Analytical Method for Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) in Yerba Mate Tea Using Modified QuEChERS, Solid Phase Extraction and GC-TOFMS and GC-MS/MS

Význam tématu

Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAHs) patří mezi karcinogenní látky vytvořené při spalování organického materiálu. Přítomnost PAHs v potravinách, zejména kouřených či sušených výrobcích, představuje významné riziko pro lidské zdraví. Čaj z lístků yerba maté vykazuje nadprůměrné koncentrace těchto sloučenin, což se v epidemiologických studiích spojuje se zvýšeným výskytem některých nádorů.

Cíle a přehled studie

Studie se zaměřila na vývoj rychlé a nákladově úsporné analytické metody pro kvantifikaci klíčových PAH4 a PAH8 ve vzorcích sušeného yerba maté. Metodika kombinuje modifikovanou extrakci QuEChERS, tříštění vzorku vodou, hexan:acetónový extrakt, následné SPE čištění na silice a analýzu pomocí GC-TOFMS a GC-MS/MS.

Použitá instrumentace

• GC-TOFMS LECO Pegasus III s kolonkou Rxi®-PAH 60 m × 0,25 mm × 0,10 µm, vodík jako nosný plyn
• GC-MS/MS Thermo TSQ 8000 s kolonkou Rxi®-PAH 40 m × 0,18 mm × 0,07 µm, helium jako nosný plyn
• GC-FID (LECO GC×GC-FID) s kolonkou Rxi®-5Sil MS 30 m × 0,25 mm × 0,25 µm
• SPE kazeta Resprep® 3 mL/0,5 g silice
• QuEChERS unbuffered salts (MgSO4, NaCl)

Použitá metodika

Suchý čaj byl rozmletý, navlhčený vodou a extrahovaný směsí hexan:acetón (1:1) pomocí modifikované QuEChERS procedury. Extrakt se obvykle přefiltroval přes silice a eluoval hexan:methylene chloride (7:3). Pro dosažení vyvážené obnovy sloučenin se optimalizovalo složení elučního rozpouštědla na 30 % methylene chloridu v hexanu.

Hlavní výsledky a diskuse

Extrakce hexan:acetón zaručila vyšší a stabilnější obnovu PAHs (mezi 80–140 % pro nižší molekulové hmotnosti a 80–110 % i pro těžší PAHs) ve srovnání s acetonitrilem. Optimalizované SPE čištění odstranilo většinu matice a umožnilo udržet čistotu GC systému. Díky vysoce-fenylovému stacionárnímu fází bylo rozlišení kritických izobarických párů (např. triphenylen vs. chrysene či různé benzofluorantheny) spolehlivé. Měřené součty PAH4 ve vzorcích sušeného čaje se pohybovaly v rozmezí 190–800 ng/g. Metody GC-TOFMS a GC-MS/MS poskytly vynikající shodu výsledků.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá a levná příprava vzorku vhodná pro rutinní analýzu
• Vysoká selektivita a citlivost díky kombinaci SPE a GC-MS technik
• Spolehlivé rozlišení důležitých toxických markerů bez nutnosti náročné gelové chromatografie

Budoucí trendy a možnosti využití

Metodu lze rozšířit na další komplexní potravinové matice, jako jsou koření či sušené ovoce. Další vývoj bude směřovat k automatizaci přípravy vzorku, integraci s novými referenčními materiály PAH4 a knižním vyhodnocením dat pro rychlé posouzení rizik.

Závěr

Navržená kombinace modifikované QuEChERS extrakce, SPE čištění a GC-TOFMS/GC-MS/MS analýzy poskytuje spolehlivou, rychlou a nákladově výhodnou metodu pro kvantifikaci PAHs v yerba maté čaji. Metoda dosahuje vysokých obnov a rozlišení izobarických interferencí, což umožňuje přesnou detekci karcinogenních markerů.

