Actuele ontwikkelingen in Dioxinen analyses met GC-MS/MS binnen de Agrofood

Transcriptie

1 Actuele ontwikkelingen in Dioxinen analyses met GC-MS/MS binnen de Agrofood Sabina Hofmeyer Analytisch Hoofdmedewerker Instrumentele chemie Qlip N.V. 1 oktober 2013

2 Onze activiteiten zijn gericht op Voedsel kwaliteit Voedsel veiligheid Voedsel samenstelling Verduurzaming

3 (melk)veehouder fabrikant producent consument

4 Activiteiten Analyse en kwaliteitsborging rauwe melk Routinelaboratorium > 14 miljoen melkmonsters Uitbetalingsonderzoek (monsters uit boerderijtanks) Melkproductieregistratie (monsters van individuele dieren) Kwaliteitscontrole van productieproces en producten Borging van productieproces en zuivelketen Chemisch Microbiologisch laboratorium (QCM) O.a. in kaas, melk, melkpoeder en zuigelingenvoeding: analyses Levering van standaard- en kalibratiemonsters en organisator rondzendonderzoek laboratoria Audits, Inspecties en Certificering Melkveebedrijven & zuivelfabrieken beoordelingen per jaar

5 QCM Laboratorium Kaas & Ondersteuning o Vet-, vocht- en zoutgehalte Natchemisch o Eiwitbepalingen volgens Kjeldahl o Vetbepalingen, o.a. volgens Röse-Gottlieb o Lactose en sacharose o ELISA bepalingen o Wateronderzoek Instrumenteel Chemisch o Diergeneesmiddelen (LC-MS/MS) o Zware metalen en mineralen (ICP-MS) o Vitaminen (in ontwikkeling) o Dioxinen, dl-pcb s, indicator PCB s (GC-MS/MS) Microbiologisch o Salmonella en Listeria o Kiemgetallen

6 Ontwikkelingen rondom ICP-MS Rauwe koemelk bestaat uit ca. 87% water, 3,5% eiwitten, 4,4% vetten, 4,5% koolhydraten en bevat mineralen en vitaminen Mineralen in melk zijn o.a. Ca, P, Zn en Mg Ontwikkelingen rondom ICP-MS Nieuwe ICP-MS vervangt. Grafietoven: zware metalen (As, Pb en Cd) Mercury analyzer: Hg ICP-OES: 9 mineralen (Ca, P, Zn, Mg, Na, K, Cu, Mn, Fe) ICP-MS ICP-MS 1000x gevoeliger dan ICP-OES Efficiënter, meer elementen in één run Huidige ontwikkeling van 13 naar meer dan 20 elementen

7 Vitaminen Onderzoek van belang in zuigelingenvoeding Huidige methodes met HPLC technieken volgens standaard richtlijnen voor individuele vitaminen (AOAC, CEN) In ontwikkeling, multicomponent analyse van vet- en water oplosbare vitamines met UPLC-MS/MS Intensity (cps) B5 B8 Retinol A B3 C Retinol-acetaat A B2 D3 B6 E K1 Retinol-palmitate A B1 Vet oplosbaar: Vitamine A, D, E en K Water oplosbaar: Vitamine B en C Time (min)

8 Dioxinen Voor onderzoek op dioxinen, dl-pcb s en indicator PCB s in melk, melkproducten en eieren heeft Qlip recentelijk de succesvolle overstap gemaakt van GC-HRMS naar GC-MS/MS Scopes Milk and Dairy Eggs GC-MS/MS analyses Dioxins, dioxin-like PCB s (indicator PCB s and organochloorpesticides) Dioxins, dioxin-like PCB s and indicator PCB s

9 Dioxinen Ontstaan bij verbranding van materialen die gechloreerde koolwaterstoffen bevatten Wordt opgeslagen in vet en komt voor in dierlijke producten (vis, vlees, eieren, melk en zuivelproducten) Onder dioxinen vallen 210 dioxinen (PCDD) en furanen (PCDF), waarvan 17 sterk toxisch Meest toxische dioxinen zijn 2,3,7,8-TCDD en 1,2,3,7,8-PeCD Dioxineachtige PCB s bevatten dezelfde toxische eigenschappen als dioxinen, waarvan PCB 126 en PCB 169 het meest toxisch

