Determination of 2-MCPD and 3-MCPD Fatty Acid Esters in Infant Formula Using an Agilent 8890 GC System with an Agilent 5977B GC/MSD

Význam tématu

Monochlorpropanedioly (2-MCPD a 3-MCPD) a jejich mastné estery patří mezi významné kontaminanty potravin vznikající při zpracování rostlinných olejů a mléčných směsí. V kojenecké výživě může přítomnost MCPD esterů představovat zdravotní riziko, neboť tyto sloučeniny se v zažívacím traktu uvolňují a navazují na buněčné struktury. Spolehlivá a citlivá analýza těchto látek je proto klíčová pro kontrolu kvality a bezpečnost potravin.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout a validovat dvě alternativní pracovní postupy pro současné stanovení mastných esterů 2-MCPD a 3-MCPD v práškové kojenecké výživě. Srovnány byly dvě derivatizační činidla – heptafluorobutyrylimidazol (HFBI) a fenylboronová kyselina (PBA). Analytický systém využíval plynovou chromatografii Agilent 8890 GC se selektivním hmotnostním detektorem Agilent 5977B MSD v režimu vybraných iontů (SIM).

Použitá instrumentace

• Agilent 8890 GC s dělicími vstupy split/splitless
• Agilent 5977B GC/MSD, EI zdroj, SIM režim
• SPEX SamplePrep Geno/Grinder pro homogenizaci vzorků
• Laboratorní centrifuga Eppendorf
• Agilent Vac Elut 20 manifold
• Agilent QuEChERS balíčky (AOAC 2007.01) pro extrakci
• Agilent Bond Elut EMR—Lipid pouch pro SLE čistění
• Ceramický homogenizér pro 50 mL zkumavky

Použitá metodika

Vzorek kojenecké výživy (1 g) se extrahoval v prostředí vody a hexanu s použitím QuEChERS soli, následovalo kyselé transesterifikační štěpení v metanol-síranu. Čištění proběhlo podporovanou kapalnou extrakcí (SLE) na cartridge Chem Elut S. Derivatizace kreovaných MCPD probíhala dvěma způsoby: HFBI (30 min, 75 °C) nebo PBA (5 min, pokojová teplota). Finální těkavé deriváty byly analyzovány na GC/MS v režimu SIM pro specifické fragmenty 2-MCPD, 3-MCPD a jejich d5 izotopů interních standardů.

Hlavní výsledky a diskuse

Oba postupy dosáhly vynikající separace a tvaru píků. Při HFBI derivatizaci byly meze detekce 1,30 μg/kg pro 2-MCPD a 1,35 μg/kg pro 3-MCPD. Lineární odezva byla potvrzena v intervalu 10–1 000 μg/kg (R² ≥ 0,997). Průměrné výtěžnosti stanovení se pohybovaly mezi 86,9 až 106,7 % s RSD pod 15 %. PBA derivatizace poskytla obdobné recovery (80–120 %) s RSD <10 %, ale horší chromatografickou separaci a nižší citlivost. HFBI vyžaduje bezvodé podmínky a delší reakci, ale dává robustnější výsledky při SIM detekci.

Přínosy a praktické využití metody

Navržené pracovní postupy umožňují spolehlivou kontrolu obsahu MCPD esterů v kojenecké výživě s vysokou přesností a nízkými mezerami detekce. Simplifikované čištění SLE šetří čas i pracovní náklady a metoda je vhodná pro rutinní QA/QC laboratoře i výzkumné ústavy zaměřené na bezpečnost potravin.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další vývoj směřuje k automatizaci vzorkovacího workflow, využití rychlých jařmovacích detektorů či přechodu na přímou LC-MS/MS analýzu bez derivatizace. Trendem je též miniaturizace přípravných kroků a integrace multiparalelních čišťovacích kazet pro vyšší propustnost laboratoře. Standardizace metodiky v mezinárodních normách a validace v dalších typu matic potravin bude dále rozšiřovat aplikaci této analýzy.

Závěr

Vyvinuté metody pro stanovení mastných esterů 2-MCPD a 3-MCPD v kojenecké výživě kombinují účinnou extrakci, selektivní čištění SLE a derivatizaci HFBI nebo PBA pro spolehlivou GC/MS detekci. HFBI přináší vyšší citlivost a přesnost, PBA nabízí jednodušší protokol. Oba postupy splňují požadavky průmyslové rutiny a umožňují efektivní kontrolu kontaminace MCPD estery.

Reference

1. American Oil Chemist’s Society. 2- and 3-MCPD Fatty Acid Esters and Glycidol Fatty Acid Esters in Edible Oils and Fats by Acid Transesterification. AOCS 2013.
2. American Oil Chemist’s Society. Determination of Bound Monochloropropanediol-(MCPD-) and Bound 2,3-Epoxy-1-Propanol (Glycidol-) by GC/MS. AOCS 2013.
3. American Oil Chemist’s Society. Fatty-Acid-Bound 3-Chloropropane-1,2-Diol (3-MCPD) and 2,3-Epoxypropane-1-ol (Glycidol) in Oils and Fats by GC/MS. AOCS 2013.
4. ISO 18363-1:2015 Animal and Vegetable Fats and Oils—Determination of Acid-Bound Chloropropanediols (MCPDs) and Glycidol by GC/MS—Part 1. ISO 2015.
5. ISO 18363-2:2018 Animal and Vegetable Fats and Oils—Determination of Fatty-Acid-Bound Chloropropanediols (MCPDs) and Glycidol by GC/MS—Part 2. ISO 2018.
6. ISO 18363-3:2017 Animal and Vegetable Fats and Oils—Determination of Fatty-Acid-Bound Chloropropanediols (MCPDs) and Glycidol by GC/MS—Part 3. ISO 2017.
7. GB 5009.191-2016 National Food Safety Standard Determination of Chloropropanol and its Fatty Acid Esters in Food. China 2016.
8. SN/T 5220-2019 Determination of 3-MCPDE and Glycidol Esters in Food Products by GC/MS. China 2019.
9. Arisseto A., Marcolino P. Determination of 3-MCPD Diesters and Monoesters in Vegetable Oils and Fats. Agilent Technologies Application Note 2013.