Přihlášení
Registrace
Nastavení
Filtrování
Filtrování
Obnova hesla
Obnova hesla
Procesní kontaminant 3-MCPD ve sladu
St, 8.4.2020
| Originální článek z: Kvasný průmysl
3-MCPD je klasifikován jako možný lidský karcinogen a jeho obsah byl sledován v různých druzích sladu. Analýza obsahu 3-MCPD byla provedena metodou plynové chromatografie s hmotnostním detektorem.

Pixabay/sirmarkdavid: Procesní kontaminant 3-MCPD ve sladu

Sloučenina 3-MCPD (3-chlorpropan-1,2-diol) je procesní kontaminant vznikající při zpracování potravin, především při hydrolýze bílkovin. Tato látka se může vyskytovat v řadě dalších potravin vyrobených bez hydrolýzy, např. v tepelně upravených cereáliích (sladu, pečivu). Jako prekurzory vzniku 3-MCPD se zde pravděpodobně uplatňují endogenní lipidy obilovin a chloridové ionty. 3-MCPD je klasifi kován jako možný lidský karcinogen, pro který byl stanoven tolerovatelný denní příjem (TDI) ve výši 2 μg/kg tělesné hmotnosti. Obsah 3-MCPD byl sledován v různých druzích sladu. Analýza obsahu 3-MCPD ve vzorcích sladu byla provedena metodou plynové chromatografi e s hmotnostním detektorem. Mez stanovení obsahu 3-MCPD v analyzovaných vzorcích sladu byla 10 μg.kg⁻¹. Kombinovaná standardní nejistota metody byla 13 %.

1 ÚVOD

V současné době je kladen vysoký důraz na kvalitu a bezpečnost potravin. Bylo zjištěno několik toxických látek, které se přirozeně v potravinách nevyskytují, ale které v nich mohou vznikat během jejich technologického a především tepelného zpracování. Jedná se o tzv. procesní kontaminanty. Jednou z takových látek je i 3-MCPD.

3-chlorpropan-1,2-diol (3-MCPD) je bezbarvá kapalina s příjemnou vůní snadno rozpustná ve vodě a etanolu s bodem varu 213 °C. Její relativní molekulová hmotnost je 110,54 g.mol⁻¹ (WHO, 2013). Patří do skupiny chlorhydrinů glycerolu nebo také chlorpropanolů. Mezi nejčastěji se vyskytující chlorpropanoly patří kromě 3-MCPD také 1,3-dichlor-2-propanol (1,3-DCP). Nalezeny byly ale i 2-chlor-1,3-propandiol (2-MCPD) a 2,3-dichlor-1-propanol (2,3-DCP). Dále byly v potravinách objeveny monoestery a diestery chlorpropanolů, kde jsou jedna nebo dvě hydroxylové skupiny acylovány zbytkem mastné kyseliny (Patočka a Andělová, 2012).

Poprvé byly 3-MCPD a další chlorpropanoly objeveny v bílkovinném hydrolyzátu v roce 1978 (Velíšek a Hajšlová, 2009) a od té doby jsou zkoumány jako potenciální karcinogeny a mutageny (Kocourek a Hajšlová, 2007).

Chlorpropanoly vznikají v potravinách, které současně obsahují vyšší obsah tuků a soli, mají nízkou aktivitu vody a jsou vystavené působení vyšších teplot (Kocourek a Hajšlová, 2007). Prekurzorem pro vznik chlorpropanolů v potravinách jsou tuky. Především to jsou tři lipidické složky: triacylglyceroly, fosfolipidy a glycerol. Nezbytná je přítomnost chloridů, které jsou v podobě soli přítomné téměř v každé potravině. Primárními produkty reakcí mezi těmito složkami jsou diestery MCPD, které se hydrolyzují na monoestery MCPD. Reakcí esterů MCPD s chloridy vznikají estery DCP a volné chlorpropanoly následně vznikají hydrolýzou esterů (Patočka a Andělová, 2012).

Největší množství 3-MCPD bylo nalezeno v bílkovinných hydrolyzátech připravených kyselou hydrolýzou, tedy ve výrobcích jako sójová nebo ústřicová omáčka (Lee a Khor, 2015). Dále byl stanoven i v širokém spektru dalších potravin jako jsou sušenky, pekařské výrobky, káva, výrobky z masa a ryb, polévky, uzené výrobky a v některých tradičních přísadách jako jsou speciální tmavé slady, upravené škroby a extrakty masa. V menším množství se chlorpropanoly nacházejí i v tavených a grilovaných sýrech a fermentovaných salámech (tab. 1).

Tab. 1 Obsah 3-MCPD v jednotlivých potravinách (upraveno podle Velíšek a Hajšlová, 2009)

Velké množství 3-MCPD se nachází v chlebové kůrce (až 400 μg.kg⁻¹). Důvodem je vysoká teplota, které je vystavena právě tato část chleba během pečení. Podobně je tomu i u opékaných toustů, kde je ale vysoké teplotě vystavena větší plocha než u klasického chleba, a tudíž je zde riziko vyššího příjmu 3-MCPD (Baer et al., 2010).

3-MCPD byl nalezen v pražené kávě a ve větším množství v instantní kávě. Za tvorbu 3-MCPD během pražení je zodpovědné složení zrna, které přirozeně obsahuje chlorid sodný a lipidy. (Baer et al., 2010)

3-MCPD se může nacházet v pečeném masu a v masných výrobcích (salámy, slanina, šunky atd.). 3-MPCD se netvoří, pokud je maso upraveno vařením ve vodě nebo v páře. Pravděpodobně je pro jeho tvorbu nezbytná teplota nad 100 °C a nepřítomnost vody.

Další potravinou, ve které byl ve studii uskutečněné v Německu nalezen 3-MCPD, je uzené maso. Množství kontaminantu v tomto případě záviselo na délce uzení a na druhu použitého dřeva. U uzených výrobků vzniká 3-MCPD v tzv. tekutém kouři z prekurzoru 3-hydroxyacetonu, který vzniká při pyrolýze celulosy (Baer et al., 2010; Velíšek a Hajšlová, 2009).

Výrobky ze sladu jako jsou např. sladová zrna, sladová mouka, sladové extrakty a výrobky určené pro barvení a dochucování obsahují nezanedbatelné množství 3-MPCD. Kontaminant tady pravděpodobně vzniká při sušení za vyšších teplot.

Z uvedeného přehledu je zřejmé, že 3-MCPD se vyskytuje ve všech potravinách v nezanedbatelném množství. Z tohoto důvodu je nutné mít vhodnou analytickou metodu ke sledování obsahu 3-MCPD v rizikových potravinách.

Ačkoli má 3-MCPD jednoduchou strukturu, jeho vlastnosti jako je absence vhodného chromoforu, vysoký bod varu a nízká molekulová hmotnost, ztěžují provedení analýzy. Vhodné je použití spojení plynové chromatografi e s hmotnostní detekcí (GC/MS) za použití derivatizace. Nejpoužívanější deriváty pro toto stanovení jsou cyklické deriváty vytvořené reakcí s kyselinou fenylboritou nebo butylboritou, dále deriváty s heptafl uorobutyrylimidazolem (HFBI) nebo cyklické deriváty ketonů (WHO, 2013).

2 MATERIÁL A METODY

Ke stanovení obsahu 3-MCPD, po předchozí derivatizaci fenylborovou kyselinou, ve vzorcích sladu byla použita optimalizovaná metoda plynové chromatografi e s hmotnostním detektorem.

2.1 Použité chemikálie a přístroje

3-MCPD (Sigma – Aldrich, USA), 3-MCPD-d5 (Sigma – Aldrich, USA), fenylborová kyselina (PBA), purum ≥97 % (Sigma – Aldrich, USA), chlorid sodný, p. a. (Merck, Německo), aceton a hexan v čistotě pro HPLC (Sigma – Aldrich, ČR), deionizovaná voda.

Pro stanovení obsahu 3-MCPD v analyzovaných vzorcích byl použit plynový chromatograf Trace GC Ultra Finnigan, kombinovaný s hmotnostním detektorem Trace DSQ Thermo Finnigan. Separace byla provedena na kapilární koloně SLB-5MS (délka kolony 60 m x 0,25 mm vnitřní průměr, tloušťka fi lmu 0,25 mm; Supelco, USA), jako nosný plyn bylo použito helium o čistotě 5.5.

2.2 Vzorky

Celkem bylo analyzováno 22 vzorků sladu vyrobeného ve sladovnách v České republice. Slad světlý plzeňský – 8 vzorků, slad mnichovský – 4 vzorky, slad pšeničný světlý – 2 vzorky, slad karamelový světlý – 4 vzorky a slad barvicí – 4 vzorky.

