Automated and high-throughput derivatization for FAMEs analysis in vegetable oils and animal fats

Význam tématu

Analýza složení mastných kyselin ve formě methylesterů (FAME) je klíčová pro stanovení kvality a nutriční hodnoty potravinářských tuků a olejů. Obsah nasycených, mononenasycených, polynenasycených a trans mastných kyselin ovlivňuje zdravotní rizika konzumentů. Požadavky FDA, ISO a EU na označování tuků v potravinách kladou důraz na přesné a spolehlivé metody stanovení mastných kyselin. Automace přípravy vzorků přináší vyšší průchodnost, opakovatelnost výsledků a zlepšuje bezpečnost práce.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo ověřit vhodnost plně automatizovaného pracovního postupu pro derivatizaci mastných kyselin z rostlinných olejů a živočišných tuků za použití autosamplera Thermo Scientific™ TriPlus™ RSH SMART. Workflow bylo navrženo tak, aby splňovalo požadavky tří referenčních postupů: EU Reg. 2015/1833 (Annex X), ISO 12966-2 „rapid“ a AOAC 996.01.

Použitá metodika a instrumentace

Automatizované kroky zahrnovaly vážení (0,01 g), přidání internal standardu (volitelně), extrakci do n-heptanu, alkalickou transesterifikaci nebo dvoustupňovou acid-katalyzovanou esterifikaci (NaOH nebo BF3/MeOH), promývání vodným roztokem a přenos 0,8 mL organické fáze do injekční lahvičky. Autosampler TriPlus RSH SMART byl vybaven:

• automatickou výměnou stříkaček (10 mL pro reagencia, 10 µL pro injekci),
• dvěma stanicemi pro reagencia (3×100 mL) a velkou stanicí pro promývání,
• vortex mixérem pro intenzivní míchání a inkubátorem pro až 6×10 mL v avíček.

Analytická část proběhla na GC TRACE 1610 s kolonkou TRACE TR-FAME (10 m × 0,10 mm × 0,20 µm), vodíkovým nosným plynem, iConnect™ SSL injektory a FID detektory. Celý systém byl řízen Chromeleon™ CDS softwarem.

Hlavní výsledky a diskuse

Kapalinově chromatografický běh trval < 10 minut při rozlišení kritických párů mastných kyselin (Rs ≥ 1,0) a asymetrii píků As ≈ 1,0. Opakovatelnost extrakce byla hodnocena intra- i inter-denně: absolutní plocha píků %RSD < 9 %, relativní plocha píků %RSD < 3,3 %, odchylka RT < 0,005 min. Systém zvládl zpracovat až 48 vzorků za 8 h (ISO rapid) nebo 24 vzorků za 4,5 h (AOAC) s možností paralelní injekce do dvou GC pro zdvojnásobení produktivity. Aplikace na olivový, arašídový, sójový, slunečnicový a živočišný tuk potvrdila shodu naměřených složení s mezemi UNI, Codex Alimentarius a EU regulací.

Přínosy a praktické využití metody

Automatizace přípravy vzorků minimalizuje riziko lidské chyby, křížové kontaminace a expozice toxickým činidlům, zkracuje dobu přípravy a zvyšuje průchodnost laboratoře. Konfigurace umožňuje nepřetržitý provoz, noční běhy a plnou integraci s GC-FID systémem. Flexibilní navržení workflow usnadňuje adaptaci na různé analytické metody a regulace.

Budoucí trendy a možnosti využití

Dalšími směry rozvoje jsou:

• rozšíření automatiky o on-line spojení s GC-MS pro vyšší selektivitu,
• optimalizace postupů pomocí umělé inteligence a strojového učení,
• použití ekologičtějších derivatizačních činidel,
• miniaturizace vzorků a reagentů pro udržitelné analytické postupy.

Závěr

Automatizované řešení TriPlus RSH SMART pro derivatizaci mastných kyselin nabízí rychlou, spolehlivou a bezpečnou přípravu vzorků pro GC-FID analýzu FAME. Vysoká opakovatelnost, soulad s mezinárodními metodickými standardy a možnost vysokoprůchodného provozu jej činí ideálním nástrojem pro průmyslové i kontraktační laboratoře.

Reference

1. U.S. Food and Drug Administration: Label claims for food and dietary supplements, Nutrition Labeling and Education Act (FDA, 1990s).
2. U.S. Food and Drug Administration: Small entity compliance guide: trans fatty acids in nutrition labeling, nutrient content claims, and health claims (2003).
3. AOAC Official Method 996.01 Fat (Total, Saturated, Unsaturated, and Monounsaturated) in Cereal Products Acid Hydrolysis Capillary Gas Chromatographic Method.
4. ISO 12966-2:2017 Animal and vegetable fats and oils — Gas chromatography of fatty acid methyl esters — Part 2: Preparation of methyl esters of fatty acids.
5. ISO 12966-4:2015 Animal and vegetable fats and oils — Gas chromatography of fatty acid methyl esters — Part 4: Determination by capillary gas chromatography.
6. Thermo Scientific: TriPlus RSH SMART robotic sampling system, BR52235-EN 0921C.
7. Thermo Scientific: TriPlus RSH SMART autosampler product specifications PS000158.
8. Christie W.W.: Preparation of Ester Derivatives of Fatty Acids for Chromatographic Analysis, AOAC lipid library.
9. Commission Implementing Regulation (EU) 2015/1833 of 12 October 2015, Annex X.
10. Thermo Scientific Technical Note TN001218: Addressing gas conservation challenges when using helium or hydrogen as GC carrier gas.
11. UNI Store Standards for fats and oils (UNI 22062, 22066, 22067).
12. Codex Alimentarius: Fatty acids composition standards (FAO-WHO).
13. Commission Implementing Regulation (EU) 2019/1604 of 27 September 2019 amending Regulation (EEC) No 2568/91.