Ringkerntrennung mittels online gekoppelter LC-LC-GC-FID
Aromatische Kohlenwasserstoffe (MOAH-Fraktion) zählen aufgrund ihrer potentiellen Humantoxizität zu den besonders bedenklichen Kohlenwasserstoff-Kontaminationen. Wie die EFSA in ihrer 2023 aktualisierten Studie bestätigte [1], sind dabei die Substanzklassen mit drei und mehr aromatischen Ringen (3 - 7 Ring-MOAH) von besonderer Relevanz, da von ihnen möglicherweise DNA-schädigende und kanzerogene Wirkung ausgehen kann. Als Referenzmethode zur Charakterisierung von MOAH hinsichtlich der Anzahl aromatischer Ringe hat sich die zweidimensionale Gaschromatographie (GCxGC) etabliert. Mit Hilfe der klassischen HPLC-GC-FID-Routineanalytik ist eine Differenzierung von MOAH hinsichtlich der Ringkernzahl hingegen nicht möglich.
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Basierend auf Vorarbeiten aus der Literatur [2] haben wir eine alternative Analysemethode zur erweiterten Charakterisierung aromatischer Kohlenwasserstoffe hinsichtlich ihrer Ringkernzahl entwickelt und die Methode in einem Fachjournal publiziert [3]. Dabei wird die klassische online HPLC-GC-FID um eine weitere, Aromaten-spezifische Trennsäule ergänzt und somit eine Subfraktionierung von MOAH in die Mono- und Di-Aromaten-Fraktion (MDAF) sowie die Tri- und Poly-Aromaten-Fraktion (TPAF) realisiert. Auf Grundlage der online gekoppelten LC-LC-GC-FID ist somit ebenfalls die aus toxikologischer Sicht relevante Differenzierung positiver MOAH-Befunde umsetzbar.
Insbesondere im Rahmen der Charakterisierung petrochemischer Erzeugnisse und Druckfarben kann der MDAF/TPAF-Ansatz wertvolle Zusatzerkenntnisse liefern, da die Möglichkeit falsch-positiver Befunde für 3-7 ring MOAH bei speziell raffinierten Erzeugnissen gegenüber der etablierten GCxGC-Analytik erheblich vermindert ist [3].
MOAH-Subfraktionierung mittels online LC-LC-GC-FID
Wir haben eine Methode zur automatisierten Erweiterung der klassischen MOSH/MOAH-Analytik mittels HPLC-GC-FID entwickelt [3]. Nach der etablierten Kieselgel-Trennung der Kohlenwasserstoffe in die MOSH- und die MOAH-Fraktion wird Letztere auf eine zweite, Aromaten-spezifische Trennsäule geführt und dabei in die Mono- und Di-Aromaten-Fraktion (MDAF) sowie die Tri- und Poly-Aromaten-Fraktion (TPAF) aufgetrennt. Das spezifische Trennprinzip der Subfraktionierung basiert auf dem Konzept der Donor-Akzeptor-Komplex-Chromatographie (DACC).
Charakterisierung petrochemischer Produkte, Druckfarben & kontaminierter Lebensmittel
Die erweiterte LC-LC-GC-FID Analyse ermöglicht die zuverlässige Differenzierung aromatischer Kohlenwasserstoffe gemäß ihres toxikologischen Potentials nach den Vorgaben der EFSA in 1-2 Ring-MOAH (MDAF) sowie 3-7 Ring-MOAH (TPAF) [1]. Unsere Beispiele zeigen ein Batching-Öl, wie es für das Weichmachen von Jutesäcken verwendet wird, mit einem MDAF-TPAF-Verhältnis von ca. 4:1 sowie eine kontaminierte Reis-Probe mit einem MDAF-TPAF-Verhältnis von ca. 7:1.
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Im Rahmen der Konformitätsbewertung von Druckfarben und bedruckten FCM kann mittels TPAF-Analytik sichergestellt werden, dass die Erzeugnisse den Anforderungen gemäß des Französischen Erlasses vom 13. April 2022 zur Verwendungsbeschränkung von Mineralölen in Druckfarben entsprechen [4]. Demnach dürfen Druckfarben und bedruckte Erzeugnisse, die für die Öffentlichkeit bestimmt sind, keine 3-7 Ring-MOAH über 1 mg/kg enthalten.
Verifizierung mittels GCxGC-MS/FID
Selbstverständlich haben wir die erweiterte LC-LC-GC-FID Methode im Rahmen der Methodenvalidierung mit der etablierten GCxGC-MS/FID Analytik abgeglichen. Für die meisten Proben wurden sehr gut übereinstimmende Resultate hinsichtlich der Bestimmung von 1-2 Ring- und 3-7 Ring-MOAH erzielt. Vorteile der LC-LC-GC-FID Methode zeigten sich darüber hinaus bei Proben mit teilhydrierten aromatischen Kohlenwasserstoffen, welche mittels GCxGC-Bestimmung unter Umständen überschätzte Gehalte höherer Aromaten aufweisen können [3]. Die LC-LC-GC-FID-Analytik kann daher auch als wertvolle Ergänzung zur Absicherung positiver GCxGC-Befunde verwendet werden.
Literatur
[1] EFSA Panel on Contaminants in the Food Chain (CONTAM) (2023)
Update of the risk assessment of mineral oil hydrocarbons in food. EFSA Journal 2023;21(9):8215.
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[3] M. Lommatzsch, M. Eckardt, J. Holzapfel, S. Säger, T. Simat (2024)
Advanced separation of mineral oil aromatic hydrocarbons by number of aromatic rings using donor-acceptor-complex chromatography to extend on-line coupled liquid chromatography-gas chromatography. Journal of Chromatography A. 1715: 464600.
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​DOI: 10.1016/j.chroma.2023.464600
[2] M. Koch, E. Becker, M. Päch, S. Kühn, E. Kirchhoff (2020)
Separation of the mineral oil aromatic hydrocarbons of three and
more aromatic rings from those of one or two aromatic rings. Journal of Separation Science. 43(6):1089-1099.
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​DOI: 10.1002/jssc.201900833
[4] Erlass des Französischen Umweltministeriums zur Beschränkung von MOH in Druckfarben (2022)
Arrêté du 13 avril 2022 précisant les substances contenues dans les huiles minérales dont l’utilisation est interdite sur les emballages et pour les impressions à destination du public. JOURNAL OFFICIEL DE LA RÉPUBLIQUE FRANÇAISE.
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