2.3 Příprava vzorků pro GC/MSD

K pomletému vzorku sladu (cca 5 g) byl přidán vnitřní standard (3-MCPD-d5) a 30 ml směsi hexan / aceton (1: 1, v / v). Vzniklá směs byla homogenizována 1 min tyčovým homogenizátorem a následně extrahována 20 min v ultrazvukové lázni. Po extrakci byl homogenát kvantitativně převeden do centrifugačních zkumavek a odstředěn. Supernatant byl přenesen do dělicí nálevky obsahující 10 ml vody. Po extrakci byla spodní vodná vrstva oddělena a organická vrstva byla znovu extrahována 10 ml vody. Spojené vodné extrakty byly odpařeny ve vakuu při teplotě 55 °C do sucha. Zbytek po odpaření byl rozpuštěn ve 2 ml 20% roztoku chloridu sodného. Vzorek byl přenesen do 10ml vialky, bylo přidáno 0,4 ml roztoku PBA a vialka byla uzavřena septem. Derivatizace probíhala 20 min při 90 °C. Po vychlazení na laboratorní teplotu byly přidány 2 ml hexanu a vzorek byl protřepán. Hexanová fáze obsahující derivát 3-MCPD byla analyzována GC/MS.

2.4 Analýza vzorků pomocí GC/MSD

Pro stanovení obsahu derivátů 3-MCPD v analyzovaných vzorcích byl použit plynový chromatograf Trace GC Ultra Finnigan, kombinovaný s hmotnostním detektorem Trace DSQ Thermo Finnigan. K separaci byla použita kapilární kolona SLB-5MS (délka kolony 60 m x 0,25 mm vnitřní průměr, tloušťka fi lmu 0,25 mm). Teplota injektoru byla 250 °C (splitless), teplota kolony byla naprogramována od 80 °C (1 min) do 250 °C (37 minut) s gradientem 10 °C.min⁻¹. Průtok nosného plynu helia byl 1,5 ml.min-1, nástřik vzorku 1 ml.

Hmotnostně selektivní detektor pracoval v SIM módu, s pozitivní elektron impakt (EI) ionizací. Identifi kace a kvantifi kace derivátů 3-MCPD byla provedena na základě retenčního času a specifi ckých iontů m/z 91, 147, 196 (3-MCPD) a m/z 93, 150, 201 (3-MCPD-d5). Ionty m/z 91 a 196 (3-MCPD) a m/z 93 a 201 (3-MCPD-d5) byly použity pro kvalitativní analýzu. Kvantifi kace byla provedena pomocí kalibrační křivky (ionty m/z 147 (3-MCPD) a m/z 150 (3-MCPD-d5)).

3 VÝSLEDKY A DISKUSE

Připravené vzorky byly analyzovány na plynovém chromatografu s hmotnostním detektorem. Kvantifikace byla provedena pomocí kalibrační křivky (obr. 1), která byla lineární v rozmezí 6,9 –1030 μg.kg⁻¹ (r2 = 0,9999). Lineární rozsah byl dostatečný pro analýzu reálných vzorků. Mez stanovení (LOQ) 3-MCPD ve vzorcích sladu metodou GC/MSD byla 10 μg.kg⁻¹ a mez detekce (LOD) 3 μg.kg⁻¹. Výtěžnost extrakcí vzorků se pohybovala v rozmezí 75 až 80 %. Kombinovaná standardní nejistota metody byla 13 %. Výsledky obsahu 3-MCPD v analyzovaných vzorcích uvádí tab. 2.

Obr. 1 Kalibrační křivka 3-MCPD

Tab. 2 Obsah 3-MCPD v analyzovaných vzorcích sladu

Obsah 3-MCPD ve sladech se pohyboval v intervalu <10,0 – 95,0 μg.kg⁻¹. Ve světlých plzeňských sladech, sladech mnichovských a ve sladech pšeničných světlých byl obsah 3-MCPD pod mezí stanovení. Tyto hodnoty jsou podstatně nižší, než uvádí literatura (Velíšek a Hajšlová, 2009) a tato skutečnost je pravděpodobně způsobena jinou technologií sladování. V karamelových světlých sladech byly hodnoty 3-MCPD v intervalu <10,0 – 15,0 μg·kg⁻¹. Což jsou hodnoty, které ani nepřekročí stanovený maximální limit pro množství 3-MCPD v kyselých hydrolyzátech bílkovin a v sójových omáčkách, který je 20 μg.kg⁻¹ výrobku s 40 % sušiny (ES, 2006). Nejvyšší hodnoty 3-MCPD byly u barvicích sladů 55,0 – 95,0 μg · kg⁻¹ a korespondují s výsledky uváděnými v literatuře (Divinová et al., 2007).

4 ZÁVĚR

V této práci byl stanovován obsah 3-MCPD v různých typech sladů. Jednalo se o slady světlé (světlý plzeňský, mnichovský, pšeničný světlý a karamelový světlý) a slady barvicí. Pro analýzu byla použita metoda GC/MSD, před níž byl 3-MCPD derivatizován fenylborovou kyselinou.

Přítomnost 3-MCPD nebyla potvrzena ve světlých sladech. Vysoký obsah 3-MCPD byl stanoven pouze v barvicích sladech. Jedná se o výrobky, které jsou vystaveny velmi vysokým teplotám. Vznik kontaminantu při pražení a snížení jeho obsahu v barvicích sladech lze minimalizovat výběrem vhodných podmínek v procesu pražení sladu.

3-MCPD je na základě studií zařazen do 2A skupiny, jako potenciální lidský karcinogen. EFSA v roce 2001 stanovila maximální denní příjem (ADI) na 2 μg.kg⁻¹ tělesné hmotnosti.

V současné době existuje jediný legislativní limit, který stanovuje maximální hodnoty pro množství 3-MCPD v kyselých hydrolyzátech bílkovin a v sójových omáčkách 20 μg.kg⁻¹ výrobku s 40 % sušiny (ES, 2006). Evropskou komisí však bylo vydáno doporučení komise EU č. 2014/661 o monitorování hladin 2- a 3-MCPD a jejich esterů v potravinách, což dokládá závažnost dané problematiky nejen v ČR, ale i v rámci EU (EU, 2014).

Vzhledem k tomu, že ředění sladu při výrobě finálního produktu piva se pohybuje od 1:10 (tj. 1 kg sladu na 10 kg produktu) do 1:100 (Basařová a Čepička, 1985; Basařová, 2010), nepředstavuje obsah 3-MCPD ve světlých a barvicích sladech potenciální nebezpečí pro spotřebitele.

Kvasný průmysl
 

Mohlo by Vás zajímat

Evaluation of Ultra High Resolution Mass Spectrometer in Targeted Forensic Screening Method for Urine Analysis in Comparison to Immunoassay and GC-MS Techniques

Postery
| N/A | Thermo Fischer Scientific
Instrumentace
GC/MSD, GC/SQ, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/Orbitrap
Výrobce
Thermo Fischer Scientific
Zaměření
Forenzní analýza a toxikologie, Klinická analýza

Mass Spectrometry Applications for Environmental Analysis

Příručky
| 2014 | Thermo Fischer Scientific
Instrumentace
GC/MSD, GC/MS/MS, Příprava vzorků, GC/SQ, GC/QQQ, HPLC, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/Orbitrap, LC/QQQ, IC-MS, IC/MS/MS, LC-SQ, LC/IT
Výrobce
Thermo Fischer Scientific
Zaměření
Životní prostředí, Průmysl a chemie

Food Safety Applications NotebookEnvironmental Contaminants - Environmental Contaminants

Příručky
| 2012 | Thermo Fischer Scientific
Instrumentace
GC, Příprava vzorků, Spotřební materiál, Iontová chromatografie, LC kolony
Výrobce
Agilent Technologies, Thermo Fischer Scientific
Zaměření
Životní prostředí
 

Podobné články

Vědecký článek | Potraviny

Stanovení obsahu trans-2-nonenalu v zrnu ječmene, sladu a pivu

Cílem této práce byla optimalizace a zavedení automatizované metody SPME-GC pro stanovení obsahu trans-2-nonenalu v pivu a pivovarských surovinách. Identifikace byla provedena metodou HS-SPME-GC-MS.
Vědecký článek | Potraviny

Stanovení methioninu ve sladu

Těkavé sirné látky mají nezanedbatelnou roli v senzorické jakosti piva. Byla optimalizována metoda stanovení methioninu ve sladu pomocí plynové chromatografie se selektivním plamenofotometrickým detektorem.
Vědecký článek | Potraviny

Sledování obsahu akrylamidu ve vybraných potravinách Barley wine Old Foghorn (Anchor Brewing company)

Vysoký obsah akrylamidu je především v potravinách bohatých na škrob a současně tepelně zpracovávaných. Množství akrylamidu v různých skupinách potravin bylo stanoveno metodou GC/MSD.
Vědecký článek | Potraviny

Sledování akrylamidu v průběhu sladování a v pivu

Změny hladin akrylamidu byly sledovány ve sladu a následně ve vyrobeném pivu. Přes jeho poměrně vysoký obsah ve sladu nebyl akrylamid detekován v žádném z analyzovaných vzorků piva.
Procesní kontaminant 3-MCPD ve sladu
St, 8.4.2020
| Originální článek z: Kvasný průmysl
3-MCPD je klasifikován jako možný lidský karcinogen a jeho obsah byl sledován v různých druzích sladu. Analýza obsahu 3-MCPD byla provedena metodou plynové chromatografie s hmotnostním detektorem.

