Esikäsittelymenetelmän kehitys- ja validointi liha- ja kalatuotteiden PAH-määritykseen GC-MS -laitteella

Abstract

Opinnäytetyö tehtiin KVVY Tutkimus Oy:n orgaanisen kemian osastolla. Elintarvikemääritysten kysyntä oli kasvanut, joten osaston suunnitelmissa oli laajentaa PAH-yhdisteiden tutkimuksia elintarvikenäytteisiin. Tavoitteena oli kehittää ja validoida laboratorion tarpeita vastaava esikäsittelymenetelmä PAH-yhdisteiden määritykseen elintarvikenäytteistä. Tarkoituksena oli käyttää näytteiden esikäsittelyyn standardisoituja menetelmiä yksinkertaisempaa ja nopeampaa QuEChERS -menetelmää. Näytteiden esikäsittely suoritettiin tarkoitukseen sopivalla kaupallisella QuEChERS -analyysipakkauksella ja näytteiden analysointi tapahtui GC-MS -yhdistelmälaitteella. Menetelmänkehityksessä keskityttiin elintarvikkeista liha- ja kalatuotteisiin.

Menetelmänkehityksessä saatiin kehitettyä menetelmä lihamatriisille, mutta ei kalamatriisille, joka sisälsi esikäsittelystä huolimatta huomattavan määrän taustan häiriöitä, kuten rasvaa ja pigmenttejä. Lihamatriisille kehitetyn esikäsittelymenetelmän toimivuutta arvioitiin validoinnin avulla ja tulokset olivat lupaavia. QuEChERS -menetelmällä onnistuttiin uuttamaan halutut PAH-yhdisteet näytteestä, mutta ei täysin ilman taustan häiriöitä. Saantokokeilla saatiin kuitenkin lähellä todellista arvoa olevia tuloksia hyväksytyllä mittausepävarmuuden tasolla. Validointi jouduttiin kuitenkin keskeyttämään, sillä etenkin kolonni ja myös muut GC-MS laitteen osat kontaminoituivat määrityksissä pahasti, luultavasti näyteuutteeseen jääneen rasvan vuoksi. Laitteella tämä huomattiin piikkien häntimisenä, levenemisenä ja suurina koon vaihteluina. Lupaavista tuloksista huolimatta laboratorion käyttöön ei saatu käyttökelpoista menetelmää elintarvikematriisien PAH-yhdisteiden analysointiin. Laboratorion on kuitenkin helpompi jatkaa menetelmänkehitystä tehtyjen kokeilujen ja kehitysehdotusten perusteella.

Kehitettyä menetelmää ei olisi voitu sellaisenaan ottaa käyttöön, sillä suuri epäpuhtauksien määrä vaikuttaa laitteen toimintakykyyn. Menetelmän parantamiseksi puhdistusvaihetta tulisi tehostaa sekä liha- että kalamatriisin kohdalla rasvan ja pigmenttien poiston osalta. Puhdistusvaihetta voidaan tehostaa esimerkiksi lisäämällä häiriötekijöitä poistavien sorbenttien määrää, vaihtamalla tehokkaampaan sorbenttiin, vaihtamalla käytettyä liuotinta ja jäädyttämällä näyteuute ylimääräisen rasvan poistamiseksi liuottimesta.

The thesis was carried out in the organic chemistry department of KVVY Tutkimus Oy. The department had methods for the determination of PAHs in water and solid environmental samples. Demand for food assays had increased, so the department planned for expanding research of PAH compounds into food samples.

The purpose of this thesis was to develop and validate a pretreatment method that also meets the laboratory’s needs. The aim was to develop an easier and faster pretreatment method using the QuEChERS method instead of slower standardized methods. A suitable QuEChERS assay kit was used and the samples were analyzed with a GC-MS instrument. The method development focused mainly on meat and fish products.

The method development step provided a method for the meat matrix, but not for the fish matrix which contained a considerable amount of background interferences. The developed method was tested by validation and the results were promising. The QuEChERS method successfully separated PAHs from the sample, but not without background interferences. Recovery tests showed results near the true value at an acceptable level of uncertainty. However, the validation had to be interrupted, because the GC-MS instrument was contaminated in the assays due to the fatness of the sample. This showed as noticed as tailing, widening and significant variation in the peaks. Despite promising results, a usable method for analyzing PAHs in food matrices could not be created.

As a conclusion the developed method could not have been used as such. To improve the fat and pigment removal in the purification step, there are possibilities such as increasing the amount of sorbents absorbing interferences, switching to a more efficient sorbent, changing the solvent used, and freezing sample extract to remove excess fat from the solvent.