Automated Clean-up of Various Brominated Compounds: a Breast Milk Example

Význam tématu

Polybromované difenylethery (PBDE) a jejich derivační bromované dibenzodioxiny a dibenzofurany (PBDD/F) patří mezi perzistentní organické polutanty, které se akumulují v životním prostředí i v potravinovém řetězci. Široké použití jako zpomalovač hoření a postupné uvolňování z výrobků vedou k dlouhodobé expozici člověka. Analýza v mateřském mléce umožňuje posoudit expozici kojenců a vyhodnotit zdravotní rizika spojená s poškozením jaterní funkce, hormonální nerovnováhou a neurotoxickými účinky. Efektivní, reprodukovatelná a ekonomická metoda čistícího kroku je klíčová pro rutinní monitorování těchto látek v rámci prevence a ochrany veřejného zdraví.

Cíle a přehled studie

Hlavním cílem bylo vyvinout a validovat automatizovaný postup pro simultánní stanovení PBDE, PBDD/F a souvisejících chlorovaných polutantů (PCDD/F, dl-PCB, ndl-PCB) v mateřském mléce. Studie implementuje tříkolonovou čisticí sestavu na přístroji DEXTech Plus a hodnotí výtěžnost, reprodukovatelnost, spotřebu rozpouštědel, délku analýzy a ekonomické aspekty v porovnání s dřívějšími čtyřkolonovými postupy.

Použitá metodika

Automatizovaná extrakce a čistění provedené na DEXTech Plus zahrnuje:

• Degradaci lipidů na kyselém silikagelu.
• Oddělení látek na univerzálním hliníkooxidovém sloupci.
• Zachycení planárních sloučenin na aktivovaném uhlíkovém sloupci.

Frakce 1 obsahuje ndl-PCB, mono-ortho PCB a PBDE elutované směsí hexan/dichlormethan (1:1). Frakce 2 zahrnuje non-ortho PCB, PCDD/F a PBDD/F eluované toluenem. Celková doba běhu je 65 minut, spotřeba rozpouštědel činí 342 mL na vzorek. K řízení protokolu slouží vestavěné softwarové metody s možností vlastního nastavení parametrů.

Použitá instrumentace

Pro měření je použit termální desorpční GC/HRMS systém Thermo DFS 2 v režimu EI+ s rozlišením 10000 a vnitřním referenčním plynem FC 5311. Analýza probíhá na dvou GC větvích:

• GC pro PCDD/F, non-ortho PCB a PCB 11 na kolonách Rtx-Dioxin2 a DB-5ms.
• GC pro mono-ortho a ndl-PCB na koloně SGE-HT8-PCB.

Injektory PTV, tenké filmové kolony a systém přepínání průtoku zaručují minimalizaci degradace vysocebromovaných kongenerů. Kvantifikace probíhá metodou MID s interními standardy ^13C značenými sloučeninami.

Hlavní výsledky a diskuse

Provedené testy na pěti vzorcích mateřského mléka prokázaly:

• Vysoké průměrné výtěžnosti PBDE (57–98 %) porovnatelné s PCB a PBDD/F.
• Spolehlivou obnovu nízkomolekulárních PCB včetně PCB 11 (40 %).
• Čisté chromatogramy bez zjevných interferencí pro tetrare až octabromované dibenzodioxiny a dibenzofurany.

Metoda výrazně snižuje dobu analýzy i spotřebu rozpouštědel oproti tradičnímu čtyřkolonovému přístupu, aniž by byla ohrožena kvalita dat.

Přínosy a praktické využití metody

Tato automatizovaná procedura nabízí laboratořím:

• Zvýšenou provozní efektivitu díky kratšímu času a nižším nákladům na spotřební materiál.
• Jednotné řešení pro simultánní stanovení rozsáhlé škály organohalogenů v různých matricích.
• Splnění požadavků legislativy EU (metody podle nařízení 2017/644) a standardů QC/QA.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozšíření automatizovaných čisticích systémů pro komplexní monitoring nových bromovaných i chlorovaných polutantů. Integrace on-line extrakce a hyphenovaných technik (LC-MS/MS, GC×GC-HRMS) umožní širší spektrum analyzovaných látek a vyšší citlivost. Vzájemná komparace mezi regionálními studiemi pomůže odhalit trendy expozice a podpoří tvorbu efektivních regulačních opatření.

Závěr

Vyvinutá tříkolonová čistící metoda na platformě DEXTech Plus prokázala schopnost spolehlivé a ekonomické extrakce PBDE, PBDD/F a chlorovaných organohalogenů z mateřského mléka. Metoda dosahuje vysokých výtěžností, minimalizuje čas i spotřebu rozpouštědel a otevírá cestu k rutinnímu sledování těchto perzistentních kontaminantů v rámci zdravotní prevence.

Reference

• EFSA (2011) Scientific Opinion on Polybrominated Diphenyl Ethers in Food.
• Dingemans et al. (2011) Neurotoxicity of brominated flame retardants.
• Kefeni et al. (2011) Brominated flame retardants: sources, distribution, toxicity.
• Bernsmann et al. (2014) Fast sample preparation for PCDD/F, PCB and PBDE.
• Albrecht et al. (2016) Clean-up method for PBDE in food and biomonitoring.
• Krumwiede & Hübschmann (2008) DFS – Analysis of Brominated Flame Retardants.
• Commission Regulation (EU) 2017/644.