Pixabay/sirmarkdavid: Procesní kontaminant 3-MCPD ve sladu

Sloučenina 3-MCPD (3-chlorpropan-1,2-diol) je procesní kontaminant vznikající při zpracování potravin, především při hydrolýze bílkovin. Tato látka se může vyskytovat v řadě dalších potravin vyrobených bez hydrolýzy, např. v tepelně upravených cereáliích (sladu, pečivu). Jako prekurzory vzniku 3-MCPD se zde pravděpodobně uplatňují endogenní lipidy obilovin a chloridové ionty. 3-MCPD je klasifi kován jako možný lidský karcinogen, pro který byl stanoven tolerovatelný denní příjem (TDI) ve výši 2 μg/kg tělesné hmotnosti. Obsah 3-MCPD byl sledován v různých druzích sladu. Analýza obsahu 3-MCPD ve vzorcích sladu byla provedena metodou plynové chromatografi e s hmotnostním detektorem. Mez stanovení obsahu 3-MCPD v analyzovaných vzorcích sladu byla 10 μg.kg⁻¹. Kombinovaná standardní nejistota metody byla 13 %.

1 ÚVOD

V současné době je kladen vysoký důraz na kvalitu a bezpečnost potravin. Bylo zjištěno několik toxických látek, které se přirozeně v potravinách nevyskytují, ale které v nich mohou vznikat během jejich technologického a především tepelného zpracování. Jedná se o tzv. procesní kontaminanty. Jednou z takových látek je i 3-MCPD.

3-chlorpropan-1,2-diol (3-MCPD) je bezbarvá kapalina s příjemnou vůní snadno rozpustná ve vodě a etanolu s bodem varu 213 °C. Její relativní molekulová hmotnost je 110,54 g.mol⁻¹ (WHO, 2013). Patří do skupiny chlorhydrinů glycerolu nebo také chlorpropanolů. Mezi nejčastěji se vyskytující chlorpropanoly patří kromě 3-MCPD také 1,3-dichlor-2-propanol (1,3-DCP). Nalezeny byly ale i 2-chlor-1,3-propandiol (2-MCPD) a 2,3-dichlor-1-propanol (2,3-DCP). Dále byly v potravinách objeveny monoestery a diestery chlorpropanolů, kde jsou jedna nebo dvě hydroxylové skupiny acylovány zbytkem mastné kyseliny (Patočka a Andělová, 2012).

Poprvé byly 3-MCPD a další chlorpropanoly objeveny v bílkovinném hydrolyzátu v roce 1978 (Velíšek a Hajšlová, 2009) a od té doby jsou zkoumány jako potenciální karcinogeny a mutageny (Kocourek a Hajšlová, 2007).

Chlorpropanoly vznikají v potravinách, které současně obsahují vyšší obsah tuků a soli, mají nízkou aktivitu vody a jsou vystavené působení vyšších teplot (Kocourek a Hajšlová, 2007). Prekurzorem pro vznik chlorpropanolů v potravinách jsou tuky. Především to jsou tři lipidické složky: triacylglyceroly, fosfolipidy a glycerol. Nezbytná je přítomnost chloridů, které jsou v podobě soli přítomné téměř v každé potravině. Primárními produkty reakcí mezi těmito složkami jsou diestery MCPD, které se hydrolyzují na monoestery MCPD. Reakcí esterů MCPD s chloridy vznikají estery DCP a volné chlorpropanoly následně vznikají hydrolýzou esterů (Patočka a Andělová, 2012).

Největší množství 3-MCPD bylo nalezeno v bílkovinných hydrolyzátech připravených kyselou hydrolýzou, tedy ve výrobcích jako sójová nebo ústřicová omáčka (Lee a Khor, 2015). Dále byl stanoven i v širokém spektru dalších potravin jako jsou sušenky, pekařské výrobky, káva, výrobky z masa a ryb, polévky, uzené výrobky a v některých tradičních přísadách jako jsou speciální tmavé slady, upravené škroby a extrakty masa. V menším množství se chlorpropanoly nacházejí i v tavených a grilovaných sýrech a fermentovaných salámech (tab. 1).

Tab. 1 Obsah 3-MCPD v jednotlivých potravinách (upraveno podle Velíšek a Hajšlová, 2009)

Velké množství 3-MCPD se nachází v chlebové kůrce (až 400 μg.kg⁻¹). Důvodem je vysoká teplota, které je vystavena právě tato část chleba během pečení. Podobně je tomu i u opékaných toustů, kde je ale vysoké teplotě vystavena větší plocha než u klasického chleba, a tudíž je zde riziko vyššího příjmu 3-MCPD (Baer et al., 2010).

3-MCPD byl nalezen v pražené kávě a ve větším množství v instantní kávě. Za tvorbu 3-MCPD během pražení je zodpovědné složení zrna, které přirozeně obsahuje chlorid sodný a lipidy. (Baer et al., 2010)

3-MCPD se může nacházet v pečeném masu a v masných výrobcích (salámy, slanina, šunky atd.). 3-MPCD se netvoří, pokud je maso upraveno vařením ve vodě nebo v páře. Pravděpodobně je pro jeho tvorbu nezbytná teplota nad 100 °C a nepřítomnost vody.

Další potravinou, ve které byl ve studii uskutečněné v Německu nalezen 3-MCPD, je uzené maso. Množství kontaminantu v tomto případě záviselo na délce uzení a na druhu použitého dřeva. U uzených výrobků vzniká 3-MCPD v tzv. tekutém kouři z prekurzoru 3-hydroxyacetonu, který vzniká při pyrolýze celulosy (Baer et al., 2010; Velíšek a Hajšlová, 2009).

Výrobky ze sladu jako jsou např. sladová zrna, sladová mouka, sladové extrakty a výrobky určené pro barvení a dochucování obsahují nezanedbatelné množství 3-MPCD. Kontaminant tady pravděpodobně vzniká při sušení za vyšších teplot.

Z uvedeného přehledu je zřejmé, že 3-MCPD se vyskytuje ve všech potravinách v nezanedbatelném množství. Z tohoto důvodu je nutné mít vhodnou analytickou metodu ke sledování obsahu 3-MCPD v rizikových potravinách.

Ačkoli má 3-MCPD jednoduchou strukturu, jeho vlastnosti jako je absence vhodného chromoforu, vysoký bod varu a nízká molekulová hmotnost, ztěžují provedení analýzy. Vhodné je použití spojení plynové chromatografi e s hmotnostní detekcí (GC/MS) za použití derivatizace. Nejpoužívanější deriváty pro toto stanovení jsou cyklické deriváty vytvořené reakcí s kyselinou fenylboritou nebo butylboritou, dále deriváty s heptafl uorobutyrylimidazolem (HFBI) nebo cyklické deriváty ketonů (WHO, 2013).

2 MATERIÁL A METODY

Ke stanovení obsahu 3-MCPD, po předchozí derivatizaci fenylborovou kyselinou, ve vzorcích sladu byla použita optimalizovaná metoda plynové chromatografi e s hmotnostním detektorem.

2.1 Použité chemikálie a přístroje

3-MCPD (Sigma – Aldrich, USA), 3-MCPD-d5 (Sigma – Aldrich, USA), fenylborová kyselina (PBA), purum ≥97 % (Sigma – Aldrich, USA), chlorid sodný, p. a. (Merck, Německo), aceton a hexan v čistotě pro HPLC (Sigma – Aldrich, ČR), deionizovaná voda.

Pro stanovení obsahu 3-MCPD v analyzovaných vzorcích byl použit plynový chromatograf Trace GC Ultra Finnigan, kombinovaný s hmotnostním detektorem Trace DSQ Thermo Finnigan. Separace byla provedena na kapilární koloně SLB-5MS (délka kolony 60 m x 0,25 mm vnitřní průměr, tloušťka fi lmu 0,25 mm; Supelco, USA), jako nosný plyn bylo použito helium o čistotě 5.5.

2.2 Vzorky

Celkem bylo analyzováno 22 vzorků sladu vyrobeného ve sladovnách v České republice. Slad světlý plzeňský – 8 vzorků, slad mnichovský – 4 vzorky, slad pšeničný světlý – 2 vzorky, slad karamelový světlý – 4 vzorky a slad barvicí – 4 vzorky.

