Melamine in levensmiddelen: van de crisis tot de accreditatie

Melamine in levensmiddelen: van de crisis
tot de accreditatie
Vervalste melk
Zes kinderen dood en bijna driehonderdduizend ziek als gevolg van inname van met melamine verontreinigde
zuigelingenvoeding in China. Dat was het begin van een schandaal dat uitdeinde naar andere uit China afkomstige levensmiddelen, zoals eipoeder, ammoniumcarbonaat (een rijsmiddel), oploskoffie en zelfs diervoeders. In
zuigelingenvoeding werden soms gehalten tot 2563 mg/kg aangetroffen.
Melamine is geen proteïne
Melamine is een synthetisch product dat niet spontaan voorkomt in het milieu en in biologische weefsels. Het
was oorspronkelijk bedoeld als meststof en als bron van niet-eiwithoudende stikstof voor dieren. Vanwege de te
langzame hydrolyse werd naderhand afgezien van beide toepassingen. Melamine werd echter met veel succes
toegepast in de industrie, bijvoorbeeld in de productie van harsen voor plastic en schuim, maar ook als schoonmaakmiddel of als brandwerend middel.
Frauduleus gebruik ervan in de landbouw en de voeding heeft te maken met het hoge stikstofgehalte (66 % in de
massa) ervan. Door melamine toe te voegen kan men zo ofwel het ‘eiwitgehalte’ en daardoor de verkoopprijs van
het product kunstmatig verhogen ofwel verdunning van het basisproduct wegwerken. De standaardkwaliteitsproeven, Kjeldahl et Dumas, maken immers geen onderscheid tussen melamine en eiwitten omdat daarbij alleen
de totale stikstof wordt gemeten. Levensmiddelenfraude bestaat al zo lang als levensmiddelen worden verhandeld en komt geregeld voor. Door de globalisering van de economie krijgt dat probleem echter een nieuwe dimensie: verontreinigde levensmiddelen kunnen zeer snel overal ter wereld opduiken. De Europese landen voeren
dan wel geen melk in vanuit China maar wel een groot aantal verwerkte producten die melk bevatten, bijvoorbeeld koekjes en snoepgoed, en zeker niet te vergeten: ook grondstoffen voor de diervoeding. De Europese Unie
moest snel reageren om de veiligheid van de in Europa verkochte producten te garanderen. Er werd daartoe een
beschikking aangenomen (2008/921/EG) en er werd een interlaboratoriumproef georganiseerd om de prestaties
van de laboratoria te kunnen meten.
Analytiek
Binnen die nieuwe wetgeving ontwikkelde het Wetenschappelijk
Instituut voor de Volksgezondheid een methode voor het bepalen
van melamine in melk, melkpoeder, melkproducten, snoepgoed
en meel van plantaardige oorsprong. Het voordeel van de ontwikkelde methode is dat ze eenvoudig uitvoerbaar is en dat een groot
aantal monsters snel kunnen worden verwerkt.
Extractie
In deze stap wordt de melamine uit de matrix geëxtraheerd bij
middel van een gepast oplosmiddel. Er wordt een mengsel van
water en acetonitril gebruikt dat een dubbele functie heeft: water
kan de melamine oplossen en acetonitril kan de eiwitten, die de
analyse hinderen, doen neerslaan. Via ultrasone extractie wordt de
overdrachtkinetica versneld door verhoging van de diffusie van de
melamine naar het oplosmiddel. Die stap is vooral belangrijk voor
vaste matrices en om voor alle betreffende matrices een eenvormig testprotocol te kunnen toepassen.
18
Voorzuivering
In dit stadium van de analyse bevat het ruwe extract weliswaar de melamine maar ook gelijktijdig daarmee geëxtraheerde interferenties die problemen met de herhaalbaarheid kunnen veroorzaken. Er werden twee methoden
toegepast om dat probleem op te lossen. Bij de eerste werd een vloeistof-vloeistof extractie toegepast op de
vetresiduen met dichloormethaan waarmee boven de organische fase een waterige fase kan worden verkregen.
