روش های تجزیه ای برای تعیین بیس فنول A در غذا

روش های تجزیه ای برای تعیین بیس فنول A در غذا – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه شیمی

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات

چگونگی سفارش مقاله

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.

روش های تجزیه ای برای تعیین بیس فنول A در غذا

چکیده

غذا عامل اصلی مواجه انسان با بیس فنولA  (BPA)، یکی از بالاترین حجم های مواد شیمیایی تولید شده در سراسر جهان، می باشد. خواص استروژنی BPA استفاده پراکنده و گسترده آن و همچنین مباحث گسترده کنونی تشریح  کننده  تاثیرات  دوز – پایین  BPA   در  حیوانات می باشد، که خود سبب بروز دل نگرانی هایی در خصوص تاثیرات جانبی و محتمل آن بر روی بهداشت انسان می شود. فرایند ارزیابی موثق خطر بهداشتی BPA اساسا متکی به شناسایی بدون ابهام و مشخص نمودن عناصر دقیق آن در مواد غذایی می باشد و هدف بررسی کنونی نیز ارائه یک نگرش کلی در باب روشهای تحلیلی گزارش شده تاکنون برای تعیین و تشخیص BPA دراین زمینه ها می باشد. در این مبحث تاکید بر روی استراتژی های اصلی که برای فرآوری نمونه ایجاد شده اند می باشد، که غالبا شامل اعمال برخی از مراحل متعدد نیروبر و زمان بر خواهد بود تا آنکه پارامترهای مربوط به حساسیت و گزینش پذیری این موارد مشخص شوند. فرآیندهای مرتبط با جداسازی، شناسایی و مشخص نمودن عناصر تشکیل دهنده BPA امروزه به صورت قابل اطمینانی با استفاده از  روش های  طیف  سنجی  جرمی  انجام می شوند که عمدتا در بردارنده کروماتوگرافی مایع- طیف سنجی جرمی (LC–MS) و کروماتوگرافی گازی- طیف سنجی جرمی (GC–MS) است، و بنابراین توجه خاصی معطوف به این تکنیک ها شده است، اما روش های دیگر با استفاده از LC همراه با فلورسانس یا تشخیص الکتروشیمیایی، و همچنین روش های ایمن- شیمیایی نیز تحت پوشش قرار گرفته اند. به علاوه رویه های توسعه یافته جاری و ویژگی های مورد انتظار آتی نیز بررسی می شوند.

کلمات کلیدی: بیس فنول A، بازنگری، مختل کننده غده درون ریز، آنالیز مواد غذایی، فرآوری نمونه، طیف سنجی جرمی، کروماتوگرافی

روش های تجزیه ای برای تعیین بیس فنول A در غذا

۱- مقدمه

بیس فنول A (BPA)، ۲,۲-bis(4-hydroxyphenyl) propane، یکی از بالاترین حجمهای مواد شیمیایی در جهان می باشد [۱، ۲]. تقاضای جهانی برای BPA به نظر از ۹/۳ میلیون تن در سال ۲۰۰۶ به حدود ۵ میلیون تن در سال ۲۰۱۰ افزایش یافته است [۳]. بسیاری از کشورهای جهان، مخصوصا آلمان، هلند، ایالات متحده آمریکا و ژاپن، از قابلیت های تولید زیادی در زمینه BPA برخوردار می باشند. ظرفیت تولید BPA در اروپای غربی نیز در حدود ۸۳۰ میلیون تن در سال ۲۰۰۰ پیش بینی شده بود [۴]، این میزان معرف یک رشد ۴ درصدی در سال از ۲۰۰۰ الی۲۰۰۶ می باشد و بر مبنای  پیش بینی ها  رشد  این محصول در بین سالیان ۲۰۰۶ الی ۲۰۱۰ به میزان ۲% در سال می باشد [۳]. بازار اصلی برای BPA تولید پلی کربنات می باشد و دومین محصول بزرگ رزین های اپوکسی به شمار می آید. دیگر کاربردها شامل مواد ضد اشتعال، رزین های پلی استر اشباع نشده و پلی آکریلیک، پلی اترمیت و رزین های پلی سولفون می باشند [۵، ۶]. میزان گسترده ای از موادی که با غذا تماس دارند نیز در بین مصارف این محصول دیده می شوند که عمدتا حاصل آمده از پلی کربنات ها هستند (بطری شیر نوزادان، سفره جات، اجاق آلات میکروویو، محفظه های ذخیره سازی، آب قابل بازگشت و بطری های شیر و همچنین لوله های آب) و رزین های اپوکسی (پوشش های محافظتی داخلی برای غذا و قوطی های نوشابه، پوشش برای سرپوش های فلزی، ظروف شیشه ای، و بطری ها و پوشش سطحی برای مخازن ذخیره سازی آب آشامیدنی و خمره های شراب) [۷]. ساختار شیمیایی و برخی از خواص فیزیکی شیمیایی BPA در جدول ۱ نشان داده شده است.

