eng
Выпуск #2/2017
Т.Борисова
Скрининговый анализ микотоксинов в зерне и пищевых продуктах. Хроматографическая система Nexera-i 3D, RF-20 Axs компании Shimadzu
Скрининговый анализ микотоксинов в зерне и пищевых продуктах. Хроматографическая система Nexera-i 3D, RF-20 Axs компании Shimadzu
Просмотры: 1803
Рассмотрены возможности новой хроматографической системы Nexera-I 3D с флуориметрическим детектором RF 20 Axs для скринингового анализа микотоксинов без дополнительной дериватизации образца. Комплексное решение позволяет провести анализ 10 микотоксинов за 14 мин.
DOI: 10.22184/2227-572X.2017.33.2.98.103
DOI: 10.22184/2227-572X.2017.33.2.98.103
Теги: aflatoxins chromatographic system food safety mycotoxins афлатоксины микотоксины пищевая безопасность хроматографическая сис¬тема
Заражение зерна и комбикормов грибами и продуктами их жизнедеятельности – микотоксинами – серьезная проблема для зерновых хозяйств, комбикормовых предприятий и животноводческих ферм. Исследования показали, что в зерне и кормах могут содержаться микотоксины в высокой концентрации. Так, по данным ФАО, Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (англ. Food and Agriculture Organization, FAO), 25% произведенного в мире зерна поражено микотоксинами; 36% всех заболеваний растений и хранящихся сельскохозяйственных продуктов связано с действием микотоксинов.
Россия – крупнейший производитель продовольственного и фуражного зерна. Основные культуры, такие как пшеница и ячмень, используются не только для внутреннего потребления, но и экспортируются в другие страны. В одном из главных регионов производства зерна, Южном федеральном округе, в силу особенностей климата, зерновые культуры подвержены заражению плесневыми грибами рода Fusarium и Aspergillus. Они поражают предназначенное для посева зерно, загрязняют микотоксинами растущие колосья и продолжают развитие при хранении урожая, увеличивая поверхностную заспоренность в 30–35 раз и многократно умножая в нем содержание микотоксинов. Среди токсинов преобладают ДОН (дезоксиниваленол, вомитоксин), зеараленон, афлатоксины В1 и В2, охратоксин А и Т-2 токсин.
В разных странах для ряда микотоксинов установлены максимально допустимые уровни в биологических объектах, превышение которых ведет к серьезным заболеваниям человека и животных (табл.1). Поэтому необходим строгий контроль этих опасных веществ в пищевых продуктах растительного и животного происхождения.
В России и странах Таможенного союза максимально допустимые уровни микотоксинов в зерне и пищевых продуктах определены в Технических регламентах Таможенного cоюза ТРТС 015-2011 [1], ТРТС 021-2011[2] и СанПиН 2.3.2.1078-01 [3]. Согласно СанПиН, в сельскохозяйственной продукции контролируется содержание афлатоксина B1, дезоксиниваленола (вомитоксин), охратоксина А, зеараленона, Т-2 токсина, в плодоовощной – патулина, в молочной – афлатоксина М1. Дополнительно к перечисленным показателям, в части контроля зерна и зернопродуктов, по ТРТС 015-2011 регламентируются содержание фумонизина и сумма афлатоксинов B1, B2, G1, G2.
Предельно допустимые уровни (ПДУ) содержания микотоксинов в отдельных группах сельскохозяйственной продукции, согласно СанПиН 2.3.2.1078-01, приведены в табл.2.
Современные способы обнаружения и определения содержания микотоксинов в пищевых продуктах и кормах многочисленны и разнообразны, начиная от простых и экспрессных скрининговых и заканчивая дорогостоящими высокочувствительными хромато-масс-спектрометрическими методами анализа.
Часто используются методики определения отдельных видов с помощью жидкостной хроматографии, однако пока нет способа регистрации всех нормируемых микотоксинов из одной навески.
Так, ГОСТ Р 31748-2012 [4] устанавливает метод высокоэффективной жидкостной хроматографии с обращенной фазой, с очисткой на иммуноафинной колонке и послеколоночной дериватизацией для определения афлатоксинов в зерновых культурах, орехах и продуктах их переработки.
ГОСТ Р 32587-2013 [5] устанавливает методы определения содержания охратоксина А с применением ВЭЖХ-системы с флуориметрическим детектированием с использованием скрининга проб и колоночной хроматографии или очистки методом твердофазной экстракции. Эти способы имеют одинаковые недостатки: длительность, высокую стоимость и необходимость применения большого количества растворителей.
Суть метода по ГОСТ Р 51116-97 [6] заключается в экстракции дезоксиниваленола (вомитоксина) из испытуемой пробы смесью ацетонитрила с водой, очистке экстракта на двух последовательных колонках с активированным углем и количественным определением микотоксина с помощью ВЭЖХ-системы со спектрофотометрическим детектором. Одновременно определить все соединения таким способом нельзя.