10 Dioxinen met GC-MS/MS Een interessant alternatief voor GC-HRMS: Goedkoper Robuust Grote gevoeligheid en massa selectiviteit Lage detectiegrenzen

11 Ontwikkeltraject 2010 Prestaties van de GC-MS/MS 2011 Implementatie, validatie en accreditatie van de bepaling van dioxinen en dl-pcb s in melk en zuivelproducten met GC-MS/MS 2012 Validatie en accreditatie van de bepaling van dioxinen, dl-pcb s en indicator PCB s in eieren The Committee was informed that an amendment to the Regulation (EU) 252/2012 in order to provide for performance criteria for using GCMS/MS as a confirmatory method as an Alternative for the HRGC-HRMS was discussed at the Expert Committee "POPs in Food 18 juni Het besluit 2014 GC-MS/MS in EU verordening!

12 Van GC-HRMS naar GC-MS/MS Samen met Interscience zijn de prestaties van de dioxinen bepaling met GC-MS/MS (TSQ Quantum XLS) vastgesteld: Full scan spectra Selectie van precursor ionen (m/z) MS/MS spectra bij toenemende collision energieën Selectie fragmentionen bij optimale collision energie Single Reaction Monitoring (SRM) methode

13 Validatie Validatie conform EU regelgeving: EG Verordening 1883/2006 EU Verordening 252/2012 EG Beschikking van de Commissie 2002/657 NEN 7777: Milieu en voedingsmiddelen Uitvoering: Door selectie van 20 verschillende monsters Eén eindextract verdeeld over 2 vials Parallel lopende analyses op GC-MS/MS en GC-HRMS Door een direct vergelijk tussen GC-HRMS vs GC-MS/MS Voor beoordeling gelijkwaardigheid zijn prestatiekenmerken vergeleken Prestatiekenmerken zijn getoetst aan geldende EU criteria

14 Prestatiekenmerken GC-MS/MS vs GC-HRMS Herhaalbaarheid (r) Binnenlabreproduceerbaarheid (Rw) Laboratoriummeetonzekerheid (U) Detectiegrenzen - Aantoonbaarheidsgrens (AG Rw ) - Rapportagegrens (RG) - Actiegrens/ actiedrempel Juistheid op basis van terugvinding (J) Ionratio (R) bepaald conform EG criteria 657/2002

15 Vergelijk detectiegrenzen 2,3,7,8,-TCDD 2,3,7,8,-TCDD GC-HRMS Aanwezige achtergrondruis S/N 3 GC-MS/MS Elektronische ruis? S/N? Standaard dioxinen c 0,003 ng/ml GC-HRMS Standaard dioxinen c 0,003 ng/ml GC-MS/MS

16 Additieniveau s Detectiegrens GC-MS/MS Onder de actiedrempel (EU aanbeveling 2011/516) Op normniveau (WHO-TEQ) (EU verordening 2011/1259) De totale concentratie (som) aan dioxineachtige verbindingen wordt uitgedrukt in toxiciteitequivalenten (TEQ) (WHO-TEQ) Rauwe melk en overige zuivelproducten Parameters Jaar PCDD/F No-PCB Mo-PCB PCB (totaal) PCDD/F-PCB Normniveau (pg/g vet) t/m ,0 3,0 6,0 Normniveau (pg/g vet) ,5 3,0 5,5 Actiedrempel (pg/g vet) t/m ,0 2,0 Actiedrempel (pg/g vet) ,75 2,0 Op rapportagegrens (RG) 10x normniveau, RG AG Rw Detectiegrens op aantoonbaarheidsgrens, AG Rw = 3*s Rw

