English China

LC-MS-Analyse Schnelle LC-MS-Analyse kanzerogener Sudanfarbstoffe in Chilisaucen

Autor / Redakteur: Stephan Altmaier* / Dipl.-Chem. Marc Platthaus

Sudanfarbstoffe gehören zur Gruppe der Azofarbstoffe und können im menschlichen Körper Krebs verursachen. Ihr Einsatz ist in der EU heute verboten, dennoch finden sie sich noch immer in vielen Nahrungsmitteln und Gewürzen. Eine einfache und zugleich verlässliche Analyse basiert auf der LC-MS.

Firmen zum Thema

(Fotolia)

Im ausgehenden 19. Jahrhundert wurde eine große Zahl synthetischer organischer Farbstoffe entdeckt. Verglichen mit traditionellen Färbemitteln erlaubten diese Moleküle eine sehr farbenfrohe und brillante Kolorierung von Nahrungsmitteln. Unter diesen Substanzen befindet sich auch die große Gruppe der Azofarbstoffe, bei denen es sich um eine der gesundheitsgefährdendsten Farbstoffklassen überhaupt handelt.

Bis zum Ende des 20. Jahrhunderts wurden viele Azofarbstoffe in allen Arten von Lebensmitteln eingesetzt, darunter auch eine Gruppe sehr unpolarer und daher wasserunlöslicher, gelber bis roter Farbstoffe, die die Bezeichnung Sudan und Pararot tragen (s. Abb. 2). Sie wurden als Zusatzstoff in Nahrungsmitteln verwendet und finden nach wie vor Anwendung in Wachsen, Kohlenwasserstoffen, zur Färbung von (Heiz-) Ölen oder Plastiksprengstoff (Semtex).

Bildergalerie
Bildergalerie mit 5 Bildern

Da diese Azofarbstoffe aufgrund ihrer hydrophoben Eigenschaften vom menschlichen Körper schlecht ausgeschieden und zu karzinogenen Aminen abgebaut werden [1–3], ist ihr Einsatz in Lebensmitteln in der Europäischen Union mittlerweile verboten [5, 6]. Eine Einfuhr derartiger Erzeugnisse in die EU ist seit 2003 nur noch erlaubt, wenn ein Analysezertifikat vorliegt [7]. Dieses muss belegen, dass das Nahrungsmittel keine Sudanfarbstoffe enthält. Dennoch finden sie sich nach wie vor in Proben wie Chilipulver, Kurkuma, Palmöl oder auch Lebensmitteln, die Tomaten enthalten, beispielsweise Pesto [2].

Um die Gesundheit der Konsumenten in diesen Fällen sicherzustellen, ist eine schnelle, einfache und zugleich verlässliche Analyse derartiger künstlicher Farbstoffe notwendig, die eine vorangehende, unkomplizierte Probenvorbereitung einschließt. Um die Gefahr einer Blockierung der eingesetzten Trennsäule zu minimieren, wurden alle Analysen auf robusten monolithischen Silicasäulen vom Typ Chromolith durchgeführt.

Eine rasche Methode zum Nachweis von Sudanfarbstoffen, die die Probenvorbereitung mit einschließt, wird im Folgenden vorgestellt.

Materialien und Methoden der LC-MS-Methode

Für die HPLC-Analytik wurde ein Dionex Ultimate 3000 (Thermo Scientific Dionex) zusammen mit einer monolithischen Silicasäule Chromolith 50 – 2 mm RP-18e (Merck) verwendet. Alle Lösungsmittel wurden von der Merck KGaA, Darmstadt, bezogen, die Farbstoffe Pararot, Sudan I, Sudan II, Sudan III und Sudan IV stammen von Dr. Ehrenstorfer, Augsburg. Als Massenspektrometer kam ein Bruker Esquire 3000plus (Bruker Daltonik) mit einer Ionenfalle und Elektrosprayionisierungsquelle (ESI) zum Einsatz. Die ESI-Quelle wurde im positiven Modus und im m/z-Bereich von 100 – 700 betrieben. Die Datenverarbeitung erfolgte mit Chromeleon- (Thermo Scientific Dionex) und Bruker Hystar-Software.

