食用油中3-MCPD（3-单氯丙二醇），缩水甘油检测方案(样品前处理)

智能文字提取功能测试中

GERSTEL Application Note No. 191，2017 使用基于气质联用的食品检测标准方法ISO 18363-1， AOCS Cd29c-13， DGFC-VI18(10)的全自动检测食用油中的3-MCPD(3-单氯丙二醇)和缩水甘油 Dominik Lucas， Andreas Hoffmann， Carlos Gil GERSTEL GmbH & Co. KG， Eberhard-Gerstel-Platz 1， 45473 Miilheim an der Ruhr； Germany 关键词 3-MCPD(3-单氯丙二醇)，缩水甘油，食用油，实验室自动化，ISO18363-1， AOCS Cd29c-13，DGF C-VI 18(10) 摘要 3-M4CCPPD和缩水甘油，尤其是它们的脂肪酸酯是食品工艺过程中形成的污染物，例如当食用油和脂肪被精制时。至少有一些上述物质被归类为潜在的人类致癌物质，这一事实促使引入了规定和标准，以规定可接授的日摄入量和食用油中的最高含量。不同的分析方法可用于测定这些化合物。这些方法遵循两种不同的策略：直接测定或更常见地间接测定污染物。 此应用文献描述了基于可靠的间接测定法DGFC-VI18(10)，完全自动化测定食用油中的3-MCPD和缩水甘油的解决方案，与ISO18363-1和AOCS Cd 29c-13的方法类似。食用油样品分为两部分(分析样A和B)。两者均使用甲醇/氢氧化钠溶液皂化，但使用不同的淬灭方法。在分析样A中，游离缩水甘油在氯化物存在下使用酸性淬灭条件转化为3-MCPD。相比之下，对于分析样B，淬灭试剂是不含酸性氯化物的盐溶液，其中游离缩水甘油不被转化为3-MCPD。衍生化后，两种样品中的3-MCPD的量通过GC /MS测定为苯硼酸 (PBA)酯。分析样B用于测定样品中3-MCPD的量，而分析样A提供3-MCPD和缩水 甘油的组合量。缩水甘油的含量由分析样A和分析样B之间的差异来确定。 这里展示的工作涉及到一个自动蒸发步骤，该步骤是上述官方方法中规定的。这确保了对于大多数基质，使用单一四极质谱仪(MSD) 可以达到所需的检测限。.蒸发步骤的另一个重要作用是可除去过量的衍生化试剂，否则其可能在GC/MS系统中积累并影响系统的稳定性。 我们也证明了标准方法ISO 18363-1， 以及相似的标准方法AOCS Cd 29c-13和方法DGFC-VI 18 (10)，可以使用GERSTEL MPS对其整个流程进行自动化。b所得结果与参考数据之间具有良好的相关性。。并且，在整个样品制备和分析工作流程中，自动化带来了出色的标准偏差。 介绍 3-单氯丙二醇(3-MCPD)，2-单氯丙二醇(2-MCPD) 和缩水甘油是存在于各种食品样品中的污染物。每当脂肪/咸味食品加工过程中施加高温时，便会生成此类化合物。举个例子，在食用油精炼过程中可以产生大量的MCPD-和缩水甘油脂肪酸酯，可分为图1所示的不同步骤。 图1.食用油精炼工艺 在用于食用油生产的精炼过程中，最终除臭步骤尤其重要，必须谨慎控制，以避免形成大量的MCPD和缩水甘油，。进行除臭步骤以从油中除去不想要的气味和苦味剂。在除臭过程中改变施加的温度通常仅仅改变MCPD酯与形成的缩水甘油酯的比例，但不消除这些化合物的形成。 虽然对大鼠的毒理学研究已经显示3-MCPD引起肿瘤，但是2-MCPD的作用不甚为人所知。 3-MCPD被标记为可能的人类致癌物质。相比之下，缩水甘油已被列为可能的人类致癌物。 为了测定3-MCPD，缩水甘油及其酯，，已经一出版了几种不同的方法。用LC/MS的直接方法和使用GC/MS的间接方法是检测酯类的两种主要方法。直接法的缺点在于必须处理酯形成的复杂的化学组分：脂肪酸分布和单酯和二酯的形成导致形成各种各样的MCPD-和缩水甘油酯。这意味着为了确定污染物的总量，必须量化大量的单个物质。由于量化标准难以获得，情况变得更加复杂。当考虑毒理相关部分时，应该认为在肠道吸收过程中， 3-MCPD酯被完全分解成游离的3-MCPD。缩水甘油酯也定量转化为人体内的游离缩水甘油。由于所有这些原因，间接方法目前受到青睐。间接方法基本上都按照同样的原则工作。所有酯被分成游离的MCPD和缩水甘油，其通过GC/MS衍生并测定。 在此应用文献中，提供了基于GERSTEL多功能进样器的样品前处理解决方案，该方案基于DGFC-VI18(10)方法完全自动化测定食用油中的3-MCPD和缩水甘油，相似的标准为ISO 18363-1和AOCS Cd 29c-13。所提到的所有方法都是基于测定缩水甘油和3-MCPD在两种分析样中的差值。