استفاده گسترده از پلیمرهای با پایه BPA، همراه با پیوندهای استری که در معرض هیدرولیز و پسماندهای مونومر غیر پلیمریزه شده قرار گرفته اند، خود موجبات آلودگی محیطی گسترده ای را فراهم آورده اند، غلظت های BPA در محدوده های ngL^-1 5-320 در آبهای رودخانه ای [۸-۱۰]، ngL^-1 20-700 در پساب های فاضلاب [۹-۱۱]، ngL^-3 2-208 در هوا [۱۲-۱۴]، ng g^-1 0.2-199 در گردو غبار [۱۲-۱۴] و ng g^-1 0.1-384 در مواد غذایی [۱۵-۱۷] گزارش شده اند. وجود این ماده در غذا موجب بروز نگرانی های جدی شده است چرا که این محصول به هنگام تماس آن با انسان سبب بروز خطرات جدی می شود [۶، ۷، ۱۷]. هیئت های علمی در خصوص مواد افزودنی غذایی، چاشنی ها، فرآوری های کمکی و مواد مرتبط در تماس با غذای اتحادیه اروپا (EU) اقدام به برآورد ارزیابی هایی در این زمینه نموده اند که مشخص کننده پتانسیل بروز مشکلات مربوط به رژیم غذایی به میزان ۱۳، ۵٫۳ و ۱٫۵  وزن بدن/ روز به ترتیب در نوزادان ۶ الی ۱۲ ماهه ای که از شیر مادر تغذیه می نمایند، نوجوانان و افراد بالغ می باشد [۷]. تماس گسترده انسان با BPA از طریق برآوردهای انجام شده در مایعات و بافت های انسانی نیز محرز و مشخص شده است (بررسی شده در مرجع [۱۸]). غلظت در خون و ادرار به طور میانگین در محدوده های  و  گزارش شده است که سرعت تشخیص آن فراتر از ۹۰% در غالب مطالعات بوده است.

روش های تجزیه ای برای تعیین بیس فنول A در غذا

۲- منابع و حذف آلاینده پس زمینه

BPA به صورت ذاتی در محیط فراگیر می باشد. آلودگی پس زمینه BPA در سطوح  رخ داده و احتمالا ناشی از حلال ها، ستون های SPE، شیشه آلات، پلاستیک آلات و دیگر عامل ها و ابزارهای آزمایشگاهی می باشند. به طور کلی، شیشه آلات تحت فرآوری حرارتی (به میزان ۴ ساعت در دمای ۴۰۰ درجه سلسیوس) و مواد شسته شده به وسیله حلال به عنوان یک برآورد احتیاطی جهت ممانعت از آلودگی پس زمینه مورد استفاده قرار می گیرند [۲۸].