2.3 Příprava vzorků pro GC/MSD

K pomletému vzorku sladu (cca 5 g) byl přidán vnitřní standard (3-MCPD-d5) a 30 ml směsi hexan / aceton (1: 1, v / v). Vzniklá směs byla homogenizována 1 min tyčovým homogenizátorem a následně extrahována 20 min v ultrazvukové lázni. Po extrakci byl homogenát kvantitativně převeden do centrifugačních zkumavek a odstředěn. Supernatant byl přenesen do dělicí nálevky obsahující 10 ml vody. Po extrakci byla spodní vodná vrstva oddělena a organická vrstva byla znovu extrahována 10 ml vody. Spojené vodné extrakty byly odpařeny ve vakuu při teplotě 55 °C do sucha. Zbytek po odpaření byl rozpuštěn ve 2 ml 20% roztoku chloridu sodného. Vzorek byl přenesen do 10ml vialky, bylo přidáno 0,4 ml roztoku PBA a vialka byla uzavřena septem. Derivatizace probíhala 20 min při 90 °C. Po vychlazení na laboratorní teplotu byly přidány 2 ml hexanu a vzorek byl protřepán. Hexanová fáze obsahující derivát 3-MCPD byla analyzována GC/MS.

2.4 Analýza vzorků pomocí GC/MSD

Pro stanovení obsahu derivátů 3-MCPD v analyzovaných vzorcích byl použit plynový chromatograf Trace GC Ultra Finnigan, kombinovaný s hmotnostním detektorem Trace DSQ Thermo Finnigan. K separaci byla použita kapilární kolona SLB-5MS (délka kolony 60 m x 0,25 mm vnitřní průměr, tloušťka fi lmu 0,25 mm). Teplota injektoru byla 250 °C (splitless), teplota kolony byla naprogramována od 80 °C (1 min) do 250 °C (37 minut) s gradientem 10 °C.min⁻¹. Průtok nosného plynu helia byl 1,5 ml.min-1, nástřik vzorku 1 ml.

Hmotnostně selektivní detektor pracoval v SIM módu, s pozitivní elektron impakt (EI) ionizací. Identifi kace a kvantifi kace derivátů 3-MCPD byla provedena na základě retenčního času a specifi ckých iontů m/z 91, 147, 196 (3-MCPD) a m/z 93, 150, 201 (3-MCPD-d5). Ionty m/z 91 a 196 (3-MCPD) a m/z 93 a 201 (3-MCPD-d5) byly použity pro kvalitativní analýzu. Kvantifi kace byla provedena pomocí kalibrační křivky (ionty m/z 147 (3-MCPD) a m/z 150 (3-MCPD-d5)).

3 VÝSLEDKY A DISKUSE

Připravené vzorky byly analyzovány na plynovém chromatografu s hmotnostním detektorem. Kvantifikace byla provedena pomocí kalibrační křivky (obr. 1), která byla lineární v rozmezí 6,9 –1030 μg.kg⁻¹ (r2 = 0,9999). Lineární rozsah byl dostatečný pro analýzu reálných vzorků. Mez stanovení (LOQ) 3-MCPD ve vzorcích sladu metodou GC/MSD byla 10 μg.kg⁻¹ a mez detekce (LOD) 3 μg.kg⁻¹. Výtěžnost extrakcí vzorků se pohybovala v rozmezí 75 až 80 %. Kombinovaná standardní nejistota metody byla 13 %. Výsledky obsahu 3-MCPD v analyzovaných vzorcích uvádí tab. 2.

Obr. 1 Kalibrační křivka 3-MCPD

Tab. 2 Obsah 3-MCPD v analyzovaných vzorcích sladu

Obsah 3-MCPD ve sladech se pohyboval v intervalu <10,0 – 95,0 μg.kg⁻¹. Ve světlých plzeňských sladech, sladech mnichovských a ve sladech pšeničných světlých byl obsah 3-MCPD pod mezí stanovení. Tyto hodnoty jsou podstatně nižší, než uvádí literatura (Velíšek a Hajšlová, 2009) a tato skutečnost je pravděpodobně způsobena jinou technologií sladování. V karamelových světlých sladech byly hodnoty 3-MCPD v intervalu <10,0 – 15,0 μg·kg⁻¹. Což jsou hodnoty, které ani nepřekročí stanovený maximální limit pro množství 3-MCPD v kyselých hydrolyzátech bílkovin a v sójových omáčkách, který je 20 μg.kg⁻¹ výrobku s 40 % sušiny (ES, 2006). Nejvyšší hodnoty 3-MCPD byly u barvicích sladů 55,0 – 95,0 μg · kg⁻¹ a korespondují s výsledky uváděnými v literatuře (Divinová et al., 2007).

4 ZÁVĚR

V této práci byl stanovován obsah 3-MCPD v různých typech sladů. Jednalo se o slady světlé (světlý plzeňský, mnichovský, pšeničný světlý a karamelový světlý) a slady barvicí. Pro analýzu byla použita metoda GC/MSD, před níž byl 3-MCPD derivatizován fenylborovou kyselinou.

Přítomnost 3-MCPD nebyla potvrzena ve světlých sladech. Vysoký obsah 3-MCPD byl stanoven pouze v barvicích sladech. Jedná se o výrobky, které jsou vystaveny velmi vysokým teplotám. Vznik kontaminantu při pražení a snížení jeho obsahu v barvicích sladech lze minimalizovat výběrem vhodných podmínek v procesu pražení sladu.

3-MCPD je na základě studií zařazen do 2A skupiny, jako potenciální lidský karcinogen. EFSA v roce 2001 stanovila maximální denní příjem (ADI) na 2 μg.kg⁻¹ tělesné hmotnosti.

V současné době existuje jediný legislativní limit, který stanovuje maximální hodnoty pro množství 3-MCPD v kyselých hydrolyzátech bílkovin a v sójových omáčkách 20 μg.kg⁻¹ výrobku s 40 % sušiny (ES, 2006). Evropskou komisí však bylo vydáno doporučení komise EU č. 2014/661 o monitorování hladin 2- a 3-MCPD a jejich esterů v potravinách, což dokládá závažnost dané problematiky nejen v ČR, ale i v rámci EU (EU, 2014).

Vzhledem k tomu, že ředění sladu při výrobě finálního produktu piva se pohybuje od 1:10 (tj. 1 kg sladu na 10 kg produktu) do 1:100 (Basařová a Čepička, 1985; Basařová, 2010), nepředstavuje obsah 3-MCPD ve světlých a barvicích sladech potenciální nebezpečí pro spotřebitele.

Kvasný průmysl
 

Mohlo by Vás zajímat

Evaluation of Ultra High Resolution Mass Spectrometer in Targeted Forensic Screening Method for Urine Analysis in Comparison to Immunoassay and GC-MS Techniques

Postery
| N/A | Thermo Fischer Scientific
Instrumentace
GC/MSD, GC/SQ, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/Orbitrap
Výrobce
Thermo Fischer Scientific
Zaměření
Forenzní analýza a toxikologie, Klinická analýza

Mass Spectrometry Applications for Environmental Analysis

Příručky
| 2014 | Thermo Fischer Scientific
Instrumentace
GC/MSD, GC/MS/MS, Příprava vzorků, GC/SQ, GC/QQQ, HPLC, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/Orbitrap, LC/QQQ, IC-MS, IC/MS/MS, LC-SQ, LC/IT
Výrobce
Thermo Fischer Scientific
Zaměření
Životní prostředí, Průmysl a chemie

Food Safety Applications NotebookEnvironmental Contaminants - Environmental Contaminants

Příručky
| 2012 | Thermo Fischer Scientific
Instrumentace
GC, Příprava vzorků, Spotřební materiál, Iontová chromatografie, LC kolony
Výrobce
Agilent Technologies, Thermo Fischer Scientific
Zaměření
Životní prostředí
 

Podobné články

Vědecký článek | Potraviny

Stanovení obsahu trans-2-nonenalu v zrnu ječmene, sladu a pivu

Cílem této práce byla optimalizace a zavedení automatizované metody SPME-GC pro stanovení obsahu trans-2-nonenalu v pivu a pivovarských surovinách. Identifikace byla provedena metodou HS-SPME-GC-MS.
Vědecký článek | Potraviny

Stanovení methioninu ve sladu

Těkavé sirné látky mají nezanedbatelnou roli v senzorické jakosti piva. Byla optimalizována metoda stanovení methioninu ve sladu pomocí plynové chromatografie se selektivním plamenofotometrickým detektorem.
Vědecký článek | Potraviny

Sledování obsahu akrylamidu ve vybraných potravinách Barley wine Old Foghorn (Anchor Brewing company)

Vysoký obsah akrylamidu je především v potravinách bohatých na škrob a současně tepelně zpracovávaných. Množství akrylamidu v různých skupinách potravin bylo stanoveno metodou GC/MSD.
Vědecký článek | Potraviny

Sledování akrylamidu v průběhu sladování a v pivu

Změny hladin akrylamidu byly sledovány ve sladu a následně ve vyrobeném pivu. Přes jeho poměrně vysoký obsah ve sladu nebyl akrylamid detekován v žádném z analyzovaných vzorků piva.
Procesní kontaminant 3-MCPD ve sladu
St, 8.4.2020
| Originální článek z: Kvasný průmysl
3-MCPD je klasifikován jako možný lidský karcinogen a jeho obsah byl sledován v různých druzích sladu. Analýza obsahu 3-MCPD byla provedena metodou plynové chromatografie s hmotnostním detektorem.