Es wurden zunächst Stammlösungen der Substanzen Pararot, Sudan I, Sudan II, Sudan III und Sudan IV hergestellt. Dazu wurden etwa 10 mg jedes Farbstoffs in 100 mL Acetonitril gelöst, anschließend wurde durch Mischung gleicher Volumina dieser Stammlösungen eine Testlösung vorbereitet. Abbildung 3 zeigt die LC-MS-Analyse dieses Gemisches. Die Komponenten können hier mit einem einfachen und schnellen Gradientenlauf innerhalb von knapp fünf Minuten auf einer Standard-HPLC-Anlage aufgetrennt werden. Um Chilisauce zu untersuchen, wurden etwa 10 g der Soße während sechs Stunden in einer Soxhletapparatur mit Ethanol ex­trahiert. Nach der Extraktion wurde die erhaltene ethanolische Lösung durch einen 0,45-µm-Spritzenfilter (Whatman) filtriert und mit Wasser/Acetonitril 50/50 (v:v) auf 1:1000 verdünnt. Das LC-MS Base Peak Chromatogram (BPC) ist in Abbildung 4 (oben) dargestellt. Um später eine Abtrennung der Zielanalyten von der Matrix (v.a. der Capsaicinoide) sicherzustellen, wurde ein verlängerter Gradient gewählt. Das Chromatogramm zeigt neben den Capsaicinoiden (1-4) eine Reihe von Matrixpeaks bei größeren Retentionszeiten, die nicht zugeordnet wurden. Einige dieser Peaks sowie Komponenten, die zur Totzeit der Säule eluieren, wurden mit einem Sternchen gekennzeichnet.

Schnelle Analyse per LC-MS

Zur Identifizierung von Sudanfarbstoffen in einer Lebensmittelmatrix wurden nun 3 mL des Chilisoßenextrakts mit 1 mL der Farbstofftestlösung gespiked und mit 9 mL Acetonitril auf die Endkonzentration weiterverdünnt. Dieses Gemisch wurde dann ohne weitere Vorbehandlung auf die Säule injiziert. Das BPC (s. Abb. 4) zeigt die unter den gewählten Bedingungen sehr gute Abtrennung der Farbstoffe von der Probenmatrix. Jeweils minimale Überlappungen des Sudan II- und Sudan IV-Peaks mit der Matrix wirken sich hier nicht störend auf die Auswertung des Massenspektrums aus.

Die gewählte Kombination einer robusten monolithischen Säule mit einer einfachen Probenvorbereitung erlaubt es, mit kanzerogenen Sudanfarbstoffen kontaminierte Lebensmittelproben mit Standard-HPLC-Komponenten und einem einfachen LC-MS-Setup schnell, zweifelsfrei und zuverlässig zu analysieren.

Literatur

[1] IARC Monographs on the Evaluation of the Carcinogenic Risk of Chemicals to Man, vol. 8, IARC, Lyon, 1975. p. 125.

[2] F. Calbiani, M. Careri, L. Elviri, A. Mangia, L. Pistar`a, I. Zagnoni, J. Chromatogr. A 1042 (2004) 123.

[3] F. Tateo, M. Bononi, J. Agric. Food Chem. 52 (2004) 655.

[4] Lewis, R. J., Sr., Tatken, R. L., Eds. Registry of Toxic Effects of Chemical Substances, on-line ed.; National Institute for Occupational Safety and Health: Cincinnati, OH, March 5, 1990; QL4900000.

[5] L. Di Donna, L. Maiuolo, F. Mazzotti, D. De Luca, G. Sindona, Anal. Chem. 76 (2004) 5104.

[6] Directive 2003/460/EC. Official Journal of the European Union, L154/114, June 21, 2003.

[7] Stellungnahme des BfR, Farbstoffe Sudan I bis IV in Lebensmitteln, 19. 11. 2003.

* *Dr. S. Altmaier: Merck KGaA, 64293 Darmstadt

(ID:36536020)