Reference

1. Guayakí. Mate Gourd Ceremony. (Accessed June 28, 2013).
2. Bastos D.H.M., Oliveira D.M. de, Matsumoto R.L.T., Carvalho P.d.O., Ribeiro M.L. Yerba maté: Pharmacological Properties… Medicinal and Aromatic Plant Science and Biotechnology 1, 2007, 37.
3. Matsumoto R.L. et al. Effects of mate tea intake on ex vivo LDL peroxidation… Nutrients 1, 2009, 18.
4. Bixby M., Spieler L., Menini T., Gugliucci A. Ilex paraguariensis extracts as inhibitors of nitrosative stress… Life Sci. 77, 2005, 345.
5. Gao H. et al. Beneficial effects of Yerba Mate tea on hyperlipidemia… Exp. Gerontol. 48, 2013, 572.
6. Martins F. et al. Consumption of mate tea decreases oxidation of unsaturated fatty acids… Br. J. Nutr. 101, 2009, 527.
7. Resende P.E. et al. Activity of mate saponins in fat and glucose oxidation… J. Ethnopharmacol. 144, 2012, 735.
8. Kamangar F. et al. High levels of carcinogenic PAHs in mate drinks… Cancer Epidemiol. Biomarkers Prev. 17, 2008, 1262.
9. Sewram V. et al. Maté consumption and risk of esophageal cancer… Cancer Epidemiol. Biomarkers Prev. 12, 2003, 508.
10. Bates M.N. et al. Bladder cancer and mate consumption in Argentina… Cancer Lett. 246, 2007, 268.
11. Castelletto R. et al. Alcohol, tobacco, diet, mate drinking… Cancer Epidemiol. 3, 1994, 557.
12. Castellsagüe X. et al. Influence of mate drinking and hot beverages… Int. J. Cancer 88, 2000, 658.
13. Dasanayake A.P. et al. Mate drinking and oral/oropharyngeal cancer… Oral Oncol. 46, 2010, 82.
14. De Stefani E. et al. Black tobacco, mate, and bladder cancer… Cancer 67, 1991, 536.
15. De Stefani E. et al. Mate drinking and risk of lung cancer… Br. J. Cancer 78, 1998, 1239.
16. Goldenberg D. Mate as risk factor for oral and oropharyngeal cancer… Oral Oncol. 38, 2002, 646.
17. Loria D., Barrios E., Zanetti R. Cancer and yerba mate consumption: a review… Rev Panam Salud Publica 25, 2009, 530.
18. Rolon P.A. et al. Hot and cold mate drinking and esophageal cancer… Cancer Epidemiol. Biomarkers Prev. 4, 1995, 595.
19. EFSA Panel on Contaminants in the Food Chain. Scientific Opinion on PAHs in Food. EFSA Journal 724, 2008, 1.
20. Schlemitz S., Pfannhauser W. Supercritical fluid extraction of nitro-PAHs from tea… Z. Lebensm.-Unters. 205, 1997, 305.
21. Ciecierska M., Obiedzinski M.W. PAHs in the bakery chain… Food Chem. 141, 2013, 1.
22. Dusek B., Hajslova J., Kocourek V. Determination of nitrated PAHs and precursors… J. Chromatogr. A 982, 2002, 127.
23. Jira W., Ziegenhals K., Speer K. GC-MS method for 16 PAHs in smoked meats… Food Addit. Contam. A 25, 2008, 704.
24. Anastassiades M. et al. FAST and EASY multiresidue QuEChERS… J. AOAC Int. 83, 2003.
25. Lehotay S.J. et al. Use of buffering to improve QuEChERS for problematic pesticides… J. AOAC Int. 88, 2005, 615.
26. Yogendrarajah P. et al. LC-MS/MS QuEChERS method for mycotoxins in spices… J. Chromatogr. A 1297, 2013, 1.
27. Yan H. et al. Determination of amantadine/rimantadine in chicken by QuEChERS and UHPLC-Orbitrap… J. Chromatogr. B 938, 2013, 8.
28. Valente I.M. et al. QuEChERS for volatile phenols in beverages… J. Chromatogr. A 1271, 2013, 27.
29. Shoeibi S. et al. Simultaneous pesticide analysis in tea… J. Food Sci. 78, 2013, T792.
30. Sadowska-Rociek A. et al. QuEChERS for pesticides and PAHs in herbs… Bull Environ. Contam. Toxicol. 90, 2013, 508.
31. Peysson W., Vulliet E. Determination of pharmaceuticals in sewage sludge by QuEChERS and LC-TOFMS… J. Chromatogr. A 1290, 2013, 46.
32. Lega F. et al. Determination of thyreostats in tissues by QuEChERS and UPLC-MS/MS… Food Addit. Contam. A, 2013.
33. Albinet A. et al. Rapid QuEChERS procedure for particle-bound PAHs in ambient air… Sci. Total Environ. 450-451, 2013, 31.
34. Amirahmadi M. et al. Monitoring pesticides in tea… Iran. J. Environ. Health Sci. Eng. 10, 2013, 9.
35. Usui K. et al. Rapid drug extraction from blood by modified QuEChERS… Leg. Med. 14, 2012, 286.
36. Shi J.W. et al. Screening PCBs in water by QuEChERS and GC-MS/MS… Anal. Sci. 28, 2012, 167.
37. Mastovská K. et al. Pesticide multiresidue in cereals by QuEChERS with GC-TOFMS and UPLC-MS/MS… J. Agric. Food Chem. 58, 2010, 5959.
38. Pizzutti I.R. et al. Validation and comparison acetonitrile vs acetone for pesticides in soya by LC-MS/MS… J. Chromatogr. A 1216, 2009, 4539.
39. Maštovská K., Lehotay S.J. Solvent evaluation for GC analysis and pesticide stability… J. Chromatogr. A 1040, 2004, 259.
40. Huang Z. et al. Determination of 102 pesticide residues in teas by GC-MS… J. Chromatogr. B 853, 2007, 154.
41. Pang G.F. et al. Simultaneous determination of 405 pesticides in grain by ASE-GC-MS or LC-MS/MS… Anal. Bioanal. Chem. 384, 2006, 1366.