样品被分为两个分析样(A和B)。皂化步骤后的淬火反应是两者之间的主要区别。在分析样A中，通过加入酸性氯化钠溶液来终止皂化反应。在这些反应条件下，将将离缩水甘油转化为3-MCPD，并将3-MCPD和缩水甘油的组合量确定为3-MCPD。在测定B中，淬灭试剂是无氯酸的盐溶液。在这种情况下，游离的缩水甘油不会转化为3-MCPD。两种样品中的3-MCPD量通过GC/MS在用苯硼酸衍生化后测定。食用油样品中的缩水甘油量被确定为A和B中检测到的3-MCPD量之间的差异，并使用转化因子适当校正。 实验 仪器.自动样品制备在GERSTEL MultiPurposeSampler (MPS robotic DualHead版本)上进行。解决方案的一个关键模块是GERSTELQuickMix，，它在液/液萃取步骤中进行剧烈的摇动。此外，I]SO 18363-1， AOCS Cd29c-13和DGF C-VI18(10)法，需要在衍生化过程中蒸发浓缩样品。该步骤是使用GERSTEL mVAP完成的自动化，并提供了除去过量衍生化试剂的显着额外优势，否则可能会在GC/MS系统中积累并影响系统稳定性。通过冷却注射系统CIS 4 (GERSTEL)注射样品，并使用程序化温度蒸发转移到色谱柱 (Restek Rxi-17 Silms， 30m， di=0.25mm， df =0.25um)。分离和检测，使用7890GC-5977MSD (安捷伦科技公司)。 图2. GERSTEL MPS工作站用于在GC/MS测定3-MCPD和缩水甘油之前对食用油进行自动化样品制备。 试剂.3-MCPD-d5-1，2-bis-palmitoylester (3-单氯丙二醇-d5-1，2-对棕榈酰酯)，3-MCPD-1，2- bis-palmitoylester(3-单氯丙二醇-1，2-对棕榈酰酯)，3-MCPD(3-氯-1，2-丙二醇)， Glycidyl stearate (硬脂酸缩水甘油酯)).甲醇/氢氧化钠溶液，乙酸溴化钠溶液(600g/L)，乙酸氯化钠溶液 (600g/L)， 苯硼酸，甲基叔丁基醚/乙酸乙酯-溶液(3/2v/v)，己烷，异辛烷，水，丙酮j，酮，甲苯 样品准备.-一个分析由两个分析样羊((.A和B)组成。对于每个分析样，称量100mg的油样，放入4 mL的螺旋盖小瓶中，并置于MPS上。加入250uL甲基叔丁基醚(MTBE)和100 pL的内标样溶液后，样品在GERSTELQuickMix模块中剧烈振荡。对于MCPD酯和Glycidyl酯的皂化，加入350uL的甲醇/氢氧化钠溶液。样品慢慢摇动10分钟。分析样A用600 uL的酸性NaCl溶液进行淬灭，而无氯的溴化钠溶液用于分析样B以避免从缩水甘油形成额外的MCPD。 以下制备步骤对于两种测定是相似的。加入600 uL正己烷后，将样品剧烈摇动并加热孵化10分钟。样品再次剧烈振荡，有机正己烷层被扔掉。重复该步骤两次以除去基质。加入600 uL的甲基叔丁基醚/乙酸乙酯-溶液 (3/2v/v)提取游离的3-MCPD。将提取物收集在装有硫酸钠作为干燥剂的新的2mL小瓶中。。加入30uL苯硼酸后，将样品在GERSTEL mVap模块中蒸发至干。将苯基硼酸衍生物重新溶解于异辛烷中，并转移到带有微型瓶的新的小瓶中。苯硼酸不太可溶于异辛烷的事实有助于减少注入的衍生化剂的量。因此，蒸发步骤既可用于提高分析的灵敏度，也可用于除去过量的苯硼酸以保护质谱检测器。 Analysis conditions. 图3.选择离子检测气象色谱图m/z198：上图：用作空白油的维生素橄榄油。中图：食用油样品分析样B(3-MCPD)。底部：食用油样品分析样A (3-MCPD+缩水甘油)。 基于间接测试法ISO 18363-1， AOCS Cd 29c-13或DGF C-VI 18(10)方法测定3-MCPD和缩水甘油的第一步是评估缩水甘油转化为3-MCPD的效率，遵循用于分析样A的方法。图4显示了在五种不同水平的加标空白油中形成3-MCPD的量与原缩水甘油(以硬脂酸缩水甘油酯的形式)量的函数关系。执行类型y=mx+b的线性回归，倒数斜率(1/m)提供转换因子(t)。 图4.五个不同水平的3-MCPD的量与原缩水甘油量的函数关系。执行类型y=mx+b的线性回归，斜率的倒数(1/m)提供转换因子(t)。 通过分析加入五个不同水平标样的初榨橄榄油，验证了该方法的线性。对两种分析物分别进行了验证的。在图5中，显示了从0.12-1.9 mg / kg 两种测定获得的优异线性 (R2> 0.9998) 图5.分析样B中的3-MCPD(上图)和分析样A中的缩水甘油(底部)，分别进行0.12-1.9 mg/kg的线性研究。 