Determination of Hydroxymethylfurfural in Honey and Biomass

Význam tématu

Hydroxymethylfurfural je heterocyklický derivát cukrů který vzniká při zahřívání a skladování potravin obsahujících glukózu a fruktózu Ukazuje stupeň tepelné úpravy kvalitu skladování i možné falšování medu a sirupů Současně je HMF klíčovou platformní chemikálií pro výrobu biopaliv a monomerů z obnovitelných zdrojů

Cíle a přehled studie / článku

Studie si klade za cíl vyvinout rychlou citlivou a reprodukovatelnou metodu pro stanovení HMF v potravinářských vzorcích (med pancake syrup) a v biomase (corn stover dřevní hydrolýza) Metoda je založena na vysokovýkonné aniontové chromatografii s pulzní amperometrickou detekcí HPAE PAD pomocí Dionex ICS 3000 systému a CarboPac PA1 kolonou

Použitá metodika

Izokratická separace používá hydroxid draselný 50 mM generovaný elektrolyticky prouděním deionizované vody skrz EGC II KOH kartuši Kolona pracuje při teplotě 30 °C rychlostí proudu 1 ml za min Injekční objem 10 μl Mobilní fáze je kontinuálně regenerována aniontovým filtracním sloupkem Detekce je prováděna pomocí PAD s Au na PTFE pracovní elektrodou a Ag AgCl referenční elektrodou Pro preparaci vzorku se med a sirupy rozpouštějí v deionizované vodě a sonikují Biomasa se odstřeďuje připravené roztoky se ředí a filtrují

Použitá instrumentace

• Dionex ICS 3000 systém s gradientním nebo izokratickým pumpovacím modulem
• Dionex CarboPac PA1 analytická kolona 4 × 250 mm a CarboPac PA1 předkolona 4 × 50 mm
• EGC II KOH kartuše a CR ATC aniontový trap sloupek
• Electrochemical Detector s disposable Au on PTFE elektrodami
• Ag AgCl referenční elektroda
• AS autosampler
• Chromeleon chromatografický software

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda dosahuje vysoké separace místem eluce HMF kolem 4 8 min bez rušivých interferencí od glukózy fruktózy xylozy a dalších cukrů Linearita je pro potravinářské aplikace od 0 1 do 50 μg ml a pro biomasu od 0 5 do 1000 μg ml Korelační koeficient r2 dosahuje hodnot nad 0 996 LOD je 0 04 μg ml a LOQ 0 10 μg ml Intraday RSD pro retenční čas a plochu piku činí méně než 1 2 procenta Mezi denní variabilita je do 3 1 procenta Obnovení signálu stanovené ze spikovaných vzorků bylo 103 procent pro med a 113 procent pro corn stover Metoda byla úspěšně ověřena na termicky stresovaném medu pancake syrupu hydrolýzátu fruktózy a kyselém hydrolyzátu dřevní biomasy

Přínosy a praktické využití metody

Metoda přináší citlivé stanovení nízkých hladin HMF v komplexních matricích Vysoká reprodukovatelnost disposable elektrody zkracují dobu vyvážení a zajišťují stabilní odezvu Laboratorní měření lze konfigurovat pro vysokou vzorkovací frekvenci Propojení elektrolytické výroby eluentu odstraňuje potřebu přípravy silných hydroxidických roztoků Praktické uplatnění zahrnuje kontrolu kvality medu sirupů a sledování procesu zpracování biomasy

Budoucí trendy a možnosti využití

Integrace HPAE PAD metod do on line monitoringových systémů zpracování biomasy Rozšíření detekce na další furanické platformní chemikálie Spojení s hmotnostní spektrometrií či optickými senzory pro rozšíření analytického portfolia Automatizace workflow pro rychlé kontroly kvality ve výrobních linkách

Závěr

Vyvinutá HPAE PAD metoda s použitím Dionex CarboPac PA1 kolony elektrolyticky generovaného KOH a disposable Au on PTFE elektrod nabízí robustní citlivé a reprodukovatelné stanovení hydroxymethylfurfuralu v potravinách a biomase Metoda splňuje požadavky na linearitu přesnost citlivost a je připravená pro rutinní kontrolu a on line aplikace

Reference

1. Belitz H D Grosch W Food Chemistry Springer Verlag Berlin 2009
2. Chichester C O Advances in Food Research vol 30 Academic Press Boston 1986 77 124
3. Federal Register Intent to Conduct Toxicological Studies NTP NIEHS 2010
4. Codex Alimentarius Alinorm 01 25 Draft Revised Standard for Honey 2000
5. Kunz M Hydroxymethyl Furfural Studies in Plant Science 1993 3 149 160
6. Larousse C Rigal L Gaset A J Chem Technol Biotechnol 1992 53 111 116
7. Sua Y Brown H M Huang X et al Appl Catal A 2009 361 117 122
8. White J Journal of AOAC International 1979 62 509 514
9. Winkler O Zeitschrift fuer Lebensmittel Untersuchung und Forschung 1955 102 161 167
10. Zappala M Fallico B Arena E Verzera A Food Control 2005 16 273 277
11. Thermo Scientific Technical Note 71 Eluent Preparation for HPAE PAD 2009
12. Dionex Installation Instructions ICS 3000 EG Vacuum Degas Conversion Kit 2005
13. Dionex Application Note 61 Determination of Tobramycin 2004
14. Subramanian R Hebbar H Rastogi N K Int J Food Prot 2007 10 127 143
15. United States Pharmacopeia USP 34 NF 29 2011
16. Food Chemicals Codex FCC 7 413 414
17. Xu H Templeton A C Reed R A J Pharm Biomed Anal 2003 32 451 459