غلظت های BPA در حدود  در آب Milli-Q  با استفاده از روش های دارای حساسیت بالا یافت شده اند (محدوده اندازه گیری ابزاری ۵ pg) [29-31]. این آلایندگی ناشی از پلاستیک های استفاده شده در سیستم خالص سازی بوده و از طریق فیلتر نمودن آب از طریق غشای غیر آبدوست یا آبگریز حذف می شود (دیسک/ صفحه Empore). با این وجود، نویسندگان دیگر، به هنگام تحلیل آبهای کاملا باکیفیت مختلف هیچگونه آلایندگی BPA را تشخیص ندادند، نظیر Pestanal حاصله از Riedel-de Haën و یا موارد حاصله از یک سیستم Elgastast و Millipore Milli-Q، با این وجود در این آزمایشات محدوده اندازه گیری ابزاری در حدود ۱۰ ng بوده است [۳۲].

روش های تجزیه ای برای تعیین بیس فنول A در غذا

۳- فرآوری نمونه

انواع گسترده ای از غذاهای حاوی- BPA شامل ماهی و نمونه های جامد و مایع کنسرو شده وجود دارند (شکل۱). تعیین BPA در این موارد غالبا نیازمند آماده سازی گسترده نمونه ها قبل از تحلیل ابزاری می باشد. مراحل نوعی در محدوده مهیا سازی نمونه غذایی شامل پیش فرآوری، استخراج، پاکسازی/ تصفیه، تغلیظ و در برخی از موارد، استحصال می باشد،‌ و شامل تنگنای موجود در تجزیه مواد غذای کنونی است (شکل۱) نمونه های جامد معمولا در ابتدا هموژنیزه شده در حالیکه نمونه های مایع ابتدا به ساکن فیلتر یا سانتریفوژ می گردند. فرآوری های خاص را می توان بر حسب ترکیب بستر کاربردی به کار گرفت، همانند گاز زدایی نوشیدنی های کربن دار [۱۶، ۳۳]،‌ نمونه های با محتوای بالای پروتئین ممکن است از طریق رسوب گذاری حذف شوند و بافت های ماهی نیز شکسته شده و قبل از هموژنیزه سازی تحت فرآیند خشک کردن انجمادی قرار می گیرند. مواد غذایی کنسروی شامل هردوی بخش های مایع و جامد غالبا فیلتر شده و به صورت مجزا فرآوری می گردند.

۱-۳٫ استخراج  با پایه حلال

۱-۱-۳٫ استخراج حلال (SE) و استخراج مایع- مایع (LLE)

استخراج حلال (SE) هنوز نیز به عنوان شایع ترین تکنیک برای جدا سازی BPA از مواد غذایی جامد به شمار می آید (رجوع به جدول ۳). استخراج مایع – مایع (LLE) علیرغم آنکه به عنوان یک تکنیک مطمئن برای استخراج BPA از مواد غذایی مایع به شمار می آید، به میزان کمتری در مقایسه با SPE مورد استفاده قرار گرفته است. غالب روش های استخراج برای نوع خاصی از مواد غذایی نظیر ماهی [۳۸، ۳۹]، میوه و سبزیجات (۴۰، ۴۱)، ماست، خامه، کره و پودینگ(خوراکی شیرین) [۴۲]، پودرهای فرمول غذایی کودکان [۴۳]، غذای حیوانات اهلی یا خانگی [۴۴] و آب معدنی [۴۵] ایجاد شده اند و تنها مقدار اندکی از آنها برای محدوده گسترده ای غذاها مورد استفاده قرار می گیرند.

 ۳-۱-۲٫ استخراج به کمک ریز موج( میکروویو) (MAE)

MAE برمبنای کاربرد انرژی میکروویو به نمونه در طی استخراج می باشد که متعاقبا به هم زده شده و سریعا حرارت می بیند. این مورد در بردارنده یک جایگزین خوب برای استخراج حلال نمونه های غذایی جامد و نیمه  جامد می باشد که علت آن قابلیت حصول کارایی استخراج خوب در طی فرایند مربوطه با  حلال کمتر و زمان استخراج کوتاهتر می باشد. کاربرد MAE در خصوص استخراج غذاهای حاوی – BPA نسبتا محدود بوده و غالبا محدود به ماهی می باشد [۵۰، ۵۱]. اندازه های نمونه کوچک (غالبا بین ۲/۰ و ۱ گرم بافت نرم و خرد شده) در معرض MAE با ۲۰ میلی لیتر دی کلرومتان : متانول (v/v 2:1) [50] یا ۱۰ میلی لیتر (مقدار آب ۲۰درصد) تترامتیل آمونیوم هیدروکسید (TMOH) و ۱ میلی لیتر n-nonane [51] برای مدت ۱۵ الی ۲۰ دقیقه می باشند.

