Titelbild der CHRONECT Workstation MCPD

CHRONECT Workstation MCPD

Messplatz für die vollautomatische Bestimmung von MCPD und Glycidol in Lebensmitteln

Analytik von MCPD und Glycidol in Lebensmitteln

3-Monochlor-1,2-propandiol (3-MCPD), 2-Monochlor-1,3-propandiol (2-MCPD) und Glycidol gehören zu herstellungsbedingten Kontaminanten in öl- und fetthaltigen Lebensmitteln. Sie entstehen durch den notwendigen Veredelungsprozess der Raffination bei der Herstellung von Ölen. 3-MCPD steht im Verdacht, die DNA zu schädigen und Krebs zu verursachen. Die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) gibt als tolerierbare tägliche Aufnahmemenge von 3-MCPD 2 µg/kg Körpergewicht an. Für 2-MCPD wird ebenfalls eine schädigende Wirkung vermutet. Für Glycidol wurde diese bereits nachgewiesen.

Die Analytik dieser Kontaminanten gewinnt aufgrund ihrer Karzinogenität immer mehr an Bedeutung. Unterschiedliche Methoden wurden zur Bestimmung entwickelt. Die CHRONECT Workstation MCPD bietet für die vier gängigen Methoden eine vollautomatisierte Lösung.

Vorteile der Automatisierung mit der CHRONECT Workstation MCPD

  • Automatisierung der vier gängigen Methoden: ISO 18363-1, ISO 18363-2, ISO 18363-3 und Draft ISO 18363-4
  • System nachrüstbar bei Änderungen der Norm und auf alle Methoden
  • Verbesserung der Turnaround-Time
  • Hohe Genauigkeit und Reproduzierbarkeit
  • Keine Verschleppungen durch Robotic Tool Change Technologie
  • Niedrige Blindwerte aufgrund des optimierten Workflows
  • Herstellerunabhängiges Konzept
  • Speziell geschultes Support-Team
  • Geringer Wartungsaufwand durch Clean-Technology bei ISO 18363-1

Applikation DGF Fast & Clean – ISO 18363-1

Axel Semrau empfiehlt diese Methode, die auch unter DGF C-VI 18(10) oder AOCS Cd 29c- 13 bekannt ist, als leistungsstärkste Methode. Sie ist daher die Grundlage für die erste Automatisierung. Hierbei ist eine im Hinblick auf Probendurchsatz und Robustheit optimierte Version für den automatisierten Betreib entstanden: DGF Fast & Clean.

Die Probenvorbereitung erfolgt vollautomatisch auf dem Autosampler CHRONECT Robotic. Zeitgleich wurde ein Eindampfungsschritt eingespart, welcher erwiesenermaßen nicht in verbesserter Messgenauigkeit resultiert.

Ein weiterer Schritt wurde mit der selbstentwickelten Clean-Technology integriert und somit die Methode „DGF Fast & Clean“ entwickelt. Eine Anwendung ist sowohl für 3-MCPD als auch für 2-MCPD möglich sowie zur Bestimmung des Glycidolgehaltes. Dabei werden die an Fettsäuren gebundenen Analyten zunächst in ihre jeweilige freie Form überführt. Die Freisetzung aus den Fettsäureestern geschieht durch Umesterung.

Entsprechend der DGF-Methode werden zur Bestimmung des Glycidolgehalts zwei Ansätze in der Probenvorbereitung benötigt. DGF Fast & Clean ermöglicht es, in kurzer Zeit eine Aussage zu treffen. Das erste Ergebnis ist nach nur 48 Minuten für die komplette Probe verfügbar. Die Software CHRONOS und der Autosampler CHRONECT Robotic ermöglichen eine zeitlich verschachtelte Bearbeitung der Proben. Die nächsten Ergebnisse sind daher schneller verfügbar. Axel Semrau empfiehlt diese Methode daher als leistungsstärkste Methode für die Routineanalytik von 3-MCPD, 2-MCPD und Glycidol.

Vorteile der DGF Fast & Clean

  • Exzellente Robustheit des Systems
  • Schonung des GC-MS
  • Verlängerung der Wartungsintervalle
  • Exzellent geeignet für die Routineanalytik, Wareneingangskontrolle oder Online-Analytik

    Applikation 3-in-1 – ISO 18363-2

    Normalerweise wird die Analyse von 2-MCPD, 3-MCPD und Glycidol aus Fett- oder Ölproben durchgeführt. Wenn es sich um ein zusammengesetztes Lebensmittel handelt, besteht der erste Schritt darin, das Fett aus den Proben zu isolieren, was durch eine beschleunigte Lösungsmittelextraktion erfolgen kann. Um die Analyten freizusetzen, muss das Fett umgeestert werden. Nach der Umwandlung in die für die Messung erforderliche Form (Derivatisierung) werden die Analyten durch Gaschromatographie-Massenspektrometrie analysiert.

    Diese Methode, auch als AOCS Cd 29b-13 bezeichnet, beruht auf einer langsamen alkalischen Freisetzung von MCPD und Glycidol aus den Esterderivaten. Das Verfahren dauert 16 Stunden bei -22 °C, wobei die Spaltung mit saurer Natriumbromid-Lösung gestoppt wird und wie bei anderen Methoden 3-MCPD gebildet wird. Mittels GC-MS werden 2-MCPD und 3-MCPD nach Derivatisierung mit PBA ebenfalls gemeinsam in einem Schritt quantifiziert.

