Bestimmung von Dioxinen in Lebens- und Futtermitteln

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Niedersächsisches LA für Verbraucherschutz Lebensmittelinstitut Oldenburg

Der entscheidende Unterschied zwischen Dioxinanalytik und klassischer Rückstandsanalytik ist, dass die nachzuweisenden Gehalte von Dioxinen und dl-PCB in Lebensmitteln und Futtermitteln nicht wie bei Pestiziden im Bereich von μg/g bis ng/g, sondern im Bereich von pg/g bis fg/g (entsprechend 10-12 bis 10-15 g/g) liegen. In diesem extremen Spurenbereich ist es entscheidend, analytische Fehler durch Substanzverluste, Kontaminationen und Verschleppungen zu vermeiden. Hier ist die Isotopenverdünnung Methode der Wahl. Dabei wird der Probe nach dem Homogenisieren für jedes zu bestimmende Kongener ein 13C12-isotopenmarkiertes Kongener zugegeben. Diese isotopenmarkierten Kongenere verhalten sich chemisch und physikalisch nahezu wie die nativen PCDD/F- oder dl-PCB-Kongenere in der Probe. Sie dienen als interne Standards zur Quantifizierung, wodurch Substanzverluste während der Extraktion und der Aufreinigung ausgeglichen werden. Vor der GC/MS-Bestimmung der einzelnen Kongenere werden dem hochreinen Extrakt weitere 13C6-isotopenmarkierte Kongenere dieser Verbindungsklassen zugesetzt, mit deren Hilfe die Wiederfindungsraten der 13C12-isotopenmarkierten Kongenere berechnet werden. Diese sind ein Qualitätsmerkmal der Analytik und müssen laut Verordnung (EG) 1883/2006 in einem Bereich von 60 bis 120 Prozent liegen.

Extraktion und Aufarbeitung

Es wurden diverse Extraktions- und Aufarbeitungsmethoden entwickelt, die untereinander kombinierbar sind. Die Probenaufarbeitung erfolgt durch mehrere säulenchromatographische Schritte an verschiedenen Adsorbentien. Dabei werden Matrixbestandteile und andere störende Verbindungen wie schwefelhaltige Verbindungen und polyhalogenierte Verbindungen weitestgehend abgetrennt bzw. zerstört. Gleichzeitig erfolgt eine maximale Anreicherung der PCDD/F und dl-PCB, um eine optimale Nachweisempfindlichkeit zu erreichen. Abbildung 2 zeigt ein Schema für die Bestimmung von Dioxinen und dl-PCB in einem fetthaltigen Lebensmittel. Nach der repräsentativen Probenahme und der anschließenden Homogenisierung der Probe werden die Dioxine und dl-PCB abhängig vom Probenmaterial mit geeigneten organischen Lösungsmitteln möglichst vollständig aus der Matrix extrahiert. Im nächsten Schritt wird der Hauptanteil mitextrahierter Matrixbestandteile an einer mit unterschiedlichen modifizierten Kieselgelen (konz. Schwefelsäule, Natronlauge) belegten Säule zerstört und die Abbauprodukte adsorbiert. Danach wird die Dioxinfraktion mittels einer Florisilsäule von der PCB-Fraktion getrennt und separat durch weitere säulenchromatographische Schritte aufgereinigt. Die PCB-Fraktion wird mit präparativer HPLC an einer speziellen Kohlesäule in drei Fraktionen aufgetrennt. Die dl-PCB befinden sich in der non-ortho- und mono-ortho-PCB-Fraktion.

Massenspektrometrischer Nachweis

Der Nachweis und die Quantifizierung erfolgt mit einer HRGC/HRMS-Kopplung, d.h. die Dioxine und die dl-PCB werden jeweils kapillargaschromatographisch aufgetrennt und massenspektrometrisch mit einer Massenauflösung von 10 000 quantitativ bestimmt. Die hohe Massenauflösung wird trotz der aufwändigen Reinigung der Extrakte benötigt, da Störungen auf den Massenspuren durch Interferenzen mit anderen Klassen polychlorierter aromatischer Verbindungen nicht auszuschließen sind. Um die benötigte Empfindlichkeit zu erreichen, werden nur zwei substanzspezifische Ionen des Isotopenclusters des Molekülions oder eines intensiven Fragmentions jeder Verbindung detektiert (SIM-Modus).

*Dr. E. Bruns-Weller, Niedersächsisches Landesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittel-sicherheit, Lebensmittelinstitut Oldenburg, 26133 Oldenburg, Tel. +49 (0)4 41 / 99 85 - 2 06

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