17 GC-MS/MS vs GC-HRMS rapportagegrens WHO-TEQ PCDD/F-PCB in ,0 pg/g vet, nu 5,5 pg/g vet Rapportagegrens 10x normniveau (WHO-TEQ): 0,6 pg/g vet WHO-PCDD/F-PCB-TEQ 0,70 1,00 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 c o n c e n tr a tie (p g /g v e t) 0,80 0,60 0,40 0,20 GC-HRMS GC-MS/MS 0,00 0,10 0,00 boter melk room melk GC-HRMS GC-MS/MS volle melkpoeder melk volle melkpoeder melk kaas boter kaas melk melk kaas volle melkpoeder boter melk concentratie (pg/g vet)

18 Juistheid GC-MS/MS vs GC-HRMS Juistheid op basis van terugvinding in melk en zuivelproducten Vergelijking m.b.v. de T-toets van gehalten rond normniveau (WHO-TEQ) Melk (n = 8) PCDD/F No-PCB Mo-PCB PCB (totaal) PCB-PCDD/F HRMS MS/MS HRMS MS/MS HRMS MS/MS HRMS MS/MS HRMS MS/MS Gemiddelde (pg/g vet) 3,42 3,46 2,51 2,44 0,84 0,86 3,36 3,30 6,78 6,75 Juistheid MS/MS t.o.v. HRMS (%) Significant verschil Nee Nee Nee Nee Nee Zuivelproducten (n = 11) PCDD/F No-PCB Mo-PCB PCB (totaal) PCB-PCDD/F HRMS MS/MS HRMS MS/MS HRMS MS/MS HRMS MS/MS HRMS MS/MS Gemiddelde (pg/g vet) 3,47 3,36 2,43 2,56 0,84 0,88 3,28 3,44 6,75 6,80 Juistheid MS/MS t.o.v. HRMS (%) Significant verschil Nee Nee Nee Nee Nee

19 Ionratio (R) Voor de juiste kwantificering en identificatie GC-HRMS: isotoopratio mag niet meer afwijken dan 15%, EPA1613 GC-MS/MS: ionratio bepaald conform EG beschikking 2002/657 4 identificatiepunten: 2 geselecteerde precursor-ionen met elk 1 dochterion óf 1 precursor-ion met 2 dochterionen Piekopperv lakte Confirming piek (m/z) Ionratio (R) = 100% Piekopperv lakte Quantifier piek (m/z) EG criteria 2002/657 voor maximaal toegestane afwijking in ionratio ( R) Ionratio (R) Toegestane relatieve afwijking ( R) R > 50% 20% 20% < R 50% 25% 10% < R 20% 30% R 10% 50%

20 Identificatie 1,2,3,7,8-PeCDD Door selectie van 2 precursor-ionen, elk met 1 dochterion Toevoeging op 0,5*TEQ 0,5 pg/g vet 1,2,3,7,8-PeCDD aan boter Gemiddelde ionratio in standaard is 53%, relatieve afwijking is 20% Ionratio 1,2,3,7,8-PeCDD is 54% Géén interferentie op 0,5*TEQ niveau Quantifier piek > m/z Confirming piek > m/z

21 Conclusie GC-MS/MS vs HRMS GC-MS/MS is geschikt als: Screeningstechniek Voor het aantonen van verdachte monsters met gehalten actiedrempel (EU aanbeveling 2011/516) Bevestigingstechniek Voor identificeren en nauwkeurig kwantificeren van doelstoffen Gelijkwaardigheid van de GC-MS/MS vs GC-HRMS is aangetoond Voldoet aan de criteria uit EU verordening 252/2012 met uitzondering van de detector, MS/MS i.p.v. HRMS Opmerking: goede sample prep is wel een vereiste

22 Samenvatting Zware metalen en mineralen met ICP-MS Geschikt voor analyse > 20 elementen in één run Efficiënt en grote gevoeligheid Vitaminen met UPLC-MS/MS Multicomponent analyse voor alle vet- en water oplosbare vitamines is mogelijk Snel en eenvoudig Dioxinen met GC-MS/MS Geschikt alternatief voor GC-HRMS Voor screening en bevestiging Vanaf 2014 ook in geldende EU verordening Een goedkopere en robuuste techniek Ook geschikt voor multicomponent analyses als pesticiden

23