Väriaineiden määritys elintarvikkeista LC-MS/MS-tekniikalla

Abstract

Opinnäytetyö tehtiin Tullilaboratorion Yleinen kemia 1 -osastolla Espoossa. Työn tarkoituksena oli kehittää eteenpäin uutta LC-MS/MS-menetelmää väriaineiden analysoimiseksi elintarvikkeista. Työssä validoitiin menetelmää virvoitusjuomamatriisille sekä kehitettiin näytteenkäsittelyä erityisesti vesiliukoisille värianalyyteille maustematriisista. Analyyttejä menetelmässä oli yhteensä 37, joista osa oli elintarvikevärejä ja osa elintarvikekäytössä kiellettyjä väriaineita.

Virvoitusjuomamatriisin näytteenkäsittelyyn käytettiin SPE-uuttoa ja maustematriisille käytettiin sekä asetonitriili- että vesiuuttoa. Vesiuutossa oli DNA:n puhdistamisessa käytettäviä mikrosentrifugisuodattimia, jotta mausteaines saataisiin poistettua liuoksesta. Analysointiin käytettiin Watersin UPLC-MS/MS-laitetta. Kolonnina oli Watersin UPLC C-18-kolonnia. Massaspektrometrillä käytettiin sähkösumutusionisaatiota (ESI+/ESI-) sekä usean reaktion seurantaa (MRM).

"Heikkoja" eli pienen vasteen antavia analyyttejä olivat lähinnä vesiliukoiset yhdisteet. "Vahvoja" eli suuren vasteen antavia analyyttejä olivat rasvaliukoiset. "Heikkojen" analyyttien mittausalue oli suurimmalle osalle 0,05 - 2 mg/kg ja "vahvojen" analyyttien 0,01 - 0,2 mg/kg. Virvoitusjuomamatriisin todettiin vaikuttavan joidenkin analyyttien lineaarisuuteen heikentävästi. Virvoitusjuomamatriisissa määritysrajaksi saatiin analyytistä riippuen 0,05 - 1 mg/kg. Saannot määritysrajatesteissä olivat väliltä 20 - 116 %. Tarkkuustesteillä suhteellinen keskihajonta näytteiden välillä oli 1 - 89 % ja saannot olivat välillä 8 - 166 %. Analyysin onnistuminen vaihteli paljon eri analyyteillä.

Menetelmä saatiin toimimaan lähes kaikkien analyyttien osalta, mutta vaatii vielä kehittämistä. Maustematriisin uutteiden yhdistelmällä saatiin analysoitua kaikki analyytit lukuun ottamatta kahta elintarvikeväriä. Virvoitusjuomamatriisilla saatiin pääsääntöisesti kaikki vesiliukoiset väriaineet analysoitua.

This thesis was made in the Department of Common Chemistry 1 in the Finnish Customs Laboratory in Espoo. The purpose of this thesis was to develop a new LC-MS/MS method for determining colorants from foodstuffs. The method was validated for a soft drink matrix, and the sample preparation of the spice matrix was developed especially for water-soluble colorants. There were 37 different colorants included in the method; some of them were food colorants, while others were colorants which are illegal to use in foodstuffs.

Soft drink samples were prepared with SPE, and spice samples were prepared with acetonitrile and water extraction. Microcentrifuge filters, which are normally used for DNA purification, were used to filter spice samples to remove spice matter from the solution. For analyzing the samples a Waters UPLC-MS/MS and a Waters UPLC C-18 column were used. Mass spectrometry was used with electrospray ionization (ESI+/ESI-) and multiple reaction monitoring (MRM).

"Weak" colorants, i.e. analytes with a low response, were primarily water-soluble compounds. "Strong" colorants, i.e. analytes with a high response, were fat-soluble compounds. For the majority of weak colorants, the measuring range was 0.05 - 2 mg/kg, while that of strong colorants was 0.01 - 0.2 mg/kg. The soft drink matrix affected linearity negatively. For soft drink matrix, the limit of quantification was between 0.05 mg/kg and 1 mg/kg. Yields for LOQ tests were between 20 - 116 %. Relative standard deviation for accuracy was between 1 - 89 %, and yields were between 8 - 166 %. Success of the analysis varied according to different analytes.

The method was successfully functional with almost all of the analytes, but still needs further development. All of the analytes could be analyzed by combining the extracts of the spice matrix, except for two food colorants. Primarily, all the water-soluble colorants could be analyzed from soft drink matrix.