Comprehensive screening of per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) in food contact materials

Význam tématu

PFAS (per- a polyfluorované alkylové látky) jsou široce používány v různých průmyslových odvětvích pro svou odolnost vůči oleji a vodě. V potravinářství se aplikují na materiály pro styk s potravinami, z nichž mohou migrovat do potravin a znečišťovat životní prostředí. PFAS jsou vysoce perzistentní, bioakumulativní a toxické. Legislativní omezení na národní i mezinárodní úrovni vyžadují spolehlivé metody sledování jejich celkového množství i biologicky dostupných forem.

Cíle a přehled studie / článku

Tento dokument popisuje vývoj robustní metody pro měření celkového organického fluoru (TOF) a extrahovatelného organického fluoru (EOF) v materiálech pro styk s potravinami (FCM). Hlavním cílem je využití spalovací iontové chromatografie (CIC) pro kvantifikaci TOF/EOF a doplnění analýzy nedefinovaných PFAS pomocí vysokorozlišovací LC-HRMS.

Použitá instrumentace

• CIC systém Thermo Scientific Dionex Integrion HPIC se spalovacím modulem Nittoseiko AQF-2100H
• Eluent generator EGC 500 a potlačovač ADRS 600
• ASE extraktor Thermo Scientific EXTREVA ASE
• Evaporátor Genevac Rocket Synergy 2
• UHPLC-HRMS Thermo Scientific Vanquish Flex UHPLC a Orbitrap Exploris 240

Použitá metodika

Vzorky FCM byly krájeny a kryogenně mleté na částice ~30–50 µm. TOF se určoval spalováním vzorku při 1100 °C v atmosféře Ar/O₂ a stanovením výsledného fluoru jako iontu fluoride pomocí IC. TIF se měřil přímou injekcí vodného extraktu. EOF se stanovil extrakcí 80 % methanolu/20 % acetonitrilu při 60 °C pomocí ASE, následnou evaporací a analýzou CIC. EIF se určoval po redislokaci extraktu do vody a přímou analýzou. Non-targeted analýza PFAS proběhla pomocí UHPLC-HRMS s HESI zdrojem, data-dependent MS² a vyhodnocena v Compound Discoverer.

Hlavní výsledky a diskuse

• TF v některých vzorcích dosahovalo 1083–2142 µg/g, zatímco TIF byl <1 µg/g, což ukazuje na převahu organického fluoru.
• EOF se pohybovalo mezi 72–139 µg/g, přičemž podíl extrahovatelného organického fluoru činí pouze 3–13 % celkového organického fluoru.
• Metoda vykázala MDL pro TOF 0,51 µg/g a extrakční recovery 95–101 %.
• Non-targeted LC-HRMS identifikovala 46 PFAS, převládaly řady PFCAs (C3–C8) a další polyfluorované sloučeniny včetně telomerů a fluorotelomerových alkoholů.

Přínosy a praktické využití metody

Vyvinutá CIC metoda umožňuje rychlý a citlivý screening TOF a EOF v FCM s minimální manipulací. Využitelná je pro interní kontroly výrobců, splnění regulačních požadavků a posouzení rizika expozice. Doplněná LC-HRMS poskytuje detailní profil PFAS, včetně dosud neošetřených nebo nových látek.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření databází non-targeted analýzy a zlepšení kvantitativního vyhodnocení PFAS tříd.
• Integrace vysokopropustných screeningových platforem a datových věd pro sledování nově vznikajících PFAS.
• Vývoj přenosných CIC systémů pro rychlý monitoring v terénu.

Závěr

Spalovací iontová chromatografie ve spojení s kryogenním mletím a ASE extrakcí poskytuje komplexní, přesné a reprodukovatelné stanovení celkového i extrahovatelného organického fluoru ve FCM. Metoda je vhodná pro plnění legislativních limitů a doplňková LC-HRMS analýza odhaluje konkrétní PFAS kompozici, což umožňuje hloubkové posouzení rizika expozice.

Reference

1. U.S. FDA. Authorized Uses of PFAS in Food Contact Applications. 2024.
2. Ramírez Carnero A. et al. Foods. 2021, 10, 1443.
3. Lerch M. et al. Food Packaging Shelf Life. 2023, 35, 100992.
4. Phelps D.W. et al. Environ. Sci. Technol. 2024, 58, 5670–5684.
5. Biraj S. et al. Environ. Sci.: Processes Impacts. 2024, 26, 657.
6. Danish Veterinary and Food Administration. Ban on fluorinated substances in paper and board FCM. 2020.
7. ECHA. PFAS restriction proposal. 2023.
8. DTSC CA. Food Packaging Containing PFAS. 2024.
9. U.S. FDA. PFAS Grease-Proofing Agents. 2024.
10. Schultes L. et al. Environ. Sci. Technol. Lett. 2019, 6, 73–78.
11. Jovanović M. et al. Food Addit. Contam. A. 2024, 41, 525–536.
12. Roesch P. et al. Chemosphere. 2024, 351, 141200.
13. Schaider L.A. et al. Environ. Sci. Technol. Lett. 2017, 4, 105–111.
14. Schwartz-Narbonne H. et al. Environ. Sci. Technol. Lett. 2023, 10, 343–349.
15. Skedung L. et al. Environ. Sci.: Processes Impacts. 2024, 26, 82–93.
16. Ritter E.E. et al. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2017, 407, 47–54.
17. Ignacio M.C. Methods Protocols. 2023, 6, 10.
18. Wynn D.A. et al. Talanta. 1984, 31, 1036–1040.
19. U.S. EPA. Method 1621: AOF in Aqueous Matrices by CIC. 2024.
20. Forster A.L. et al. Water Res. 2023, 235, 119859.
21. Idjaton B.I. et al. Sci. Total Environ. 2024, 935, 172589.
22. Getzinger G.J. et al. Anal. Chem. 2021, 93, 2820–2827.
23. Innovative Omics. 2024.
24. Koelmel J.S. Anal. Bioanal. Chem. 2022, 414, 1201–1215.
25. Charbonnet J.A. et al. Environ. Sci. Technol. Lett. 2022, 9, 473–481.
26. EPA. Definition and Procedure for the Determination of the MDL, Revision 2. 2016.
27. Toxic Free Future. Packaged in Pollution. 2024.
28. Supply Chain Solutions Center. Testing for PFAS in food packaging. 2024.
29. De Silva A.O. et al. Environ. Toxicol. Chem. 2021, 40, 631–657.