Improving the Sensitivity of Detection of 3-chloropropane-1,2-diol (3-MCPD) using Gas Chromatography with Negative Chemical Ionisation Mass Spectrometry detection

Význam tématu

3-chloropropan-1,2-diol (3-MCPD) patří mezi cyto- a genotoxické kontaminanty vznikající během acidické hydrolýzy rostlinných proteinů, zejména v sójové omáčce a acid-HVP. Získaná data o karcinogenitě v testech na zvířatech a přísné regulační limity (např. 0,02 mg/kg v EU) zdůrazňují potřebu citlivé a specifické metody pro monitorování i velmi nízkých koncentrací 3-MCPD.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem reportu bylo optimalizovat detekční citlivost GC–MS analýzy 3-MCPD derivovaného HFBI (N-heptafluorbutyrylimidazolem) prostřednictvím negativní chemické ionizace (NCI-MS) a porovnat ji s konvenčním elektronegativním dopadem (EI-MS). Studie zahrnovala vývoj extrakčního a derivatizačního postupu, nastavení chromatografických parametrů, kalibraci v režimech Scan a Selected Ion Monitoring (SIM) a praktické ověření na vzorcích sójové omáčky.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky byly extrahovány pomocí sloupců Extrelut™20: nonpolární složky odplaveny hexan–diethylether (90:1), 3-MCPD následně eluován diethyletherem. Derivatizace proběhla v prostředí HFBI při 70 °C po dobu 20 min. Analýza byla prováděna na přístroji Shimadzu GCMS-QP5050A s autosamplerem AOC-20i/s, software GCMSsolution, kolona DB-5 (30 m × 0,25 mm × 0,25 μm), helium jako nosný plyn, injekce splitless (1 μL), program pece 50 °C (1 min) → 90 °C při 2 °C/min → 270 °C při 40 °C/min. V MS režimech: EI full scan a SIM (ionty m/z 253, 275, 289, 291, 453) a NCI (isobutan) full scan (m/z 154–514) a SIM (ionty m/z 446, 482, 502 pro d0; 449, 486, 507 pro d5).

Hlavní výsledky a diskuse

NCI-SIM dosáhlo detekčního limitu ~0,1 ng/mL (ion m/z 446), což představuje přibližně 20× vyšší citlivost než EI-SIM (~2 ng/mL). V NCI-Scan režimu byl detekční limit 0,25–1 ng/mL. Kalibrační křivky v rozsahu 2–10 ng/mL (NCI) i 5–15000 ng/mL (EI) vykázaly koeficient korelace >0,99. Při stanovení v sójové omáčce dosáhla návratnost 135–150 % pro 10 ppb spike.

Přínosy a praktické využití metody

Optimalizovaná NCI-MS metoda poskytuje robustní, rychlou a vysoce citlivou kvantifikaci 3-MCPD v potravinářských matricích pod regulačními limity. Umožňuje spolehlivou kontrolu kvality (QA/QC) i rutinní sledování kontaminace v průmyslových a kontrolních laboratořích.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj může směřovat k plné automatizaci extrakce a derivatizace, aplikaci NCI-MS na další halogenované kontaminanty, kombinaci s vysokorozlišovacími spektrometry pro vyšší selektivitu a k miniaturizovaným mikroekstrakčním postupům pro high-throughput screening.

Závěr

NCI-MS detekce HFBI-derivátu 3-MCPD nabízí výrazně lepší citlivost (DL až 0,1 ng/mL) a vynikající linearitu ve srovnání s klasickým EI-MS, což umožňuje spolehlivé monitorování toxického kontaminantu v potravinách dle regulačních požadavků.

Reference

• Brereton P., Kelly J., Crews C., Honour S., Wood R., Davies A. Determination of 3-Chloro-1,2-Propanediol in foods and food ingredients by gas chromatography with mass spectrometric detection. Journal of AOAC International, 2001, 84(2), 455–465.
• Collier P.D., Cromie D.D.O., Davies A.P. Mechanism of formation of chloropropanols present in protein hydrolysates. Journal of the American Oil Chemists' Society, 1991, 68, 785–790.
• Collier P.D., van Bergen C.A., Cromie D.D.O., Lucas R.A., Preston H.D., Sissons J. Formation of 3-MCPD during acid hydrolysis of vegetable proteins. Journal of Chromatography, 1992, 589, 109–119.
• Food Standards Agency UK. Survey of 3-monochloropropane-1,2-diol (3-MCPD) in soy sauce and related products. Food Surveillance Information Sheet 14/01, 2001.
• Lynch B.S., Bryant D.W., Hook G.J., Nestmann E.R., Munro I.C. Toxicological evaluation of 3-MCPD. International Journal of Toxicology, 1998, 17, 47–76.
• European Commission Scientific Committee on Food. Opinion on 3-Monochloro-propane-1,2-diol (3-MCPD). SCF/CS/CNTM/OTH/17 Final, 1995.