De tweede methode bestaat uit het verdunnen van het gezuiverde extract met water (factor 5). Met die techniek kunnen de hydrofiele interferenties worden verdund die worden geëxtraheerd uit matrices zoals zouten en
suikers.
Meting : scheiding en detectie
Er werd meteen voor vloeistofchromatografie (LC) gekozen om de bij de gaschromatografie horende lastige fase
van derivatisering te vermijden. Bovendien is hydrofiele interactiechromatografie (HILIC) vanwege de polariteit
bijzonder interessant voor melamine.
Omdat isotopische standaarden beschikbaar zijn moet de techniek van kwantificering door isotopenverdunning absoluut worden toegepast. Die biedt heel wat voordelen, zoals correcte terugvindingspercentages, een
betere juistheid en vooral compensatie voor de talrijke fysische of chemische interferenties (matrixeffect). Die
techniek vereist echter een massaspectrometer. De beschikbare apparatuur die aan de EU-eisen met betrekking
tot gevoeligheid kan voldoen is een systeem van ACQUITY UltraPerformance LC gekoppeld aan een quadrupool
massaspectrometer Quattro Premier.
Het bijzondere nut van een UPLC-MS/MS combinatie bestaat erin dat in amper 2 minuten een kwantitatieve
analyse wordt uitgevoerd (zie figuur 1)
Fig. 1 : Chromatogrammen van een wafel belast op 10 mg/kg (MRM-transities voor de kwantificering)
19
Afsluitend onderzoek: validatie
De prestaties van de ontwikkelde methode werden met succes geëvalueerd tijdens de validatie en de resultaten
hiervan zijn weergegeven in tabel 1. Bij de keuze van de matrix voor de validatie werd rekening gehouden met
de samenstelling van de verschillende betreffende levensmiddelen. Er werd gekozen voor een wafel omdat die 3
ingrediënten bevat (eipoeder, rijsmiddel en melkpoeder) die voorkomen op de lijst van met melamine verontreinigde producten.
Tabel 1 : Validatieresultaten
Bepaalbaarheidsgrens
Kleinste concentratie met signaal/ruisniveau gelijk aan 6
Vastgesteld op 0,5 mg/kg
Lineariteit
0,5 mg/kg tot 40 mg/kg
Matrixeffect
Niet aanwezig en ijkoplossing in oplosmiddel (water)
Herhaalbaarheid, reproduceerbaarheid en meetonzekerheid
Aanrijkingsniveau’s
1 mg/kg
10 mg/kg
30 mg/kg
CVr %
3,2
2,3
0,9
Maximum Horwitz %
10,7
7,6
6,4
CVrw %
3,3
2,5
1,2
Maximum Horwitz %
16,1
11,3
9,6
Schijnbare terugvinding %
97
98
99
Meetonzekerheid %
9,6
10
3,8
Nauwkeurigheid
Resultaten deelneming aan twee interlaboratoriumproeven : DLA (Dienstleistung
Lebensmittel Analytik) en IRMM (Institut des Mesures et Matériaux de Référence)
Matrix
Melkpoeder (DLA)
Melkpoeder (IRMM)
Kookmengsel (IRMM)
39,6 +- 4,2
10 +- 1,12
3,18 +- 0,43
Gerapporteerde waarde
43,5
10,2
3,1
Z-score
1,07
0,50
0,00
Toegekende waarde
(+- DS)
Ecologische voetafdruk van de methode
Een methode waarmee met zekerheid kan worden gekwantificeerd dank zij de combinatie MS/MS en isotopenverdunning verkleint de kans op fouten en dus de noodzaak om opnieuw te analyseren. Bovendien gebruikt de
methode weinig organisch oplosmiddel (tabel 2). De benadering beantwoordt dus aan het streven om milieuvriendelijker methoden te ontwikkelen die toch de veiligheid van levensmiddelen kunnen garanderen.
Tabel 2 : Verbruik van organische oplosmiddelen per geanalyseerd monster
Acetonitril (mL)
Dichloormethaan (mL)
5
0
Opzuivering
0
10
LC
1,26
0
Standaard
0
0
Extractie
Séverine Goscinny et Vincent Hanot, WIV
[email protected]
[email protected]
20
21