Gıda ve Yem Numunelerinde Dioksinlerin ve PCB’lerin Mikrodalga Ekstraksiyonu

Dioksinler ve Poliklorlu Bifeniller (PCB’ler) Stockholm Sözleşmesi kapsamında yer alan toksik ve kalıcı moleküllerdir ve çeşitli hükümetler gıda örneklerinde analiz edilmelerini talep etmektedir. Mikrodalga destekli solvent ekstraksiyonu, çeşitli resmi yöntemlerde uygulanan köklü bir numune hazırlama tekniğidir. Milestone’un fastEX-24 eT rotor ve tek kullanımlık cam vial ile donatılmış ETHOS X cihazı, bu çalışmada Twisselmann ekstraksiyonuna kıyasla dioksin ve PCB ekstraksiyonundaki etkinliğini kanıtlamak için kullanılmıştır.

Giriş

Dioksinler ve poliklorlu bifeniller (PCB’ler) çevrede kalıcı olan ve besin zincirinde biriken toksik kimyasallardır.PCB’ler çeşitli endüstrilerde tutkallara, boyalara ve inşaat malzemelerine katkı maddesi olarak, transformatörlerde soğutucu ve yağlayıcı olarak, kondansatörlerde dielektrik sıvı olarak, hidrolik sıvı olarak ve ısı transfer ortamında yaygın bir şekilde kullanılmıştır. Dioksinlerin teknolojik veya başka bir kullanımı yoktur, ancak istenmeyen ve genellikle kaçınılmaz yan ürünler olarak çeşitli termal ve endüstriyel süreçlerde üretilirler. Bu maddelere uzun süreli maruziyet kansere neden olabilir1. Ayrıca, sinir, bağışıklık ve endokrin sistemleri üzerinde bir dizi olumsuz etki göstermişler ve üreme fonksiyonunu bozmuşlardır. Kalıcılıkları ve gıda zincirinde, özellikle de hayvansal yağlarda birikmeleri, bu nedenle bazı güvenlik endişelerine neden olmaya devam etmektedir. Toksisiteleri ve kalıcılıkları nedeniyle dioksinler ve PCB’ler Stockholm Sözleşmesi kapsamındaki KOK’lar (Kalıcı Organik Kirleticiler) listesinde yer almaktadır2.Dioksinler, ortak bir AB-Çin Gıda Güvenliği Kontrol Sistemi için gerekli temel bileşenleri oluşturacak bir proje olan EUCHINA-SAFE’de yer alan analitlerden biridir3.Mikrodalga Destekli Solvent Ekstraksiyonu (MAE), azaltılmış solvent hacmi ve süresi ile ekstraksiyona olanak tanıyan iyi bilinen bir numune hazırlama tekniğidir. Bu uygulama notu, gıda numunelerinden dioksinlerin ve öncelikli poliklorlubifenillerin ekstraksiyonu için bir kılavuz niteliğindedir. Bu çalışmada MASE’in etkinliği geleneksel Twisselmann ekstraksiyonu ile karşılaştırılmıştır.

Deney Araçları

• Milestone’un karıştırma motorlu ETHOS X modeli.
• fastEX-24 eT rotor. 4- 100 mL’lik tek kullanımlık cam şişeler.
• SFS-24 (Eşzamanlı Filtrasyon Sistemi).
• Saflaştırma Sistemi.

Şekil 1 – Milestone fastex-24 eT’li ETHOS X (sağda) ve SFS-24 filtreleme sistemi (solda).

Standartlar ve Reaktiler

Standartlar, taşıyıcılar ve 13C etiketli iç standartlar Sigma Aldrich tarafından satın alınmıştır. Sınıf çözücü pestisit kullanılmıştır. Temizleme prosedüründe susuz sodyum sülfat, silika jel (130°C’de en az 16 saat aktive edilmiş) ve cam yünü veya kâğıt filtre kullanılmıştır.

Numuneler

Karşılaştırmalı çalışma için dioksin ve PCB’lerin belirlenmesi amacıyla bir yabani somon balığı örneği (6-11 Kg) kullanılmıştır. Mikrodalga ekstraksiyonunun etkinliğini sağlamak için 2020 Gıdalardaki KOK’lar Üzerine Laboratuvarlar Arası Karşılaştırma (NIPH Norveç Halk Sağlığı Enstitüsü) çalışmasından iki örnek daha analiz edilmiştir.

Numune Hazırlama

Örnekler dondurularak kurutulmuş ve homojenize edilmiştir. 10 g örnek hem MAE hem de Twisselmann ekstraksiyonu ile ekstrakte edilmiştir.

Twisselmann Ekstraksiyonu

10 g numune selülozetimble içine tartılmıştır. Çözücü ilavesinden hemen önce numunelere bir miktar dahili standart çözeltisi eklenmiştir. Ekstraksiyon 6 saat boyunca heksan/IPA (2:1) ile gerçekleştirilmiştir.

Mikrodalga Ekstraksiyonu

Örnek doğrudan fastEX-24 eT rotorun 100 mL’lik tek kullanımlık cam şişesine tartılmıştır. Ekstraksiyon karışımı olarak 30 mL hekzan/IPA (2:1) kullanılmış ve bir karıştırma çubuğu eklenmiştir. Çözücü ilavesinden hemen önce numunelere dahili standart çözeltiden bir alikot eklenmiş, ardından cam şişeler kabın içine kapatılmıştır (otomatik kapatma aracı mevcuttur). Ekstraksiyon etkinliğini sağlamak için karıştırma motoru kullanılmıştır.

