Trace level quantitation of Ethylene Oxide (EtO) and 2-Chloroethanol (2-CE) in sesame seeds by using various GCMS/MS techniques with their own merits and demerits

Význam tématu

Ethylene oxide (EtO) a jeho hlavní reakční produkt 2-chloroethanol (2-CE) patří mezi vysoce toxické látky sledované v potravinářských komoditách zejména kvůli své karcinogenitě a mutagenitě. Přesná kvantifikace EtO a 2-CE v semenech sezamu, koření, ořeších či olejnatých semenech je klíčová pro dodržení přísných evropských maximálních reziduálních limitů (EU-MRLs) a pro ochranu spotřebitele. Dynamická hlava prostoru (dynamic headspace) v kombinaci s GC-MS/MS nabízí možnost detekovat tyto sloučeniny na stopové úrovni bez potřeby derivatizace.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie je ukázat porovnání třech dynamických hlava-prostorových metod (pro společné měření EtO a 2-CE i pro izolovanou analýzu každé sloučeniny) s klasickou metodou kapalné injekce. Study popisuje optimalizaci parametrů hlava-prostorového extrakčního modulu HS-20 NX a autosampleru AOC-20i/20s spojených s trojnásobným kvadrupólem GCMS-TQ8050 NX, a demonstruje výhody i nevýhody každého přístupu z hlediska citlivosti, přesnosti a jednoduchosti přípravy vzorku.

Použitá metodika a instrumentace

Instrumentace:

• GC-MS/MS Shimadzu GCMS-TQ8050 NX
• Dynamický hlava-prostorový autosampler HS-20 NX
• Liquiddní autosampler AOC-20i / AOC-20s
• Kapilární kolona RTX-VMS (60 m × 0,45 mm, film 2,55 μm)

Metodika:

• Metoda 1: kapalná injekce acetonitrilu extrahovaného ze semínek sezamu (5000 mg vzorku + 10 mL acetonitrilu), bez derivatizace
• Metody 2–4: dynamická hlava prostoru, vzorky (1 g nebo 5 g sezamu) extrahované acetonitrilem, poté přenos 100 μL do 20 mL hlava-prostorové lahvičky
• Optimalizace MRM tranzic pro EtO (44>29, 44>28, 44>14) a 2-CE (80>31, 80>44, 82>31)
• Parametry hlava-prostorového extraktoru: teplota nálevky 120 °C, tlak 192 kPa, doba ekvilibrace 15 min, split ratio 5–20

Hlavní výsledky a diskuse

Validace (ICH guidelines):

• Linearity: r2 > 0,998 pro kapalnou injekci; r2 > 0,997 pro hlava-prostorové metody
• LOQ (w.r.t. sample): kapalná injekce 10 ppb EtO a 2-CE; hlava-prostor společná metoda 10 ppb; izolace 2-CE 5 ppb; izolace EtO 6 ppb
• Precision (RSD n=6): kapalná injekce 7,7 % (EtO) a 9,4 % (2-CE); hlava-prostorové metody 1,7–9,1 %
• Recovery: kapalná injekce 73–85 % (EtO) a 85–98 % (2-CE); hlava-prostor 82–121 % (2-CE) a 82–91 % (EtO)

Dynamický hlava prostoru přinesl až 5× nižší limity detekce než kapalná injekce při minimální přípravě vzorku a bez rizika kontaminace vstřikovacího portu.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda usnadňuje rutinní sledování EtO/2-CE v potravinách s vysokým obsahem tuku:

• Žádná derivatizace ani čištění extraktu QuEChERS není nutné při hlava-prostorové analýze
• Snížené riziko kontaminace GC systému
• Rychlejší příprava vzorku (20–25 min vs. 35–40 min)
• Splňuje požadavky EU-MRLs pro různé komodity

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávané směry dalšího rozvoje:

• Integrace on-line modulů pro automatický vzorek a čištění vzorku
• Vyšší citlivost s využitím nových kontinuálně chlazených detektorů a zlepšené eliminate šumu
• Rozšíření aplikace na další nízkovodné matrixy (koření, sušené plody, byliny)
• Miniaturizace hlava-prostorových jednotek a mobilní GC-MS řešení pro polní inspekce

Závěr

Dynamická hlava-prostorová metoda ve spojení s GCMS-TQ8050 NX prokázala vynikající citlivost, přesnost i reprodukovatelnost při stanovení EtO a 2-CE v sezamových semínkách pod úrovněmi EU-MRLs. Minimalizuje riziko kontaminace, zjednodušuje přípravu vzorků a umožňuje spolehlivou rutinní kontrolu karcinogenních sloučenin v potravinářských produktech.

Reference

• S. Chiplunkar a kol., Trace level quantitation of Ethylene Oxide and 2-Chloroethanol in sesame seeds by using various GCMS/MS techniques, Shimadzu Analytical (India) Pvt. Ltd., Application News 06-SAIP-GC-031-EN, First Edition: Jun 2022
• European Commission, EU-MRLs for Ethylene Oxide & 2-Chloroethanol
• European Chemicals Agency (ECHA), Classification and Labelling of Ethylene Oxide
• International Conference on Harmonisation (ICH), Validation of Analytical Procedures