Pixabay/sirmarkdavid: Procesní kontaminant 3-MCPD ve sladu

Sloučenina 3-MCPD (3-chlorpropan-1,2-diol) je procesní kontaminant vznikající při zpracování potravin, především při hydrolýze bílkovin. Tato látka se může vyskytovat v řadě dalších potravin vyrobených bez hydrolýzy, např. v tepelně upravených cereáliích (sladu, pečivu). Jako prekurzory vzniku 3-MCPD se zde pravděpodobně uplatňují endogenní lipidy obilovin a chloridové ionty. 3-MCPD je klasifi kován jako možný lidský karcinogen, pro který byl stanoven tolerovatelný denní příjem (TDI) ve výši 2 μg/kg tělesné hmotnosti. Obsah 3-MCPD byl sledován v různých druzích sladu. Analýza obsahu 3-MCPD ve vzorcích sladu byla provedena metodou plynové chromatografi e s hmotnostním detektorem. Mez stanovení obsahu 3-MCPD v analyzovaných vzorcích sladu byla 10 μg.kg⁻¹. Kombinovaná standardní nejistota metody byla 13 %.

1 ÚVOD

V současné době je kladen vysoký důraz na kvalitu a bezpečnost potravin. Bylo zjištěno několik toxických látek, které se přirozeně v potravinách nevyskytují, ale které v nich mohou vznikat během jejich technologického a především tepelného zpracování. Jedná se o tzv. procesní kontaminanty. Jednou z takových látek je i 3-MCPD.

3-chlorpropan-1,2-diol (3-MCPD) je bezbarvá kapalina s příjemnou vůní snadno rozpustná ve vodě a etanolu s bodem varu 213 °C. Její relativní molekulová hmotnost je 110,54 g.mol⁻¹ (WHO, 2013). Patří do skupiny chlorhydrinů glycerolu nebo také chlorpropanolů. Mezi nejčastěji se vyskytující chlorpropanoly patří kromě 3-MCPD také 1,3-dichlor-2-propanol (1,3-DCP). Nalezeny byly ale i 2-chlor-1,3-propandiol (2-MCPD) a 2,3-dichlor-1-propanol (2,3-DCP). Dále byly v potravinách objeveny monoestery a diestery chlorpropanolů, kde jsou jedna nebo dvě hydroxylové skupiny acylovány zbytkem mastné kyseliny (Patočka a Andělová, 2012).

Poprvé byly 3-MCPD a další chlorpropanoly objeveny v bílkovinném hydrolyzátu v roce 1978 (Velíšek a Hajšlová, 2009) a od té doby jsou zkoumány jako potenciální karcinogeny a mutageny (Kocourek a Hajšlová, 2007).

Chlorpropanoly vznikají v potravinách, které současně obsahují vyšší obsah tuků a soli, mají nízkou aktivitu vody a jsou vystavené působení vyšších teplot (Kocourek a Hajšlová, 2007). Prekurzorem pro vznik chlorpropanolů v potravinách jsou tuky. Především to jsou tři lipidické složky: triacylglyceroly, fosfolipidy a glycerol. Nezbytná je přítomnost chloridů, které jsou v podobě soli přítomné téměř v každé potravině. Primárními produkty reakcí mezi těmito složkami jsou diestery MCPD, které se hydrolyzují na monoestery MCPD. Reakcí esterů MCPD s chloridy vznikají estery DCP a volné chlorpropanoly následně vznikají hydrolýzou esterů (Patočka a Andělová, 2012).

Největší množství 3-MCPD bylo nalezeno v bílkovinných hydrolyzátech připravených kyselou hydrolýzou, tedy ve výrobcích jako sójová nebo ústřicová omáčka (Lee a Khor, 2015). Dále byl stanoven i v širokém spektru dalších potravin jako jsou sušenky, pekařské výrobky, káva, výrobky z masa a ryb, polévky, uzené výrobky a v některých tradičních přísadách jako jsou speciální tmavé slady, upravené škroby a extrakty masa. V menším množství se chlorpropanoly nacházejí i v tavených a grilovaných sýrech a fermentovaných salámech (tab. 1).

Tab. 1 Obsah 3-MCPD v jednotlivých potravinách (upraveno podle Velíšek a Hajšlová, 2009)

Velké množství 3-MCPD se nachází v chlebové kůrce (až 400 μg.kg⁻¹). Důvodem je vysoká teplota, které je vystavena právě tato část chleba během pečení. Podobně je tomu i u opékaných toustů, kde je ale vysoké teplotě vystavena větší plocha než u klasického chleba, a tudíž je zde riziko vyššího příjmu 3-MCPD (Baer et al., 2010).

3-MCPD byl nalezen v pražené kávě a ve větším množství v instantní kávě. Za tvorbu 3-MCPD během pražení je zodpovědné složení zrna, které přirozeně obsahuje chlorid sodný a lipidy. (Baer et al., 2010)

3-MCPD se může nacházet v pečeném masu a v masných výrobcích (salámy, slanina, šunky atd.). 3-MPCD se netvoří, pokud je maso upraveno vařením ve vodě nebo v páře. Pravděpodobně je pro jeho tvorbu nezbytná teplota nad 100 °C a nepřítomnost vody.

Další potravinou, ve které byl ve studii uskutečněné v Německu nalezen 3-MCPD, je uzené maso. Množství kontaminantu v tomto případě záviselo na délce uzení a na druhu použitého dřeva. U uzených výrobků vzniká 3-MCPD v tzv. tekutém kouři z prekurzoru 3-hydroxyacetonu, který vzniká při pyrolýze celulosy (Baer et al., 2010; Velíšek a Hajšlová, 2009).

Výrobky ze sladu jako jsou např. sladová zrna, sladová mouka, sladové extrakty a výrobky určené pro barvení a dochucování obsahují nezanedbatelné množství 3-MPCD. Kontaminant tady pravděpodobně vzniká při sušení za vyšších teplot.

Z uvedeného přehledu je zřejmé, že 3-MCPD se vyskytuje ve všech potravinách v nezanedbatelném množství. Z tohoto důvodu je nutné mít vhodnou analytickou metodu ke sledování obsahu 3-MCPD v rizikových potravinách.

Ačkoli má 3-MCPD jednoduchou strukturu, jeho vlastnosti jako je absence vhodného chromoforu, vysoký bod varu a nízká molekulová hmotnost, ztěžují provedení analýzy. Vhodné je použití spojení plynové chromatografi e s hmotnostní detekcí (GC/MS) za použití derivatizace. Nejpoužívanější deriváty pro toto stanovení jsou cyklické deriváty vytvořené reakcí s kyselinou fenylboritou nebo butylboritou, dále deriváty s heptafl uorobutyrylimidazolem (HFBI) nebo cyklické deriváty ketonů (WHO, 2013).

2 MATERIÁL A METODY

Ke stanovení obsahu 3-MCPD, po předchozí derivatizaci fenylborovou kyselinou, ve vzorcích sladu byla použita optimalizovaná metoda plynové chromatografi e s hmotnostním detektorem.

2.1 Použité chemikálie a přístroje

3-MCPD (Sigma – Aldrich, USA), 3-MCPD-d5 (Sigma – Aldrich, USA), fenylborová kyselina (PBA), purum ≥97 % (Sigma – Aldrich, USA), chlorid sodný, p. a. (Merck, Německo), aceton a hexan v čistotě pro HPLC (Sigma – Aldrich, ČR), deionizovaná voda.

Pro stanovení obsahu 3-MCPD v analyzovaných vzorcích byl použit plynový chromatograf Trace GC Ultra Finnigan, kombinovaný s hmotnostním detektorem Trace DSQ Thermo Finnigan. Separace byla provedena na kapilární koloně SLB-5MS (délka kolony 60 m x 0,25 mm vnitřní průměr, tloušťka fi lmu 0,25 mm; Supelco, USA), jako nosný plyn bylo použito helium o čistotě 5.5.

2.2 Vzorky

Celkem bylo analyzováno 22 vzorků sladu vyrobeného ve sladovnách v České republice. Slad světlý plzeňský – 8 vzorků, slad mnichovský – 4 vzorky, slad pšeničný světlý – 2 vzorky, slad karamelový světlý – 4 vzorky a slad barvicí – 4 vzorky.