Хроматографическая система Nexera-i 3D, RF-20 Axs компании Shimadzu для определения микотоксинов (далее – анализатор микотоксинов) – универсальное решение, в котором отсутствует постколоночная дериватизация. С помощью высокочувствительного флуориметрического детектора RF-20 Axs можно определять микотоксины с концентрациями, регламентированными стандартами ЕС, без проведения дополнительной дериватизации образца. Благодаря комплексному решению, включающему в себя колонку, миксер и CD-диск (рис.1) с оптимизированными методами анализа и библиотекой спектров для ряда регламентируемых микотоксинов (табл.3), увеличивается эффективность работы оператора и производительность лаборатории в целом. Время анализа для определения 10 микотоксинов в различных продуктах (пшеница, рис, яблоки, молоко) при помощи анализатора составляет всего 14 мин. Система настолько проста в эксплуатации, что ею может управлять оператор с базовым уровнем знаний о жидкостной хроматографии.
Приведем практический пример использования анализатора для определения микотоксинов в пшеничной и рисовой муке [7].
Подготовка образца. Навеску образца массой 50 г растирают и смешивают со 100 мл раствора ацетонитрил/вода (85/15) в течение 30 мин. Далее раствор фильтруют, отбирают 10 мл фильтрата и добавляют 500 мкл уксусной кислоты. Затем фильтрат пропускают через колонки очистки MycoSpin 400, MultiSep 227 (компания Romer Labs), высушивают азотом, разводят в 1 мл раствора ацетонитрил/вода (5/95) и проводят хроматографический анализ.
Условия анализа
Система:...................................................... Nexera-i 3D, RF-20 Axs
Колонка:.................... Shim-pack GIST C18 (75 мм Ч 3,0 мм, 2 мкм)
Подвижная фаза (градиентное элюирование):.........................
...................... A) 20 ммоль/л натрий-фосфатный буфер (pH 2,5)
................................................................................ B) Ацетонитрил
........................................................................................ C) Метанол
Скорость потока:.......................................................... 1,0 мл/мин
Температура колонки:........................................................... 55 ˚C
Объем вводимой пробы: ................................................... 10 мкл
Детектирование:
RF-20 Axs................. AFB1, AFB2, AFG1, .......... Ex 365 нм, Em 450 нм
.............................AFG2, AFM1: ................... Ex 365 нм, Em 450 нм
.................................... OTA, ZON: ..................Ex 320 нм, Em 465 нм
Nexera-i 3D:............... NIV, DON: ...........................220 нм (канал 1)
.................................... PAT: .....................................276 нм (канал 2)
В разных странах значения предельно допустимых уровней содержания микотоксинов в пищевых продуктах могут отличаться. Чувствительность анализатора Shimadzu достаточна для определения низкой концентрации микотоксинов, которая заявлена в самых строгих на сегодняшний день стандартах ЕС. Пример хроматограммы стандартных образцов микотоксинов, с указанием ПДУ, эквивалентных стандартам EC, показан на рис.2. Результаты анализа пшеничной и рисовой муки приведены на рис.3, 4.
В исследуемых образцах были обнаружены афлатоксины G1, G2, B1, B2, ДОН, ЗОН, охратоксин А и ниваленол в небольших концентрациях. Чтобы определить возможное превышение предельно допустимых норм, при обработке полученных данных проведено сравнение каждого пика стандартной смеси регламентированных стандартами ЕС микотоксинов с полученными при анализе муки пиками. Эта процедура, выполненная при помощи анализатора микотоксинов Shimadzu, не требует дополнительного комплексного исследования, тем самым позволяя проводить быстрый скрининг-анализ целевых компонентов.
Таким образом, использование анализатора микотоксинов Nexera-i 3D, RF-20 Axs в аккредитованных лабораториях и испытательных центрах, а также на пищевых предприятиях – это простой и экономичный способ получения надежных и достоверных результатов за короткое время.
ЛИТЕРАТУРА
1. Технический регламент Таможенного союза ТРТС 015-2011 О безопасности зерна. Официальный сайт Комиссии Таможенного союза www.tsouz.ru, 15.12.2011.
2. Технический регламент Таможенного союза ТРТС 021-2011 О безопасности пищевой продукции. Официальный сайт Комиссии Таможенного союза www.tsouz.ru, 15.12.2011.
3. СанПиН 2.3.2.1078-01 Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. Российская газета, № 106, 15.06.2002.