Tablo 1 – Mikrodalga Programı

Şekil 2 – Mikrodalga çalışma profili

Temizleme ve Konsantrasyon

Ekstraksiyondan sonra numunelermilestone SFS-24 eşzamanlı filtrasyon sistemi ile susuz sodyum sülfat kullanılarak filtrelenmiştir. Şişeler ilave çözücü alikotları ile durulandı. SFS-24, farklı filtre türleriyle 24 numunenin aynı anda filtrelenmesine olanak tanır. Ekstraktlar ve durulama çözeltisi birlikte toplanmıştır. Ekstrakt daha sonra nitrojen akışı ile konsantre edilmiş ve bir saflaştırma sistemi ile saflaştırılmıştır.

Analitik Kondisyonlar

Dioksin Analizi:

• Cihaz: GC-HRMS
• Column: Restek Dioksin-2, 60, 0,25, 0,25
• Saflaştırma sistemi Giriş: 100 C (GerstelCIS4 ile büyük hacimli enjeksiyon). 330 CP’ye yükseltildi
• Program:

Tablo 2 – Sıcaklık programı

PCB Analizi:

• Cihaz: GC-MS
• Column: Restek Dioksin-2, 60, 0,25, 0,25
• Saflaştırma sistemi Giriş: 100 C (GerstelCIS4 ile büyük hacimli enjeksiyon). 330 CP’ye yükseltildi
• Program:

Tablo 3 – Sıcaklık programı

Sonuç ve Tartışma

Somon numunesinden elde edilen dioksin ve furan sonuçları Tablo 4’te gösterilmektedir. Hem Mikrodalga ekstraksiyonu hem de Twisselmann ekstraksiyonu için analit konsantrasyonları rapor edilmiştir. Sonuçlar çalışılan tüm bileşikler için iyi bir uyum göstermiştir.

Tablo 4 – Dioksin ve furan ekstraksiyonundan elde edilen sonuçlar

Somon örneklerinden elde edilen PCB sonuçları Tablo 5’te gösterilmektedir. Hem Mikrodalga ekstraksiyonu hem de Twisselmann ekstraksiyonu için analit konsantrasyonları rapor edilmiştir. Sonuçlar iyi bir uyum içindeydi.

Tablo 5 – PCB ekstraksiyonundan elde edilen sonuçlar

Gıdalardaki KOK’lara ilişkin Laboratuvarlar Arası Karşılaştırma 2020 (NIPH – Norveç Halk Sağlığı Enstitüsü) somon numunesi ekstraksiyonu sonuçları tablo 6’da gösterilmektedir.

Tablo 6 – NIPH somonlarından PCB geri kazanımı.

*Bu bileşikler için onaylı değer, kullanılan analitik tekniğin raporlama limitinin altında kalmıştır.

Gıdalardaki KOK’lara ilişkin Laboratuvarlar Arası Karşılaştırma 2020 (NIPH – Norveç Halk Sağlığı Enstitüsü) NIPH’den alınan somon numunesinin sonuçları tablo 7’de gösterilmektedir.

Tablo 7 – NIPH somonundan dioksin geri kazanımı.

*Bu bileşikler için onaylı değer, kullanılan analitik tekniğin raporlama limitinin altında kalmıştır.

Sonuç

Sonuçlar, dioksin ve PCB ekstraksiyonu için FastEX-24 eT rotorlu ETHOSX’in verimliliğini göstermektedir. Ekstraksiyon verimliliği iyiydi, yüksek geri kazanım oranı ile kanıtlandı. Twisselmann ekstraksiyonu ve MAE arasındaki karşılaştırma, mikrodalga ekstraksiyonunun etkinliğini göstermektedir. Mükemmel ekstraksiyon performansı, NIPH’den alınan laboratuvarlar arası örneklerin analizi ile de doğrulanmıştır. FastEX-24 eT’li ETHOS X, sadece 50 dakika içinde (soğutma adımı dahil) 24 numuneye kadar eşzamanlı solvent ekstraksiyonu sağlar. Bu da 8 saatlik iş gününde 200’den fazla numunenin ekstrakte edilebileceği anlamına gelir.

Ucuz tek kullanımlık cam şişelerin kullanımı sayesinde kontaminasyon, hafıza etkileri ve temizlik tamamen ortadan kaldırılmıştır. Temassız sıcaklık kontrolünün kullanılması, Resmi Yöntemlerle tam uyumluluk için yüksek tekrarlanabilirlik ve hedef analitlerin tam geri kazanımını sağlar. Benzersiz tasarımı sayesinde FastEX-24, katı atıklar ve plastikler gibi zor örneklere de kolayca uygulanır.ETHOS X, diğer tüm ekstraksiyon tekniklerine kıyasla en düşük solvent kullanımı ve önemli bir süre ile ekstraktlar sağlar.ETHOS X, tüm benzersiz özellikleriyle çevre laboratuvarlarının ihtiyaçlarını tam olarak karşılar.

Referanslar: MILESTONE SRL