Agric. Food Chem. 52, 3744 (2004).
23. Yamazaki K., Isagawa S., Kibune N., Urushiyama T.: Food Addit. Contam. A 29, 705 (2012).
24. Kataoka H., Kondo T., Sumida A.: Anal. Chim. Acta 358, 269 (1998).
25. Keramat J., LeBail A., Prost C., Soltanizadeh N.: Food Bioprocess Technol. 4, 340 (2011).