4. ГОСТ Р 31748-2012 Продукты пищевые. Определение афлатоксина (B1) и общего содержания афлатоксинов B(1), B(2), G(1) и G(2) в зерновых культурах, орехах и продуктах их переработки. Метод высокоэффективной жидкостной хроматографии. Росстандарт. М.: Стандартинформ, 2014.
5. ГОСТ Р 32587-2013 Зерно и продукты его переработки, комбикорма. Определение охратоксина А методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. Росстандарт. М.: Стандартинформ, 2016.
6. ГОСТ Р 51116-97 Комбикорма, зерно, продукты его переработки. Метод определения содержания дезоксиниваленола. Госстандарт России. Сб. ГОСТов. М.: ИПК Издательство стандартов, 2002.
7. Analysis of Mycotoxins in Grain Using Mycotoxin Screening System // Shimadzu. Application news. № L 512. Sep. 2016.
Россия – крупнейший производитель продовольственного и фуражного зерна. Основные культуры, такие как пшеница и ячмень, используются не только для внутреннего потребления, но и экспортируются в другие страны. В одном из главных регионов производства зерна, Южном федеральном округе, в силу особенностей климата, зерновые культуры подвержены заражению плесневыми грибами рода Fusarium и Aspergillus. Они поражают предназначенное для посева зерно, загрязняют микотоксинами растущие колосья и продолжают развитие при хранении урожая, увеличивая поверхностную заспоренность в 30–35 раз и многократно умножая в нем содержание микотоксинов. Среди токсинов преобладают ДОН (дезоксиниваленол, вомитоксин), зеараленон, афлатоксины В1 и В2, охратоксин А и Т-2 токсин.
В разных странах для ряда микотоксинов установлены максимально допустимые уровни в биологических объектах, превышение которых ведет к серьезным заболеваниям человека и животных (табл.1). Поэтому необходим строгий контроль этих опасных веществ в пищевых продуктах растительного и животного происхождения.
В России и странах Таможенного союза максимально допустимые уровни микотоксинов в зерне и пищевых продуктах определены в Технических регламентах Таможенного cоюза ТРТС 015-2011 [1], ТРТС 021-2011[2] и СанПиН 2.3.2.1078-01 [3]. Согласно СанПиН, в сельскохозяйственной продукции контролируется содержание афлатоксина B1, дезоксиниваленола (вомитоксин), охратоксина А, зеараленона, Т-2 токсина, в плодоовощной – патулина, в молочной – афлатоксина М1. Дополнительно к перечисленным показателям, в части контроля зерна и зернопродуктов, по ТРТС 015-2011 регламентируются содержание фумонизина и сумма афлатоксинов B1, B2, G1, G2.
Предельно допустимые уровни (ПДУ) содержания микотоксинов в отдельных группах сельскохозяйственной продукции, согласно СанПиН 2.3.2.1078-01, приведены в табл.2.
Современные способы обнаружения и определения содержания микотоксинов в пищевых продуктах и кормах многочисленны и разнообразны, начиная от простых и экспрессных скрининговых и заканчивая дорогостоящими высокочувствительными хромато-масс-спектрометрическими методами анализа.
Часто используются методики определения отдельных видов с помощью жидкостной хроматографии, однако пока нет способа регистрации всех нормируемых микотоксинов из одной навески.
Так, ГОСТ Р 31748-2012 [4] устанавливает метод высокоэффективной жидкостной хроматографии с обращенной фазой, с очисткой на иммуноафинной колонке и послеколоночной дериватизацией для определения афлатоксинов в зерновых культурах, орехах и продуктах их переработки.
ГОСТ Р 32587-2013 [5] устанавливает методы определения содержания охратоксина А с применением ВЭЖХ-системы с флуориметрическим детектированием с использованием скрининга проб и колоночной хроматографии или очистки методом твердофазной экстракции. Эти способы имеют одинаковые недостатки: длительность, высокую стоимость и необходимость применения большого количества растворителей.
Суть метода по ГОСТ Р 51116-97 [6] заключается в экстракции дезоксиниваленола (вомитоксина) из испытуемой пробы смесью ацетонитрила с водой, очистке экстракта на двух последовательных колонках с активированным углем и количественным определением микотоксина с помощью ВЭЖХ-системы со спектрофотометрическим детектором. Одновременно определить все соединения таким способом нельзя.
Хроматографическая система Nexera-i 3D, RF-20 Axs компании Shimadzu для определения микотоксинов (далее – анализатор микотоксинов) – универсальное решение, в котором отсутствует постколоночная дериватизация. С помощью высокочувствительного флуориметрического детектора RF-20 Axs можно определять микотоксины с концентрациями, регламентированными стандартами ЕС, без проведения дополнительной дериватизации образца. Благодаря комплексному решению, включающему в себя колонку, миксер и CD-диск (рис.1) с оптимизированными методами анализа и библиотекой спектров для ряда регламентируемых микотоксинов (табл.3), увеличивается эффективность работы оператора и производительность лаборатории в целом. Время анализа для определения 10 микотоксинов в различных продуктах (пшеница, рис, яблоки, молоко) при помощи анализатора составляет всего 14 мин. Система настолько проста в эксплуатации, что ею может управлять оператор с базовым уровнем знаний о жидкостной хроматографии.