۳-۱-۳٫ استخراج مایع فشرده (PLE)

PLE که تحت عنوان استخراج حلال تسریع شده (ASE) نیز خوانده می شود، شامل استفاده از حلالهای مایع در دماهای بالا (۲۰۰-۴۰ درجه سانتی گراد) و فشارهای بالا (psi2500-1000)      می باشد. تحت این شرایط، حلالها قدرت حلال پوشی را بالا برده و سرعتهای استخراج را افزایش    می دهند. کاربرد PLE در آنالیز غذا اخیرا مورد بررسی قرار گرفته است [۵۲، ۵۳]. گرچه PLE به ندرت برای استخراج غذاهای محتوی BPA مورد استفاده قرار گرفته، تناسب آن برای استخراج نمونه های با منشاء حیوانی [۲۸، ۵۴] و گیاهی [۳۲] قبل از LC/MS اثبات شده است. حلالهای مورد استفاده برای گوشت (خوک، گوشت، خرگوش، اردک و جوجه) دی کلرو متان [۲۸]، برای جگر ماهی استون-n– هگزان (V/V1:1) [54]  برای حبوبات (غلات) متانول [۳۲] بوده است. از سدیم سولفات [۵۴] و مواد دارای جدار سیلیسی [۳۲] به عنوان عوامل پراکنده ساز استفاده شده است.

۳-۲٫ استخراج فاز  جامد (SPE)

SPE تکنیکی است که هم برای استخراج غذاهای مایع محتوی BPA و هم برای تصفیه عصاره های خام پس از استخراج حلال بسیار زیاد به کار برده شده است. اساس SPE [55] و کاربرد آن در آنالیز غذا [۵۸-۵۶] به طور جامع مورد بررسی قرار گرفته است. انتخاب یک جاذب مناسب برای BPA عمدتا تحت تاثیر خواص آن (ویژگی نسبتا قطبی و حضور گروه های گیرنده/ دهنده هیدروژن، جدول ۱ را ببینید) و نوع زمینه غذا می باشد. هم جاذبهای غیر انتخابی و هم جاذبهای انتخابی برای  جداسازی و تصفیه BPA از غذا بازده عالی از خود نشان داده اند (جدول ۳ را ببینید).

۳-۲-۱٫ جاذبهای غیر انتخابی

کوپلیمردی وینیل بنزن/-N وینیل پیرولیدون (OASIS HLB از آبها،mg  ۲۰۰-۳۰) پرکاربردترین جاذب در گذشته بوده است. پلیمر –N وینیل پیرولیدون آبدوست رطوبت پذیری خوبی از جاذب را فراهم کرده و به عنوان یک گیرنده (پذیرنده) هیدروژن عمل می کند در حالیکه پلیمردی وینیل بنزن آبگریز حفظ فاز برگشتی را برای BPA فراهم می نماید. این ماده نسبت به جاذبهای سیلیکایی کلاسیک مزایایی را ارائه می دهد یعنی مساحت ویژه بالا (۸۰۰ m²/g)، امکان خشک شدن در طی  فرایند استخراج  بدون کاهش توانایی آن برای حفظ BPA و دیگر رزینهای پلیمیری مشابه، پایداری در تمام محدوده PH [59]. از میدان دیگر غذاهای مایع، OASIS HLB برای جداسازی BPA از بخش آبی میوه و سبزیجات کنسروشده [۴۰]، مایع شستشوی حاصل از تمیز کردن کنسروهای غذایی خالی حیوانات اهلی با آب مقطر در ۱۲۱ درجه سانتی گراد به مدت ۳۰ دقیقه [۴۴]، آب آشامیدنی و نوشابه های قلیایی [۶۰]، کولوستروم (شیرماک) انسان [۶۱] و نمونه های بسیار ویسکوز نظیر عسل [۶۲] بکار برده شده است.

