Menetelmän kehitys ja validointi furaaniyhdisteiden kvantitointiin

Abstract

Tämä opinnäytetyö suoritettiin Eviralle tarkoituksena modernisoida furaaniyhdisteiden tutkimus nykyaikaiselle tasolle sekä nopeuttaa useiden peräkkäisten analyysien suoritusta. Furaaniyhdisteet sisältävät tässä yhteydessä furaanin itsensä lisäksi kaksi monometyylifuraania sekä kaksi dimetyylifuraania. Menetelmä on staattisen headspace-kaasukromatografiamassaspektrometrian sovellus, näytteenkäsittelyn yksinkertaisuuden ja nopeuden vuoksi sekä itse analyysien korkean automaatioasteen takia. Työn puitteissa modulaarista laitteistoa muokattiin ja sen soveltuvuutta sekä tarvittavia ajoasetuksia testattiin ja säädettiin. Lisäksi työn validointiin tarvittavaa aineistoa hankittiin mm. saantokokeilla.

Furaaniyhdisteiden tutkimus on herättänyt mielenkiintoa sitä myöten, kun sen pitoisuuksia eri ruokavalmisteissa on mitattu ja sen terveydelle haitallisia vaikutuksia on tutkittu. Furaaniyhdisteitä voi syntyä käytännössä kaikessa ruoka-aineiden kuumentamisessa, ja siksikin furaaniyhdisteille altistumista on syytä kartoittaa kansanterveydellisin perustein. Tämän työn keskeiseksi tutkittavaksi matriisiksi valikoituivat sekä valmistettu suodatinkahvi että kahvijauhe itsessään. Aiempien tutkimusten mukaan kahvi aiheuttaa tilastollisesti jopa kaksinkertaisen furaaniyhdisteiden päivittäisen saannin kahvinjuojien osalta. Menetelmää on kuitenkin kehitetty laajalle mittausalueelle, sillä sitä on tarkoitus käyttää muidenkin ruoka-aineiden analysointiin.

Menetelmän kehityksen katsotaan onnistuneen ja validointiin tarvittava aineisto saatiin kerättyä. Kahvijauheen pitoisuuden oikeellisuutta tutkittiin mm. vertaamalla mitattua furaanin pitoisuutta Fapasin ulkoiseen varmennettuun vertailumateriaaliin ja tulokseksi saatiin 100,84 %. Lisäksi määriteltiin menetelmän spesifisyys olevan Euroopan komission ohjeistuksen mukainen. Toistettavuus, uusittavuus, havaitsemis- ja määritysrajat sekä mittausalue ja lineaarisuus puolestaan määriteltiin Eviran ohjeistuksen mukaisesti. Kaikilla osa-alueilla saatiin tyydyttäviä tuloksia.

Edellä mainittujen asioiden lisäksi analysoitiin kaupallisen valmistajan kolmen eri paahtoasteen kahveja ja verrattiin siten paahtoasteen merkitystä furaaniyhdisteiden määrään. Paahtoasteella näyttää työn tuloksien perusteella olevan merkittävää positiivista korrelaatiota jokaisen mitatun furaaniyhdisteen pitoisuuden kanssa.

This thesis study was carried out in order to modernize analyzing methods for furan compounds used by Evira and to speed up the analysis time for consecutive analyses. Furan compounds in this research included furan itself, two monomethylfurans and two dimethylfurans. Method used was an application of static headspace-gas-chromatography-massspectrometry because of the simplicity and speed of sample preparation and for its high degree of automatization. In this work a modular sample handler was modified, its suitability and parameters were tested and adjusted. Furthermore, the data needed for the validation of the method was acquired, for example, via recovery tests.

Research of furan compounds has become more relevant topic as the concentrations of those compounds have been measured from food products and adverse health effects have been discovered. Furan compounds can be formed whenever food ingredients are heated and therefore it is imperative to research how severely people are subjected to these compounds. Two matrices chosen for this work are filtered drip coffee and ground coffee. According to earlier research, statistically coffee users get twice the dosage of furan compounds compared to non-coffee drinkers. A method was developed using a large scale of concentrations, as it is meant to be used with other food substances later.

Development of the method is considered a success and data needed for the validation was produced. Validity of ground coffee was examined, among other methods, by comparing analysis results with external certified reference material provided by Fapas and result was 100,84 % validity. Furthermore, specificity of the method was defined to be in in the range provided by European Commissions guidelines. Repeatability, reproducibility, limits of detection and quantification, area of measurement and linearity were calculated in accordance to Evira guidelines. All parts of the validation yielded satisfactory results.

Additionally, three differently roasted ground coffees from the same label and manufacturer, were analyzed, and results were then compared with the degree of roasting. The said degree seems to have remarkably positive correlation with every measured concentrations of furan compounds.