Analytical techniques for determination of mycotoxins in barley, malt and beer: A review

Význam tématu

Mykotoxiny představují závažné kontaminanty obilovin, jejichž termostabilita a toxické účinky ohrožují lidské i zvířecí zdraví. Jejich detekce v ječmeni, sladu a pivu je klíčová pro zajištění kvality výchozích surovin a bezpečnosti finálního produktu. Zvýšené regulační limity v rámci Evropské unie a celosvětový zájem o potravinovou bezpečnost vyžadují citlivé, spolehlivé a reprodukovatelné analytické přístupy.

Cíle a přehled studie / článku

Článek shrnuje nejnovější metodiky pro stanovení hlavních mykotoxinů (DON, ZON, aflatoxiny, trichotheceny, ochratoxin A) v obilovinách používaných pro sladařské a pivovarnické účely. Cílem je porovnat postupy při přípravě vzorku, extrakci, čistění a detekci, včetně instrumentace od klasické chromatografie po moderní hmotnostní spektrometrii.

Použitá metodika a instrumentace

V přípravě vzorku dominují techniky homogenizace a odběr reprezentativních dílčích vzorků. K extrakci mykotoxinů se využívá:

• solid–liquid extrakce (acetonitril/voda, methanol/voda),
• QuEChERS (modifikace EU a AOAC),
• imunoadsorpční kolonky (IAC) a molecularly imprinted polymers (MIP),
• pokročilé extrakční metody: MAE, PLE (ASE), SFE, DLLME, SPME.

Čištění vzorků probíhá přes SPE kationtové/aniontové pryskyřice či IAC. K separaci a detekci slouží:

• chromatografie: HPLC/UHPLC, UPLC, GC, SFC, CE, TLC (dnes spíše pro screening),
• detektory: UV, FLD (fluorescenční), PDA, ELSD,
• MS techniky: LC–MS/MS (MRM režim), GC–MS/MS, TOF, ion trap, FT-ICR,
• neinvazivní screening: NIR, FT–IR, FT–Raman, biosenzory (elektrochemické, optické).

Hlavní výsledky a diskuse

Literární přehled ukazuje, že LC–MS/MS je současným „zlatým standardem“ pro multikomponentní analýzu, kdy jednoduché extrakční protokoly (nojednáno cleaning-up) stačí a matrixové efekty se korigují izotopově značenými standardy či kalibrací v matrix. Detailní studie ukázaly variabilitu kontaminace ječmene v řádech jednotek až stovek µg/kg, u piva jednotek až stovek µg/L. QuEChERS před LC–MS/MS umožňuje pokrytí širokého spektra mykotoxinů při krátké době analýzy (< 30 min). Imunochemické testy (ELISA, biosenzory) se osvědčují pro rychlý screening, avšak vyžadují následné potvrzení chromatograficky.

Přínosy a praktické využití metody

• Zajištění kontroly kvality surovin v pivovarnictví i sladařství.
• Schválené postupy vyhovují regulačním požadavkům (EU limity DON, ZON, OTA, aflatoxinů).
• Flexibilní multianalytičnost umožňuje snižování nákladů na testování řady vzorků.
• Rapidní screeningové metody (ELISA, NIR, biosenzory) usnadňují předběžné posouzení rizika.

Budoucí trendy a možnosti využití

Výzkum směřuje k miniaturizaci a integraci vysoce výkonných metod do online kontrol v průmyslu:

• vývoj biochipů a mikrofluidních systémů pro simultánní detekci mykotoxinů,
• úsilí o univerzální čistící sorbenty (nanomateriály, MIP),
• automatizace odběru a přípravy vzorků integrovaná přímo v linkách zpracování sladu,
• pokročilé chemometrické přístupy ke korekci matrixových efektů v MS.

Závěr

Bezpečnost piva a surovin pro jeho výrobu vyžaduje moderní analytiku, kterou představuje především LC–MS/MS kombinovaná s efektivní přípravou vzorku (QuEChERS, SPE, IAC). Rapidní screeningové metody plní funkci předběžného filtru. Další vylepšení instrumentace i sorbentů umožní zvýšit citlivost, rychlost a automatizaci testování v pivovarnictví i sladařství.

Reference

• Pernica M., Piacentini K. C., Benešová K., Čáslavský J., Běláková S. Analytical techniques for determination of mycotoxins in barley, malt and beer: A review. Kvasný průmysl. 2019;65:46–57.
• Bennett J., Klich M. Mycotoxins. Clin Microbiol Rev. 2003;16(3):497–516.
• Fung F., Clark R. F. Health effects of mycotoxins: a toxicological overview. J Toxicol Clin Toxicol. 2004;42(2):217–234.
• Turner N. W., Subrahmanyam S., Piletsky S. A. Analytical methods for determination of mycotoxins: a review. Anal Chim Acta. 2009;632(2):168–180.
• Anastassiades M., Lehotay S. J., Štajnbaher D., Schenck F. J. Fast and easy multiresidue method employing acetonitrile extraction/partitioning and dispersive SPE. J AOAC Int. 2003;86(2):412–431.
• Sulyok M., Berthiller F., Krska R., Schuhmacher R. Development of an LC–MS/MS multi-method for mycotoxins in cereals. Rapid Commun Mass Spectrom. 2006;20(18):2649–2659.
• Şenyuva H. Z., Gilbert J. Immunoaffinity column clean-up techniques in food analysis: a review. J Chromatogr B. 2010;878(2):115–132.
• Rubert J., Soler C., Marín R., James K. J., Mañes J. Mass spectrometry strategies for mycotoxins analysis in European beers. Food Control. 2013;30(1):122–128.