    Die automatisierte CHRONECT Workstation MCPD kann mit einer zusätzlichen Verdampfungseinheit ausgestattet werden, die kürzlich für andere Methoden wie AOCS Cd29a-13 und AOCS Cd29c-13 verwendet wurde, um Messungen sogar auf einem Single Quadrupol-Massenspektrometersystem mit vergleichbaren LOQs zu ermöglichen.

    Das 3-in-1-Modul stellt daher eine hervorragende Ergänzung Ihres Labors in einer Routineumgebung mit zuverlässigen Daten dar. Die vorgestellte Methode hat den Vorteil, dass eine Probe in einem einzigen Durchgang auf 2-MCPD, 3-MCPD und Glycidol analysiert werden kann.

    Schematischer Aufbau CHRONECT Robotic

    Applikation Unilever – ISO 18363-3

    Die Methode AOCS Cd29a-13 wurde ursprünglich von Ermacora und Hrncirik von Unilever im Jahr 2013 publiziert. Daher auch der umgangssprachliche Name: „Unilever-Methode“.

    In dieser Methode werden die Glycidylester zu Beginn in Gegenwart von Bromid zu 3-Monobrompropan-1,2-diol-ester (3-MBPD-E) umgewandelt. Anschließend werden alle drei estergebundenen Kontaminanten unter sauren Bedingungen und erhöhter Temperatur (40 °C) von den Fettsäuren abgespalten. Die freien Fettsäuren werden in einem folgenden Schritt extrahiert und die nun freien Glycidol, 2- und 3-MCPD mit Phenylboronsäure derivatisiert. Die Derivate werden extrahiert und in ein GC-MS-System injiziert. Die entsprechenden Ionenspuren für die drei Derivate liefern dann ein Chromatogramm. Zusätzlich zeigt sich zu jedem Analyten auch ein Signal für die deuterierte Variante, welche zu Beginn als interner Standard zugegeben wird.

    Der einzige manuelle Schritt bei der Probenvorbereitung ist das Einwiegen von Fett-/Öl-Proben. Die anschließende Vorbereitung läuft vollautomatisch, inklusive der Injektion in ein GC-MS-System. Die Analyse von 2-MCPD und 3-MCPD in einer Probe kann zusammen in nur einem Durchgang erfolgen. Mehrere Proben können zeitgleich vorbereitet werden. Die vorgeschriebene Umesterungszeit von 16 Stunden kann mit dem Autosampler für anderen Probenvorbereitungsoptionen wie Standard-Verdünnungen genutzt werden.

    Applikation Zwagerman – Draft ISO 18363-4

    Bei der alkalischen Umesterung (Raumtemperatur) wird das entstehende freie 3-MCPD sehr schnell in Glycidol umgewandelt, was ohne Kompensation zu einem Fehlbefund führt.

    Bei einigen Methoden wird diese Umwandlung des Glycidols unterschiedlich kompensiert. Bei -25 °C wird sie kinetisch kontrolliert oder aber durch Zugabe eines anderen Halogenids (Natriumbromid) in einem zweiten Ansatz zurückgerechnet. Eine Alternative stellt die Zugabe eines 13C3-markierten 3-MCPD-Ester-Standards dar, womit die Konvertierung des 3-MCPD in einem Probenvorbereitungslauf direkt berücksichtigt werden kann. Jede Probe bedarf damit nur noch einer Probenvorbereitung.

    Diese modifizierte Methode wurde 2015 von Zwagerman et al. publiziert und stellt eine elegante und robuste Alternative für die Prozesskontrolle dar. Sie befindet sich aktuell im Normungsprozess und ist ebenfalls mit der CHRONECT Workstation MCPD automatisiert worden.

    Schematischer Ablauf der Reaktion

    Inbetriebnahme

    Die CHRONECT Workstations werden bei Axel Semrau vorinstalliert. Im Rahmen eines umfangreichen Factory Acceptance Tests (FAT) wird nicht nur die korrekte technische Funktion, sondern auch die analytische Leistungsfähigkeit überprüft. Dieser Probelauf wird nach der Installation im Rahmen eines Site Acceptance Tests (SAT) im Kundenlabor wiederholt. So wird die analytische Genauigkeit nachgewiesen. Das System ist sofort nach Installation einsatzbereit. Das Konzept von FAT/SAT stellt sicher, dass die Systeme direkt in den Laborablauf integriert werden und schnellstmöglich produktiv eingesetzt werden.

    Schulungs- und Wartungsangebote sichern die dauerhafte Betriebsbereitschaft und stellen auch bei Personalwechsel sicher, dass notwendiges Wissen zum Betrieb der Anlage vorhanden ist.

    Weiterführende Inhalte und Downloads

    Jede der vorgestellten Methoden hat Vor- und Nachteile. Ebenso hat jedes Labor unterschiedliche Ansprüche an die Analytik von MCPD und Glycidol in Lebensmitteln. Hier finden Sie weiterführende Inhalte zu jeder Methode.

    Produktinformation CHRONECT Workstation MCPD

    Applikationsnote DGF Fast & Clean ISO 18363-1

    Applikationsnote 3-in-1 ISO 18363-2

    Applikationsnote Unilever ISO 18363-3

    Applikationsnote Zwagerman Draft ISO 18363-4

    Gerne beraten wir Sie auch bei der Methodenwahl!

    Ein Graustufenbild von Janine Van den Haute

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    Betriebswirt (VWA) Janine Schwafertz
    Chromatographie & Automatisierung, Leitung Auftragsbearbeitung
    +49 2339 1209-57