۳-۲-۲٫ جاذبهای انتخابی

گستره ای از مواد جاذب SPE بسیار انتخابی که برای اندازه گیری آلاینده های جزیی در نمونه های پیچیده(کمپلکسی) نظیر غذاها بسیار مناسبند، توسعه یافته اند، بنابراین استخراج و تصفیه در یک مرحله انجام می شود. از طرف دیگر، توسعه این مواد برجسته (زیبا) به صورتی که برای جاذبهای ایمن و پلیمرهای چاپ شده مولکولی مناب باشد، مستلزم صرف زمان، پیچیده و گران قیمت است. کاربرد آنها در آنالیز غذاها و بویژه برای تعیین (اندازه گیری) BPA پدیدار شده اما تاکنون نسبتا محدود بوده است.

۳-۲-۲-۱٫ مواد با دسترسی محدود (RAM ها)

اصطلاح مواد با دسترسی محدود (RAMها) به وسیله دسیلتس و همکارانش در سال ۱۹۹۱ معرفی شد [۷۱]. این جاذبها بویژه برای تصفیه/ استخراج روی خط (جاری) نمونه های بیولوژیکی (نظیر پلاسما و سرم) و برای انجام یک آنالیز با عملکرد بالا توسعه یافته اند. RAM ها دفع (اخراج) اندازه ای پروتئینها و سایر ماکرومولکولها با غنی سازی همزمان آنالیتهای با جرم مولکولی پایین در سطح حفره داخلی را با هم ترکیب می کند که به وسیله مکانیسم های متداول (برهمکنشهای آبگریز، یونی یا تمایلی) حفظ می شوند [۷۲]. دفع اندازه ای بوسیله سد نفوذ فیزیکی (قطر حفره) یا بوسیله سد شیمیایی ایجاد شده بوسیله یک پلیمر در سطح بیرونی ذرات حاصل می شود.

۳-۲-۲-۲٫ جاذبهای ایمن (IS ها)

ستونهای تمایلی ایمن (IAC) یا اصطلاحا جاذبهای ایمن (ISها) بوسیله پیوند یافتن کووالانسی
آنتی بادیها بر روی یک پایه مناسب ساخته می شوند. آنها انتخاب پذیری منحصر بفردی را براساس تشخیص مولکولی فراهم می کنند که برای زمینه های غذایی پیچیده بسیار مناسب است. IS ها می تواند برای تمرکز یافتن بر روی یک آنالیت (واکنشگر) منفرد یا بوسیله بکارگیری واکنش پذیری عرضی برای استخراج گروه کاملی از ترکیبات وابسته به ساختار طراحی شوند. گرچه اغلب کاربردهای IS ها برای نمونه های بیولوژیکی و زیست محیطی می باشد (بررسی شده در [۷۴])، IS ها برای استخراج غذاها نیز به کار گرفته شده اند و برای آنالیز توکسین های طبیعی به صورت تجربی در دسترس هستند [۷۵، ۷۶]. موانع اصلی این تکنیک هزینه تولید آنتی بادیها و طول عمر کوتاه ستونها می باشند.