对三种不同的食用植物油样品进行了分析，结果与提供的参考值进行了比较。这些食用油不会产生大量的3-MCPD-和缩水甘油酯。 因此，它们的3-MCPD和缩水甘油的污染程度低。表1显示了分析样B的结果，列出了在三种不同食用油样品中测定的3-MCPD的量以及参考值。 表1.三种不同食用油中的3-MCPD含量，单位为mg/kg。 3-MCPD Amount [mg/kg] Reference Automated Oil 1 0.77 0.68 Oil 2 0.68 0.63 Oil 3 0.27 0.29 对于给定的食用油样品，使用分析样A和B的结果的差量乘以先前确定的转化因子来计算样品中缩水甘油的量。在表2中，使用该方法获得缩水甘油含量的数结果与参考值一起列出。 表2.三种不同食用油中的缩水甘油含量(mg/kg)。0 Glycidol Amount [mg/kg] Reference Automated Oil 1 0.14 0.18 Oil 2 0.44 0.48 Oil 3 0.11 0.09 为了证明自动化样品制备方法的良好重复性，平行分析了5个相同食用油样品，每个样品进行单独的样品制备和分析。表3显示了基于整个样品制备程序和随后的GC/MS分析的重复性。 表3.3-MCPD和缩水甘油(n=5个样品)的重复性。 # Amount [mg/kg] 3-MCPD Glycidol 1 0.72 0.54 2 0.63 0.53 3 0.66 0.49 4 0.69 0.50 5 0.68 0.57 Mean 0.68 0.52 SD 0.03 0.03 RSD% 5.00 6.44 对于3-MCPD，获得5%的相对标准偏差。缩水甘油的相对标准偏差为6.44%。 结论 在这项工作中，我们证明标准方法ISO18363-1可以使用GERSTEL MPS进行自动化，并且获得与参考数据非常好的相关性。此标准方法与其他两种常用的方法类似： AOCSCd 29c-13和DGS C-VI 18(10)。自动化解决方案，包括GC/MS分析过程在内的完整的样品处理和分析过程能够实现和得到出色的相对标准偏差。 这里提出的工作涉及上述官方方法中规定的自动蒸发步骤。这确保了对于大多数基质，使用单一四极质谱仪 (MSD)可以达到所需的检测限。蒸发步骤的另一个重要方面是其除去过量的衍生化试剂，否则其可能积累在GC / MS系统中并影响系统的稳定性。 展望 所描述的自动化步骤不限于本文所提出的方法。已经对最近提出的3合1方法中的衍生化方法进行了这种方法的测试，并且可以适用于具有类似性能的方法。所提出的方法具有能够一次样品分析检测缩水甘油，3-单氯丙二醇(3-MCPD)和2-单氯丙二醇(2-MCPD)的样品的优点。 除了提取和测定MCPD和缩水甘油√酯之外，所述自动化平台还可以使用自动固相萃取和GC / MS测定法提取和测定食用油中的多环芳烃。 ( 文献 ) [1] http：//www.bfr.bund.de/de/fragen_undantworten_zur_kontamination_vonlebensmitteln_mit_3_mcpd_ 2_mcpd undglycidyl_fettsaeureestern-10538.html [21 DGF C-VI 18(10) [3] AOCS Official Method Cd 29b-13 [4] ISO 18363-1：2015 Animal and vegetable fatsand oils -- Determination of fatty-acid-boundchloropropanediols (MCPDs) and glycidol byGC/MS -- Part 1： Method using fast alkalinetransesterification and measurement for 3-MCPDand differential measurement for glycidol 本文章是从英语原文翻译而得，如果您对文章内容有疑问，请以英文原文为参考。除错误和遗漏以外，禁止随意改动文章内容。 