Приведем практический пример использования анализатора для определения микотоксинов в пшеничной и рисовой муке [7].
Подготовка образца. Навеску образца массой 50 г растирают и смешивают со 100 мл раствора ацетонитрил/вода (85/15) в течение 30 мин. Далее раствор фильтруют, отбирают 10 мл фильтрата и добавляют 500 мкл уксусной кислоты. Затем фильтрат пропускают через колонки очистки MycoSpin 400, MultiSep 227 (компания Romer Labs), высушивают азотом, разводят в 1 мл раствора ацетонитрил/вода (5/95) и проводят хроматографический анализ.
Условия анализа
Система:...................................................... Nexera-i 3D, RF-20 Axs
Колонка:.................... Shim-pack GIST C18 (75 мм Ч 3,0 мм, 2 мкм)
Подвижная фаза (градиентное элюирование):.........................
...................... A) 20 ммоль/л натрий-фосфатный буфер (pH 2,5)
................................................................................ B) Ацетонитрил
........................................................................................ C) Метанол
Скорость потока:.......................................................... 1,0 мл/мин
Температура колонки:........................................................... 55 ˚C
Объем вводимой пробы: ................................................... 10 мкл
Детектирование:
RF-20 Axs................. AFB1, AFB2, AFG1, .......... Ex 365 нм, Em 450 нм
.............................AFG2, AFM1: ................... Ex 365 нм, Em 450 нм
.................................... OTA, ZON: ..................Ex 320 нм, Em 465 нм
Nexera-i 3D:............... NIV, DON: ...........................220 нм (канал 1)
.................................... PAT: .....................................276 нм (канал 2)
В разных странах значения предельно допустимых уровней содержания микотоксинов в пищевых продуктах могут отличаться. Чувствительность анализатора Shimadzu достаточна для определения низкой концентрации микотоксинов, которая заявлена в самых строгих на сегодняшний день стандартах ЕС. Пример хроматограммы стандартных образцов микотоксинов, с указанием ПДУ, эквивалентных стандартам EC, показан на рис.2. Результаты анализа пшеничной и рисовой муки приведены на рис.3, 4.
В исследуемых образцах были обнаружены афлатоксины G1, G2, B1, B2, ДОН, ЗОН, охратоксин А и ниваленол в небольших концентрациях. Чтобы определить возможное превышение предельно допустимых норм, при обработке полученных данных проведено сравнение каждого пика стандартной смеси регламентированных стандартами ЕС микотоксинов с полученными при анализе муки пиками. Эта процедура, выполненная при помощи анализатора микотоксинов Shimadzu, не требует дополнительного комплексного исследования, тем самым позволяя проводить быстрый скрининг-анализ целевых компонентов.
Таким образом, использование анализатора микотоксинов Nexera-i 3D, RF-20 Axs в аккредитованных лабораториях и испытательных центрах, а также на пищевых предприятиях – это простой и экономичный способ получения надежных и достоверных результатов за короткое время.
ЛИТЕРАТУРА
1. Технический регламент Таможенного союза ТРТС 015-2011 О безопасности зерна. Официальный сайт Комиссии Таможенного союза www.tsouz.ru, 15.12.2011.
2. Технический регламент Таможенного союза ТРТС 021-2011 О безопасности пищевой продукции. Официальный сайт Комиссии Таможенного союза www.tsouz.ru, 15.12.2011.
3. СанПиН 2.3.2.1078-01 Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. Российская газета, № 106, 15.06.2002.
4. ГОСТ Р 31748-2012 Продукты пищевые. Определение афлатоксина (B1) и общего содержания афлатоксинов B(1), B(2), G(1) и G(2) в зерновых культурах, орехах и продуктах их переработки. Метод высокоэффективной жидкостной хроматографии. Росстандарт. М.: Стандартинформ, 2014.
5. ГОСТ Р 32587-2013 Зерно и продукты его переработки, комбикорма. Определение охратоксина А методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. Росстандарт. М.: Стандартинформ, 2016.
6. ГОСТ Р 51116-97 Комбикорма, зерно, продукты его переработки. Метод определения содержания дезоксиниваленола. Госстандарт России. Сб. ГОСТов. М.: ИПК Издательство стандартов, 2002.
7. Analysis of Mycotoxins in Grain Using Mycotoxin Screening System // Shimadzu. Application news. № L 512. Sep. 2016.
Отзывы читателей