…

روش های تجزیه ای برای تعیین بیس فنول A در غذا

۴- جداسازی و شناسایی

اندازه گیری BPA در مواد غذایی به استفاده از تکنیکهای بسیار حساس و بسیار انتخابی به خاطر مقادیر جزیی که غالبا در آن یافت می شود (جدول ۲ را ببینید) وپیچیدگی زمینه های غذایی نیاز دارد. گرچه SML تنظیم شده به وسیله کمیسیون EU نسبتا بالاست ( ngg^−۱۶۰۰)، اثرات دوز پایین (مقدار پایین) گزارش شده و BPA سبب توسعه روشهای تجزیه ای با LOD های به اندازه کافی پایین برای ارزیابی مجاورت انسان با این مقدار شده است. اندازه گیری BPA در غذا عمدتا به وسیله LC/MS،  LC/FL و GC/MS انجام می شود. کروماتوگرافی مایع مزیت سادگی نسبت به GC که در آن مرحله استخراج ضروری است را ارائه می دهد، در حالیکه مورد اخیر تفکیک پیک بالاتری را فراهم می کند. تکنیکهای دیگر مانند شناسایی الکتروشیمیایی LC (LC-ED) و ارزیابی های ایمن با گستره کمتری مورد استفاده قرار گرفته اند. اطلاعات مفصل در مورد شرایط کروماتوگرافی و شناسایی برای اندازه گیری BPA در جدول های ۴ و۵ خلاصه شده اند.

۴-۱ گروماتوگرافی مایع

LC برای BPA معمولا در ستونهای _۱۸C فاز برگشتی انجام می شود. فازهای متحرک براساس آشکار ساز جفت شده با LC تغییر می کنند. آب و استونیتریل عمومی ترین حلالهای دوتایی در هنگامی که از شناسایی فلوئورسانس استفاده می شود، می باشند در حالیکه برای EST-MS و APCI-MS آب و متانول ترجیح دارند. شرایط شستشو به آنالیتهای اندازه گیری شده همراه با BPA و زمینه های غذایی بسیار وابسته است.

۴-۱-۱٫ شناسایی فلوئورسانس

BPA فلوئورسانس ذاتی با طول موجهای برانگیختگی و نشری به ترتیب ۲۷۵ و nm305 را نشان می دهد که غالبا در حلالهای بکار رفته در فازهای متحرک LC یعنی آب، استونیتریل و متانول ثابت در نظر گرفته می شوند، به هرحال، شدت فلوئورسانس در محیط های آلی خیلی بالاتر است (شکل ۳ را ببینید) و بنابراین حساسیت در LC به ترکیب فاز متحرک بستگی خواهد داشت. حدود تشخیص دستگاهی نوعی برای BPA بوسیله شناسایی LC– فلوئورسانس در محدوده ngmL^−۱۵۰-۵ هستند.

…

روش های تجزیه ای برای تعیین بیس فنول A در غذا

۵- نتیجه گیری  

اندازه گیری BPA در غذا شرط پشتیبانی از تقویت قانون گذاری و ارزیابی خطر مجاورت انسان با دوزهای پایین (مقادیر کم) BPA می باشد. درحال  حاضر، از شناسایی LC– فلوئورسانس هنوز غالبا استفاده می شود و نتایج کمی(مقداری) رضایتبخشی ارائه می دهد اما LC-MS و GC-MS جذاب تر می باشند زیرا این روشها انتخاب پذیری بیشتر و بنابراین روشهای معتبرتری را فراهم می کنند. تعیین مناسب BPA معمولا به وسیله دستگاه های چهار قطبی GC-MS یا LC– سه گانه انجام می شود.

تهیه نمونه هنوز مرحله کلیدی را برای اندازه گیری BPA در غذا تشکیل می دهد و منشاء موانع اصلی در روش شناسی موجود می باشد و این امر صرفنظر از کاربرد آنها برای BPA به عنوان تنها آنالیت یا برای تعداد زیادی از آلاینده ها (مثلا BPA همراه با سایر فنولها، مختل کننده های غدد درون ریز و/ یا مهاجرتها از بسته بندی غذایی) می باشد. استخراج حلال و SPE تکنیکهای استخراج بسیار پرکاربردی هم برای جداسازی BPA و هم برای تصفیه اجزای زمینه ای هستند. تکنیکهایی نظیر SPME و SBSE که مزایایی برحسب مصرف حلال، اندازه نمونه و سهولت اتوماسیون را ارائه می دهند، باید بر بعضی از موانع مهم قبل از مناسب شدن برای اندازه گیری BPA در غذا غلبه نمایند.