2.3 Příprava vzorků pro GC/MSD

K pomletému vzorku sladu (cca 5 g) byl přidán vnitřní standard (3-MCPD-d5) a 30 ml směsi hexan / aceton (1: 1, v / v). Vzniklá směs byla homogenizována 1 min tyčovým homogenizátorem a následně extrahována 20 min v ultrazvukové lázni. Po extrakci byl homogenát kvantitativně převeden do centrifugačních zkumavek a odstředěn. Supernatant byl přenesen do dělicí nálevky obsahující 10 ml vody. Po extrakci byla spodní vodná vrstva oddělena a organická vrstva byla znovu extrahována 10 ml vody. Spojené vodné extrakty byly odpařeny ve vakuu při teplotě 55 °C do sucha. Zbytek po odpaření byl rozpuštěn ve 2 ml 20% roztoku chloridu sodného. Vzorek byl přenesen do 10ml vialky, bylo přidáno 0,4 ml roztoku PBA a vialka byla uzavřena septem. Derivatizace probíhala 20 min při 90 °C. Po vychlazení na laboratorní teplotu byly přidány 2 ml hexanu a vzorek byl protřepán. Hexanová fáze obsahující derivát 3-MCPD byla analyzována GC/MS.

2.4 Analýza vzorků pomocí GC/MSD

Pro stanovení obsahu derivátů 3-MCPD v analyzovaných vzorcích byl použit plynový chromatograf Trace GC Ultra Finnigan, kombinovaný s hmotnostním detektorem Trace DSQ Thermo Finnigan. K separaci byla použita kapilární kolona SLB-5MS (délka kolony 60 m x 0,25 mm vnitřní průměr, tloušťka fi lmu 0,25 mm). Teplota injektoru byla 250 °C (splitless), teplota kolony byla naprogramována od 80 °C (1 min) do 250 °C (37 minut) s gradientem 10 °C.min⁻¹. Průtok nosného plynu helia byl 1,5 ml.min-1, nástřik vzorku 1 ml.

Hmotnostně selektivní detektor pracoval v SIM módu, s pozitivní elektron impakt (EI) ionizací. Identifi kace a kvantifi kace derivátů 3-MCPD byla provedena na základě retenčního času a specifi ckých iontů m/z 91, 147, 196 (3-MCPD) a m/z 93, 150, 201 (3-MCPD-d5). Ionty m/z 91 a 196 (3-MCPD) a m/z 93 a 201 (3-MCPD-d5) byly použity pro kvalitativní analýzu. Kvantifi kace byla provedena pomocí kalibrační křivky (ionty m/z 147 (3-MCPD) a m/z 150 (3-MCPD-d5)).

3 VÝSLEDKY A DISKUSE

Připravené vzorky byly analyzovány na plynovém chromatografu s hmotnostním detektorem. Kvantifikace byla provedena pomocí kalibrační křivky (obr. 1), která byla lineární v rozmezí 6,9 –1030 μg.kg⁻¹ (r2 = 0,9999). Lineární rozsah byl dostatečný pro analýzu reálných vzorků. Mez stanovení (LOQ) 3-MCPD ve vzorcích sladu metodou GC/MSD byla 10 μg.kg⁻¹ a mez detekce (LOD) 3 μg.kg⁻¹. Výtěžnost extrakcí vzorků se pohybovala v rozmezí 75 až 80 %. Kombinovaná standardní nejistota metody byla 13 %. Výsledky obsahu 3-MCPD v analyzovaných vzorcích uvádí tab. 2.

Obr. 1 Kalibrační křivka 3-MCPD

Tab. 2 Obsah 3-MCPD v analyzovaných vzorcích sladu

Obsah 3-MCPD ve sladech se pohyboval v intervalu <10,0 – 95,0 μg.kg⁻¹. Ve světlých plzeňských sladech, sladech mnichovských a ve sladech pšeničných světlých byl obsah 3-MCPD pod mezí stanovení. Tyto hodnoty jsou podstatně nižší, než uvádí literatura (Velíšek a Hajšlová, 2009) a tato skutečnost je pravděpodobně způsobena jinou technologií sladování. V karamelových světlých sladech byly hodnoty 3-MCPD v intervalu <10,0 – 15,0 μg·kg⁻¹. Což jsou hodnoty, které ani nepřekročí stanovený maximální limit pro množství 3-MCPD v kyselých hydrolyzátech bílkovin a v sójových omáčkách, který je 20 μg.kg⁻¹ výrobku s 40 % sušiny (ES, 2006). Nejvyšší hodnoty 3-MCPD byly u barvicích sladů 55,0 – 95,0 μg · kg⁻¹ a korespondují s výsledky uváděnými v literatuře (Divinová et al., 2007).

4 ZÁVĚR

V této práci byl stanovován obsah 3-MCPD v různých typech sladů. Jednalo se o slady světlé (světlý plzeňský, mnichovský, pšeničný světlý a karamelový světlý) a slady barvicí. Pro analýzu byla použita metoda GC/MSD, před níž byl 3-MCPD derivatizován fenylborovou kyselinou.

Přítomnost 3-MCPD nebyla potvrzena ve světlých sladech. Vysoký obsah 3-MCPD byl stanoven pouze v barvicích sladech. Jedná se o výrobky, které jsou vystaveny velmi vysokým teplotám. Vznik kontaminantu při pražení a snížení jeho obsahu v barvicích sladech lze minimalizovat výběrem vhodných podmínek v procesu pražení sladu.

3-MCPD je na základě studií zařazen do 2A skupiny, jako potenciální lidský karcinogen. EFSA v roce 2001 stanovila maximální denní příjem (ADI) na 2 μg.kg⁻¹ tělesné hmotnosti.

V současné době existuje jediný legislativní limit, který stanovuje maximální hodnoty pro množství 3-MCPD v kyselých hydrolyzátech bílkovin a v sójových omáčkách 20 μg.kg⁻¹ výrobku s 40 % sušiny (ES, 2006). Evropskou komisí však bylo vydáno doporučení komise EU č. 2014/661 o monitorování hladin 2- a 3-MCPD a jejich esterů v potravinách, což dokládá závažnost dané problematiky nejen v ČR, ale i v rámci EU (EU, 2014).

Vzhledem k tomu, že ředění sladu při výrobě finálního produktu piva se pohybuje od 1:10 (tj. 1 kg sladu na 10 kg produktu) do 1:100 (Basařová a Čepička, 1985; Basařová, 2010), nepředstavuje obsah 3-MCPD ve světlých a barvicích sladech potenciální nebezpečí pro spotřebitele.

Kvasný průmysl
 

Mohlo by Vás zajímat

Evaluation of Ultra High Resolution Mass Spectrometer in Targeted Forensic Screening Method for Urine Analysis in Comparison to Immunoassay and GC-MS Techniques

Postery
| N/A | Thermo Fischer Scientific
Instrumentace
GC/MSD, GC/SQ, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/Orbitrap
Výrobce
Thermo Fischer Scientific
Zaměření
Forenzní analýza a toxikologie, Klinická analýza

Mass Spectrometry Applications for Environmental Analysis

Příručky
| 2014 | Thermo Fischer Scientific
Instrumentace
GC/MSD, GC/MS/MS, Příprava vzorků, GC/SQ, GC/QQQ, HPLC, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/Orbitrap, LC/QQQ, IC-MS, IC/MS/MS, LC-SQ, LC/IT
Výrobce
Thermo Fischer Scientific
Zaměření
Životní prostředí, Průmysl a chemie

Food Safety Applications NotebookEnvironmental Contaminants - Environmental Contaminants

Příručky
| 2012 | Thermo Fischer Scientific
Instrumentace
GC, Příprava vzorků, Spotřební materiál, Iontová chromatografie, LC kolony
Výrobce
Agilent Technologies, Thermo Fischer Scientific
Zaměření
Životní prostředí
 

Podobné články

Vědecký článek | Potraviny

Stanovení obsahu trans-2-nonenalu v zrnu ječmene, sladu a pivu

Cílem této práce byla optimalizace a zavedení automatizované metody SPME-GC pro stanovení obsahu trans-2-nonenalu v pivu a pivovarských surovinách. Identifikace byla provedena metodou HS-SPME-GC-MS.
Vědecký článek | Potraviny

Stanovení methioninu ve sladu

Těkavé sirné látky mají nezanedbatelnou roli v senzorické jakosti piva. Byla optimalizována metoda stanovení methioninu ve sladu pomocí plynové chromatografie se selektivním plamenofotometrickým detektorem.
Vědecký článek | Potraviny

Sledování obsahu akrylamidu ve vybraných potravinách Barley wine Old Foghorn (Anchor Brewing company)

Vysoký obsah akrylamidu je především v potravinách bohatých na škrob a současně tepelně zpracovávaných. Množství akrylamidu v různých skupinách potravin bylo stanoveno metodou GC/MSD.
Vědecký článek | Potraviny

Sledování akrylamidu v průběhu sladování a v pivu

Změny hladin akrylamidu byly sledovány ve sladu a následně ve vyrobeném pivu. Přes jeho poměrně vysoký obsah ve sladu nebyl akrylamid detekován v žádném z analyzovaných vzorků piva.
Procesní kontaminant 3-MCPD ve sladu
St, 8.4.2020
| Originální článek z: Kvasný průmysl
3-MCPD je klasifikován jako možný lidský karcinogen a jeho obsah byl sledován v různých druzích sladu. Analýza obsahu 3-MCPD byla provedena metodou plynové chromatografie s hmotnostním detektorem.

