Simple and cost-effective determination of acrylamide in food products and coffee using gas chromatographymass spectrometry

Aplikace | 2019 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
GC/MSD, GC/SQ
Zaměření
Potraviny a zemědělství
Výrobce
Thermo Fisher Scientific

Význam tématu


Acrylamid je potenciálně karcinogenní sloučenina, která se tvoří při tepelném zpracování škrobových potravin, zejména při pečení a smažení nad 120 °C. Jeho přítomnost byla prokázána v potravinách jako hranolky, brambůrkové lupínky, pečivo či káva. Vzhledem k toxickým účinkům na nervovou soustavu a možné genotoxicitě je nezbytné monitorovat jeho hladiny v potravinách a zajišťovat dodržování legislativních limitů.

Cíle a přehled studie / článku


Cílem praktické studie bylo ukázat jednoduché a nákladově efektivní řešení pro rutinní stanovení nízkých hladin akrylamidu v potravinách a kávě. Tento postup zahrnuje extrakci vzorku acetonitrilem, derivatizaci silylačním činidlem MSTFA + 1 % TMCS a následnou analýzu na systému GC–MS s jednopólovým kvadrupólem. Metoda je navržena tak, aby byla rychlá, robustní a nevyžadovala drahé izotopicky značené interní standardy.

Použitá metodika a instrumentace


Metodika:
  • Vzorek (1 g mletého materiálu) extrahován 5 mL acetonitrilu, ultrazvuk 10 min, vortex 20 s, centrifugace (5752 g, 5 min).
  • 500 µL supernatantu + 100 µL MSTFA + 1 % TMCS, inkubace 70 °C/60 min, vychladnutí.
  • 1 µL derivatizovaného extraktu injikováno splitless do GC–MS.

Instrumentace:
  • Gas chromatograf: Thermo Scientific TRACE 1310 s Instant Connect split/splitless injektorem a TriPlus RSH autosamplerem.
  • Kolona: TraceGOLD TG-WaxMS, 30 m × 0,25 mm, 0,25 µm.
  • Hmotnostní spektrometr: Thermo Scientific ISQ 7000 s vakuovým sondovým interlokem (VPI) a ExtractaBrite zdrojem.
  • Režim akvizice: EI v timed‐SIM (m/z 128 pro kvantifikaci, m/z 85 pro potvrzení).
  • Software: Chromeleon CDS 7.2 pro akvizici, zpracování a reportování.

Hlavní výsledky a diskuse


Chromatografické parametry vykazovaly téměř ideální tvary píků (tailing factor 0,91–1,01) a úzké šířky ~4 s (10 % výšky piku). Lineární oblast stanovení byla ověřena kalibrací v rozmezí 1–1000 ppb (tj. 5–5000 µg/kg) s koeficientem determinace R2 = 0,9993 a průměrným reziduálním %RSD 4,8. Standard addition kalibrace pro matice (brambůrky, instantní i mletá káva) potvrdila výbornou linearitu (R2 ≥ 0,9987) a reziduální %RSD ≤ 4,0. Citlivost metody dosahuje LOI 1 ppb (5 µg/kg). Robustnost byla ověřena sérií 16 opakovaných injekcí QC vzorku během 99‐injekční sekvence, kde relativní odchylka píků činila 2,9 % a mezi středními a závěrečnými injekcemi pouze 1,3 %, aniž by byla nutná údržba.
Porovnání s nederivatizovanou analýzou ukázalo výrazné zlepšení citlivosti a selektivity díky silylaci, kdy derivatizované píky byly vzdálené od rušivých signálů nízkých m/z a výrazně vyšší stabilitou v injektoru.

Přínosy a praktické využití metody


Metoda nabízí následující přednosti:
  • Nízké požadavky na objem vzorku (1 g) a rozpouštědla (5 mL).
  • Jednoduchá příprava bez složitých čistících kroků a bez drahého 13C‐interního standardu.
  • Vysoká citlivost a selektivita díky derivatizaci MSTFA + TMCS.
  • Rychlá analýza (30 min) vhodná pro rutinní QA/QC v potravinářských i výzkumných laboratořích.
  • Intuitivní pracovní postup a automatizace analytického i datového zpracování v Chromeleon CDS.

Budoucí trendy a možnosti využití


Očekávané směry vývoje zahrnují:
  • Dále zrychlená derivatizace a miniaturizace extrakčních kroků.
  • Integrace s vysoce výkonnými hmotnostními spektrometry (HRMS) pro širší multi‐reziduální screening.
  • Automatizované platformy s on‐line derivatizací a vyčištěním vzorků.
  • Vývoj alternativních silylačních nebo dalších selektivních derivatizačních činidel.

Závěr


Popsaná metoda GC–MS s derivatizací MSTFA + TMCS a extrakcí acetonitrilem poskytuje robustní, citlivé a ekonomické řešení pro rutinní stanovení akrylamidu v potravinách a kávě. Výborné parametry linearity, selektivity, opakovatelnosti i citlivosti ji předurčují pro implementaci ve firemních a státních laboratořích sledujících dodržování legislativních limitů a zajišťování bezpečnosti potravin.

Reference


  1. Friedman M. Chemistry, biochemistry, and safety of acrylamide: a review. Journal of Agricultural and Food Chemistry 2003;51:4504–4526.
  2. Swedish National Food Administration. WHO expert consultation on acrylamide in food. 2002.
  3. Mottram DS, Wedzicha BL, Dodson AT. Acrylamide is formed in the Maillard reaction. Nature 2002;419:448–449.
  4. Stradler RH, Blank I, Varga N, Hau J, Guy P, Robert MC, Riediker S. Acrylamide from Maillard reaction products. Nature 2002;419:449–450.
  5. Rydberg P, Eriksson S, Tareke E, Karlsson P, Ehrenberg L, Tornqvist M. Investigations of factors influencing acrylamide content of heated foodstuffs. Journal of Agricultural and Food Chemistry 2003;51:7012–7022.
  6. Smith EA, Oehme FW. Acrylamide and polyacrylamide: review of production, use, environmental fate and neurotoxicity. Reviews on Environmental Health 1991;9:215–238.
  7. Food Standards Agency. Acrylamide legislation: guidance for food business operators. 2017.
  8. Riediker S, Stadler RH. Analysis of acrylamide in food by isotope-dilution LC–MS/MS. Journal of Chromatography 2003;1020:121–130.
  9. Andrawes F, Greenhouse S, Draney D. Chemistry of acrylamide bromination for trace analysis by GC and GC–MS. Journal of Chromatography 1987;399:269–275.

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Robust Quantification of Acrylamide in Food using Gas Chromatography-Single Quadrupole Mass Spectrometry
Monitoring of Acrylamide Content in Selected Foods
Monitoring of Acrylamide Content in Selected Foods
2015|Thermo Fisher Scientific|Vědecké články
Extraction of Acrylamide from Fried Potato Chips (Crisps) Using ISOLUTE® SLE+ Prior to LC-MS/MS Analysis
Extraction of Acrylamide from Coffee Using ISOLUTE® SLE+ Prior to LC-MS/MS Analysis