Dioxinen analyses met GC-MS/MS

Actuele ontwikkelingen in
“Dioxinen analyses met GC-MS/MS”
binnen de Agrofood
Sabina Hofmeyer
Analytisch Hoofdmedewerker Instrumentele chemie
Qlip N.V.
1 oktober 2013
Onze activiteiten zijn gericht op…
Voedsel
kwaliteit
Voedsel
veiligheid
Voedsel
samenstelling
Verduurzaming
(melk)veehouder
fabrikant
producent
consument
Activiteiten
Analyse en kwaliteitsborging
rauwe melk
Kwaliteitscontrole van
productieproces en producten
Borging van productieproces
en zuivelketen
•
Routinelaboratorium > 14 miljoen melkmonsters
– Uitbetalingsonderzoek (monsters uit boerderijtanks)
– Melkproductieregistratie (monsters van individuele dieren)
•
Chemisch Microbiologisch laboratorium (QCM)
– O.a. in kaas, melk, melkpoeder en zuigelingenvoeding:
400.000 analyses
– Levering van standaard- en kalibratiemonsters
en organisator rondzendonderzoek laboratoria
•
Audits, Inspecties en Certificering
– Melkveebedrijven & zuivelfabrieken
– 10.000 beoordelingen per jaar
QCM Laboratorium
•
Kaas & Ondersteuning
o
•
Natchemisch
o
o
o
o
o
•
Vet-, vocht- en zoutgehalte
Eiwitbepalingen volgens Kjeldahl
Vetbepalingen, o.a. volgens Röse-Gottlieb
Lactose en sacharose
ELISA bepalingen
Wateronderzoek
Instrumenteel Chemisch
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)
o
•
Microbiologisch
o
o
Salmonella en Listeria
Kiemgetallen
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
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
B6
C
A
B2
D3
K1
A
Time (min)
Retinol-palmitate
Retinol
B5
B3
Retinol-acetaat
Intensity (cps)
B8
Vet oplosbaar:
E
A
B1
Vitamine A, D, E en K
Water oplosbaar:
Vitamine B en C
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
GC-MS/MS analyses
Milk and Dairy
Dioxins, dioxin-like PCB’s (indicator PCB’s and organochloorpesticides)
Eggs
Dioxins, dioxin-like PCB’s and indicator PCB’s
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
Dioxinen met GC-MS/MS
Een interessant alternatief voor GC-HRMS:
• Goedkoper
• Robuust
• Grote gevoeligheid en massa selectiviteit
• Lage detectiegrenzen
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 2012
•
2013 Het besluit
•
2014 GC-MS/MS in EU verordening!
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
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
Prestatiekenmerken
GC-MS/MS vs GC-HRMS
Herhaalbaarheid (r)
• Binnenlabreproduceerbaarheid (Rw)
• Laboratoriummeetonzekerheid (U)
• Detectiegrenzen
•
- Aantoonbaarheidsgrens (AGRw)
- Rapportagegrens (RG)
- Actiegrens/ actiedrempel
Juistheid op basis van terugvinding (J)
• Ionratio (R) bepaald conform EG criteria 657/2002
•
Vergelijk detectiegrenzen
2,3,7,8,-TCDD
2,3,7,8,-TCDD
GC-HRMS
Aanwezige
achtergrondruis
S/N ≥ 3
Standaard dioxinen c 0,003 ng/ml GC-HRMS
GC-MS/MS
Elektronische ruis ?
S/N …?
Standaard dioxinen c 0,003 ng/ml GC-MS/MS
Detectiegrens GC-MS/MS
Additieniveau’s
•
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 2011
3,0
…
…
3,0
6,0
Normniveau (pg/g vet)
2012
2,5
…
…
3,0
5,5
Actiedrempel (pg/g vet)
t/m 2011
2,0
…
…
2,0
…
Actiedrempel (pg/g vet)
2012
1,75
…
…
2,0
…
•
Op rapportagegrens (RG) 10x ≤ normniveau, RG ≥ AGRw
•
Detectiegrens op aantoonbaarheidsgrens, AGRw= 3*sRw
GC-MS/MS vs GC-HRMS
rapportagegrens
WHO-TEQ PCDD/F-PCB in 2011 6,0 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
0,80
0,60
0,40
0,20
GC-HRMS
GC-MS/MS
c o n c e n tr a tie (p g /g v e t)
0,60
0,50
0,40
0,30
0,20
0,00
ka
as
m
el
kp
oe
de
r
bo
te
r
m
elk
lle
elk
vo
m
elk
m
as
ka
te
r
bo
as
ka
om
m
elk
m
el
kp
oe
de
r
vo
lle
m
e
m
lk
el
kp
oe
de
r
m
elk
lle
vo
ro
elk
m
te
r
0,10
bo
concentratie (pg/g vet)
1,00
0,00
GC-HRMS
GC-MS/MS
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)
PCDD/F
No-PCB
Mo-PCB
PCB (totaal)
PCB-PCDD/F
Melk (n = 8)
Gemiddelde (pg/g vet)
HRMS
MS/MS
HRMS
MS/MS
HRMS
MS/MS
HRMS
MS/MS
HRMS
MS/MS
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 (%)
101
97
102
98
100
Significant verschil
Nee
Nee
Nee
Nee
Nee
PCDD/F
No-PCB
Mo-PCB
PCB (totaal)
PCB-PCDD/F
Zuivelproducten (n = 11)
Gemiddelde (pg/g vet)
HRMS
MS/MS
HRMS
MS/MS
HRMS
MS/MS
HRMS
MS/MS
HRMS
MS/MS
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 (%)
97
94
98
95
96
Significant verschil
Nee
Nee
Nee
Nee
Nee
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
•
Ionratio (R) =
Piekopperv lakte Confir ming piek (m/z)
× 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%
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
355.90 > 292.90 m/z
Confirming piek
357.90 > 294.9 m/z
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
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