Pixabay/sirmarkdavid: Procesní kontaminant 3-MCPD ve sladu

Sloučenina 3-MCPD (3-chlorpropan-1,2-diol) je procesní kontaminant vznikající při zpracování potravin, především při hydrolýze bílkovin. Tato látka se může vyskytovat v řadě dalších potravin vyrobených bez hydrolýzy, např. v tepelně upravených cereáliích (sladu, pečivu). Jako prekurzory vzniku 3-MCPD se zde pravděpodobně uplatňují endogenní lipidy obilovin a chloridové ionty. 3-MCPD je klasifi kován jako možný lidský karcinogen, pro který byl stanoven tolerovatelný denní příjem (TDI) ve výši 2 μg/kg tělesné hmotnosti. Obsah 3-MCPD byl sledován v různých druzích sladu. Analýza obsahu 3-MCPD ve vzorcích sladu byla provedena metodou plynové chromatografi e s hmotnostním detektorem. Mez stanovení obsahu 3-MCPD v analyzovaných vzorcích sladu byla 10 μg.kg⁻¹. Kombinovaná standardní nejistota metody byla 13 %.

1 ÚVOD

V současné době je kladen vysoký důraz na kvalitu a bezpečnost potravin. Bylo zjištěno několik toxických látek, které se přirozeně v potravinách nevyskytují, ale které v nich mohou vznikat během jejich technologického a především tepelného zpracování. Jedná se o tzv. procesní kontaminanty. Jednou z takových látek je i 3-MCPD.

3-chlorpropan-1,2-diol (3-MCPD) je bezbarvá kapalina s příjemnou vůní snadno rozpustná ve vodě a etanolu s bodem varu 213 °C. Její relativní molekulová hmotnost je 110,54 g.mol⁻¹ (WHO, 2013). Patří do skupiny chlorhydrinů glycerolu nebo také chlorpropanolů. Mezi nejčastěji se vyskytující chlorpropanoly patří kromě 3-MCPD také 1,3-dichlor-2-propanol (1,3-DCP). Nalezeny byly ale i 2-chlor-1,3-propandiol (2-MCPD) a 2,3-dichlor-1-propanol (2,3-DCP). Dále byly v potravinách objeveny monoestery a diestery chlorpropanolů, kde jsou jedna nebo dvě hydroxylové skupiny acylovány zbytkem mastné kyseliny (Patočka a Andělová, 2012).

Poprvé byly 3-MCPD a další chlorpropanoly objeveny v bílkovinném hydrolyzátu v roce 1978 (Velíšek a Hajšlová, 2009) a od té doby jsou zkoumány jako potenciální karcinogeny a mutageny (Kocourek a Hajšlová, 2007).

Chlorpropanoly vznikají v potravinách, které současně obsahují vyšší obsah tuků a soli, mají nízkou aktivitu vody a jsou vystavené působení vyšších teplot (Kocourek a Hajšlová, 2007). Prekurzorem pro vznik chlorpropanolů v potravinách jsou tuky. Především to jsou tři lipidické složky: triacylglyceroly, fosfolipidy a glycerol. Nezbytná je přítomnost chloridů, které jsou v podobě soli přítomné téměř v každé potravině. Primárními produkty reakcí mezi těmito složkami jsou diestery MCPD, které se hydrolyzují na monoestery MCPD. Reakcí esterů MCPD s chloridy vznikají estery DCP a volné chlorpropanoly následně vznikají hydrolýzou esterů (Patočka a Andělová, 2012).

Největší množství 3-MCPD bylo nalezeno v bílkovinných hydrolyzátech připravených kyselou hydrolýzou, tedy ve výrobcích jako sójová nebo ústřicová omáčka (Lee a Khor, 2015). Dále byl stanoven i v širokém spektru dalších potravin jako jsou sušenky, pekařské výrobky, káva, výrobky z masa a ryb, polévky, uzené výrobky a v některých tradičních přísadách jako jsou speciální tmavé slady, upravené škroby a extrakty masa. V menším množství se chlorpropanoly nacházejí i v tavených a grilovaných sýrech a fermentovaných salámech (tab. 1).

Tab. 1 Obsah 3-MCPD v jednotlivých potravinách (upraveno podle Velíšek a Hajšlová, 2009)

Velké množství 3-MCPD se nachází v chlebové kůrce (až 400 μg.kg⁻¹). Důvodem je vysoká teplota, které je vystavena právě tato část chleba během pečení. Podobně je tomu i u opékaných toustů, kde je ale vysoké teplotě vystavena větší plocha než u klasického chleba, a tudíž je zde riziko vyššího příjmu 3-MCPD (Baer et al., 2010).

3-MCPD byl nalezen v pražené kávě a ve větším množství v instantní kávě. Za tvorbu 3-MCPD během pražení je zodpovědné složení zrna, které přirozeně obsahuje chlorid sodný a lipidy. (Baer et al., 2010)

3-MCPD se může nacházet v pečeném masu a v masných výrobcích (salámy, slanina, šunky atd.). 3-MPCD se netvoří, pokud je maso upraveno vařením ve vodě nebo v páře. Pravděpodobně je pro jeho tvorbu nezbytná teplota nad 100 °C a nepřítomnost vody.

Další potravinou, ve které byl ve studii uskutečněné v Německu nalezen 3-MCPD, je uzené maso. Množství kontaminantu v tomto případě záviselo na délce uzení a na druhu použitého dřeva. U uzených výrobků vzniká 3-MCPD v tzv. tekutém kouři z prekurzoru 3-hydroxyacetonu, který vzniká při pyrolýze celulosy (Baer et al., 2010; Velíšek a Hajšlová, 2009).

Výrobky ze sladu jako jsou např. sladová zrna, sladová mouka, sladové extrakty a výrobky určené pro barvení a dochucování obsahují nezanedbatelné množství 3-MPCD. Kontaminant tady pravděpodobně vzniká při sušení za vyšších teplot.

Z uvedeného přehledu je zřejmé, že 3-MCPD se vyskytuje ve všech potravinách v nezanedbatelném množství. Z tohoto důvodu je nutné mít vhodnou analytickou metodu ke sledování obsahu 3-MCPD v rizikových potravinách.

Ačkoli má 3-MCPD jednoduchou strukturu, jeho vlastnosti jako je absence vhodného chromoforu, vysoký bod varu a nízká molekulová hmotnost, ztěžují provedení analýzy. Vhodné je použití spojení plynové chromatografi e s hmotnostní detekcí (GC/MS) za použití derivatizace. Nejpoužívanější deriváty pro toto stanovení jsou cyklické deriváty vytvořené reakcí s kyselinou fenylboritou nebo butylboritou, dále deriváty s heptafl uorobutyrylimidazolem (HFBI) nebo cyklické deriváty ketonů (WHO, 2013).

2 MATERIÁL A METODY

Ke stanovení obsahu 3-MCPD, po předchozí derivatizaci fenylborovou kyselinou, ve vzorcích sladu byla použita optimalizovaná metoda plynové chromatografi e s hmotnostním detektorem.

2.1 Použité chemikálie a přístroje

3-MCPD (Sigma – Aldrich, USA), 3-MCPD-d5 (Sigma – Aldrich, USA), fenylborová kyselina (PBA), purum ≥97 % (Sigma – Aldrich, USA), chlorid sodný, p. a. (Merck, Německo), aceton a hexan v čistotě pro HPLC (Sigma – Aldrich, ČR), deionizovaná voda.

Pro stanovení obsahu 3-MCPD v analyzovaných vzorcích byl použit plynový chromatograf Trace GC Ultra Finnigan, kombinovaný s hmotnostním detektorem Trace DSQ Thermo Finnigan. Separace byla provedena na kapilární koloně SLB-5MS (délka kolony 60 m x 0,25 mm vnitřní průměr, tloušťka fi lmu 0,25 mm; Supelco, USA), jako nosný plyn bylo použito helium o čistotě 5.5.

2.2 Vzorky

Celkem bylo analyzováno 22 vzorků sladu vyrobeného ve sladovnách v České republice. Slad světlý plzeňský – 8 vzorků, slad mnichovský – 4 vzorky, slad pšeničný světlý – 2 vzorky, slad karamelový světlý – 4 vzorky a slad barvicí – 4 vzorky.