GERSTEL AGGERSTEL K.K.701 Digital Drive， Suite JWassergrabe 271-3-1 Nakane， Meguro-kuLinthicum， MD 21090CH-6210 SurseeTokyo 152-0031USASwitzerlandSMBC Toritsudai Ekimae Bldg 4F+1 (410) 247 5885+41 (41)9 21 97 23Japan+1 (410) 247 5887+41 (41) 9 21 97 25+81357315321sales@gerstelus.comswiss@ch.gerstel.com+81 357315322www.gerstelus.comwww.gerstel.chinfo@gerstel.co.jpwww.gerstel.co.jp GERSTEL BrasilLevel 25， North TowerAv. Pascoal da Rocha Falcao，367One Raffles Quay04785-000 Sao Paulo -SP BrasilSingapore 048583+55(11)5665-8931+65 6622 5486+55 (11)5666-9084+65 6622 5999gerstel-brasil@gerstel.comSEA@gerstel.comwww.gerstel.com.brwww.gerstel.com Information， descriptions and specifications in this Publication are subject to change without notice.GERSTEL， GRAPHPACK and TWISTER are registered trademarks of GERSTEL GmbH & Co. KG. O Copyright by GERSTEL GmbH & Co. KG -- -- 此应用是基于可靠的间接测定法DGF C-VI 18（10），完全自动化测定食用油中的3-MCPD和缩水甘油的解决方案，与ISO 18363-1和AOCS Cd 29c-13的方法类似。食用油样品分为两部分（分析样A和B）。两者均使用甲醇/氢氧化钠溶液皂化，但使用不同的淬灭方法。在分析样A中，游离缩水甘油在氯化物存在下使用酸性淬灭条件转化为3-MCPD。相比之下，对于分析样B，淬灭试剂是不含酸性氯化物的盐溶液，其中游离缩水甘油不被转化为3-MCPD。衍生化后，两种样品中的3-MCPD的量通过GC / MS测定为苯硼酸（PBA）酯。分析步骤如下图所示分析样B用于测定样品中3-MCPD的量，而分析样A提供3-MCPD和缩水甘油的组合量。缩水甘油的含量由分析样A和分析样B之间的差异来确定。如下图所示我们证明了标准方法ISO 18363-1， 以及相似的标准方法AOCS Cd 29c-13和方法DGF C-VI 18（10），可以使用GERSTEL MPS对其整个流程进行自动化。 整套设备如下图所示解决方案的一个关键模块是哲斯泰的“快速振荡机quickMix”，它在液/液萃取步骤中进行剧烈的混合。 此外在 ISO 18363-1，AOCS Cd29c-13和DGF C-VI 18（10）法中，需要在衍生化过程中蒸发浓缩样品， 该步骤是使用“多位溶剂蒸发器mVap”来完成的。通过蒸发溶剂，还可以除去过量衍生化试剂，否则这些试剂可能会在GC / MS系统中积累并影响系统稳定性。所得结果与参考数据之间具有良好的相关性。 并且，在整个样品制备和分析工作流程中，自动化带来了出色的标准偏差。3-MCPD的相对标准偏差为5％，缩水甘油的相对标准偏差为6.44％。为了证明自动化样品制备方法的良好重复性，平行分析了5个相同食用油样品，每个样品进行单独的样品制备和分析。对于3-MCPD，获得5％的平均相对标准偏差。缩水甘油的平均相对标准偏差为6.44％。使用哲斯泰自动化3-MCPD解决方案，一天可以自动监测24个样品（其中包括A和B组分）， 相当于48次运行。与GCMS集合，实现完全自动化的样品制备和分析。对棕榈油的检测下限可以达到0.01ppm。下图是我们客户的实际配置图：哲斯泰双臂MPS robotic， 配置多位蒸发站（mVAP），快速振荡器（quickMix），溶剂补给站，与安捷伦的7890B/5977三重四杆质谱完全集成，哲斯泰Maestro软件控制所有的制备步骤，包括进样及序列的编辑。总结此应用是基于可靠的间接测定法DGF C-VI 18（10），完全自动化测定食用油中的3-MCPD和缩水甘油的解决方案。可自动所有的手动步骤，包括添加内标，酯交换反应，液液萃取，衍生化反应，以及进样。使用独一无二的振荡模块，加速液液萃取。此解决方案严格按照标准要求，通过蒸发模块，完成衍生化过程中蒸发浓缩样品，还可以去除过量的衍生化试剂，维持GC /MS系统的稳定性。使用哲斯泰自动化3-MCPD解决方案，一天可以自动监测24个样品。使用三重四级杆质谱，对棕榈油的检测下限可以达到0.01ppm。系统稳定，重复性高。