2.3 Příprava vzorků pro GC/MSD

K pomletému vzorku sladu (cca 5 g) byl přidán vnitřní standard (3-MCPD-d5) a 30 ml směsi hexan / aceton (1: 1, v / v). Vzniklá směs byla homogenizována 1 min tyčovým homogenizátorem a následně extrahována 20 min v ultrazvukové lázni. Po extrakci byl homogenát kvantitativně převeden do centrifugačních zkumavek a odstředěn. Supernatant byl přenesen do dělicí nálevky obsahující 10 ml vody. Po extrakci byla spodní vodná vrstva oddělena a organická vrstva byla znovu extrahována 10 ml vody. Spojené vodné extrakty byly odpařeny ve vakuu při teplotě 55 °C do sucha. Zbytek po odpaření byl rozpuštěn ve 2 ml 20% roztoku chloridu sodného. Vzorek byl přenesen do 10ml vialky, bylo přidáno 0,4 ml roztoku PBA a vialka byla uzavřena septem. Derivatizace probíhala 20 min při 90 °C. Po vychlazení na laboratorní teplotu byly přidány 2 ml hexanu a vzorek byl protřepán. Hexanová fáze obsahující derivát 3-MCPD byla analyzována GC/MS.

2.4 Analýza vzorků pomocí GC/MSD

Pro stanovení obsahu derivátů 3-MCPD v analyzovaných vzorcích byl použit plynový chromatograf Trace GC Ultra Finnigan, kombinovaný s hmotnostním detektorem Trace DSQ Thermo Finnigan. K separaci byla použita kapilární kolona SLB-5MS (délka kolony 60 m x 0,25 mm vnitřní průměr, tloušťka fi lmu 0,25 mm). Teplota injektoru byla 250 °C (splitless), teplota kolony byla naprogramována od 80 °C (1 min) do 250 °C (37 minut) s gradientem 10 °C.min⁻¹. Průtok nosného plynu helia byl 1,5 ml.min-1, nástřik vzorku 1 ml.

Hmotnostně selektivní detektor pracoval v SIM módu, s pozitivní elektron impakt (EI) ionizací. Identifi kace a kvantifi kace derivátů 3-MCPD byla provedena na základě retenčního času a specifi ckých iontů m/z 91, 147, 196 (3-MCPD) a m/z 93, 150, 201 (3-MCPD-d5). Ionty m/z 91 a 196 (3-MCPD) a m/z 93 a 201 (3-MCPD-d5) byly použity pro kvalitativní analýzu. Kvantifi kace byla provedena pomocí kalibrační křivky (ionty m/z 147 (3-MCPD) a m/z 150 (3-MCPD-d5)).

3 VÝSLEDKY A DISKUSE

Připravené vzorky byly analyzovány na plynovém chromatografu s hmotnostním detektorem. Kvantifikace byla provedena pomocí kalibrační křivky (obr. 1), která byla lineární v rozmezí 6,9 –1030 μg.kg⁻¹ (r2 = 0,9999). Lineární rozsah byl dostatečný pro analýzu reálných vzorků. Mez stanovení (LOQ) 3-MCPD ve vzorcích sladu metodou GC/MSD byla 10 μg.kg⁻¹ a mez detekce (LOD) 3 μg.kg⁻¹. Výtěžnost extrakcí vzorků se pohybovala v rozmezí 75 až 80 %. Kombinovaná standardní nejistota metody byla 13 %. Výsledky obsahu 3-MCPD v analyzovaných vzorcích uvádí tab. 2.

Obr. 1 Kalibrační křivka 3-MCPD

Tab. 2 Obsah 3-MCPD v analyzovaných vzorcích sladu

Obsah 3-MCPD ve sladech se pohyboval v intervalu <10,0 – 95,0 μg.kg⁻¹. Ve světlých plzeňských sladech, sladech mnichovských a ve sladech pšeničných světlých byl obsah 3-MCPD pod mezí stanovení. Tyto hodnoty jsou podstatně nižší, než uvádí literatura (Velíšek a Hajšlová, 2009) a tato skutečnost je pravděpodobně způsobena jinou technologií sladování. V karamelových světlých sladech byly hodnoty 3-MCPD v intervalu <10,0 – 15,0 μg·kg⁻¹. Což jsou hodnoty, které ani nepřekročí stanovený maximální limit pro množství 3-MCPD v kyselých hydrolyzátech bílkovin a v sójových omáčkách, který je 20 μg.kg⁻¹ výrobku s 40 % sušiny (ES, 2006). Nejvyšší hodnoty 3-MCPD byly u barvicích sladů 55,0 – 95,0 μg · kg⁻¹ a korespondují s výsledky uváděnými v literatuře (Divinová et al., 2007).

4 ZÁVĚR

V této práci byl stanovován obsah 3-MCPD v různých typech sladů. Jednalo se o slady světlé (světlý plzeňský, mnichovský, pšeničný světlý a karamelový světlý) a slady barvicí. Pro analýzu byla použita metoda GC/MSD, před níž byl 3-MCPD derivatizován fenylborovou kyselinou.

Přítomnost 3-MCPD nebyla potvrzena ve světlých sladech. Vysoký obsah 3-MCPD byl stanoven pouze v barvicích sladech. Jedná se o výrobky, které jsou vystaveny velmi vysokým teplotám. Vznik kontaminantu při pražení a snížení jeho obsahu v barvicích sladech lze minimalizovat výběrem vhodných podmínek v procesu pražení sladu.

3-MCPD je na základě studií zařazen do 2A skupiny, jako potenciální lidský karcinogen. EFSA v roce 2001 stanovila maximální denní příjem (ADI) na 2 μg.kg⁻¹ tělesné hmotnosti.

V současné době existuje jediný legislativní limit, který stanovuje maximální hodnoty pro množství 3-MCPD v kyselých hydrolyzátech bílkovin a v sójových omáčkách 20 μg.kg⁻¹ výrobku s 40 % sušiny (ES, 2006). Evropskou komisí však bylo vydáno doporučení komise EU č. 2014/661 o monitorování hladin 2- a 3-MCPD a jejich esterů v potravinách, což dokládá závažnost dané problematiky nejen v ČR, ale i v rámci EU (EU, 2014).

Vzhledem k tomu, že ředění sladu při výrobě finálního produktu piva se pohybuje od 1:10 (tj. 1 kg sladu na 10 kg produktu) do 1:100 (Basařová a Čepička, 1985; Basařová, 2010), nepředstavuje obsah 3-MCPD ve světlých a barvicích sladech potenciální nebezpečí pro spotřebitele.

Kvasný průmysl
 

Mohlo by Vás zajímat

Evaluation of Ultra High Resolution Mass Spectrometer in Targeted Forensic Screening Method for Urine Analysis in Comparison to Immunoassay and GC-MS Techniques

Postery
| N/A | Thermo Fischer Scientific
Instrumentace
GC/MSD, GC/SQ, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/Orbitrap
Výrobce
Thermo Fischer Scientific
Zaměření
Forenzní analýza a toxikologie, Klinická analýza

Mass Spectrometry Applications for Environmental Analysis

Příručky
| 2014 | Thermo Fischer Scientific
Instrumentace
GC/MSD, GC/MS/MS, Příprava vzorků, GC/SQ, GC/QQQ, HPLC, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/Orbitrap, LC/QQQ, IC-MS, IC/MS/MS, LC-SQ, LC/IT
Výrobce
Thermo Fischer Scientific
Zaměření
Životní prostředí, Průmysl a chemie

Food Safety Applications NotebookEnvironmental Contaminants - Environmental Contaminants

Příručky
| 2012 | Thermo Fischer Scientific
Instrumentace
GC, Příprava vzorků, Spotřební materiál, Iontová chromatografie, LC kolony
Výrobce
Agilent Technologies, Thermo Fischer Scientific
Zaměření
Životní prostředí
 

Podobné články

Vědecký článek | Potraviny

Stanovení obsahu trans-2-nonenalu v zrnu ječmene, sladu a pivu

Cílem této práce byla optimalizace a zavedení automatizované metody SPME-GC pro stanovení obsahu trans-2-nonenalu v pivu a pivovarských surovinách. Identifikace byla provedena metodou HS-SPME-GC-MS.
Vědecký článek | Potraviny

Stanovení methioninu ve sladu

Těkavé sirné látky mají nezanedbatelnou roli v senzorické jakosti piva. Byla optimalizována metoda stanovení methioninu ve sladu pomocí plynové chromatografie se selektivním plamenofotometrickým detektorem.
Vědecký článek | Potraviny

Sledování obsahu akrylamidu ve vybraných potravinách Barley wine Old Foghorn (Anchor Brewing company)

Vysoký obsah akrylamidu je především v potravinách bohatých na škrob a současně tepelně zpracovávaných. Množství akrylamidu v různých skupinách potravin bylo stanoveno metodou GC/MSD.
Vědecký článek | Potraviny

Sledování akrylamidu v průběhu sladování a v pivu

Změny hladin akrylamidu byly sledovány ve sladu a následně ve vyrobeném pivu. Přes jeho poměrně vysoký obsah ve sladu nebyl akrylamid detekován v žádném z analyzovaných vzorků piva.
Další projekty
Sledujte nás
Další informace
WebinářeO násKontaktujte násPodmínky užití

LabRulez s.r.o. Všechna práva vyhrazena.