Analyse avec couplage LC-GC des fractions aliphatiques et aromatiques (MOSH/MOAH)

Station de travail MOSH/MOAH CHRONECT

Introduction

Des résidus indésirables d’huile minérale sont détectés dans de nombreux aliments ou matériaux en contact avec les aliments. Ces substances peuvent être divisées en deux classes : les hydrocarbures saturés (MOSH – hydrocarbures saturés d’huile minérale) et les hydrocarbures aromatiques (MOAH – hydrocarbures aromatiques d’huile minérale). Alors que la première Classe de substances s’accumule dans le corps humain, la Deuxième Classe de composés est soupçonnée de contenir des substances cancérigènes. Ces substances peuvent être pénétrées dans les aliments par de nombreuses voies de contamination. Parmi les cellules-ci décrivent la migration en phase gazeuse suivi de la re-condensation au sein de l’aliment ou bien le contact avec des lubrifiants dans la chaîne de production.

Les résidus d’huile minérale sont des mélanges complexes entraînant de nombreux composés différents. Cette particularité est visible sur le chromatogramme type, voici un groupe de photos non résolues, la fameuse « bosse ». Dans le cadre de l’analyse quantitative des MOSH/MOAH, la somme des substances individuelles est déterminée. Cette analyse complexe nécessite des appareils de préparation d’échantillons et de mesures spécifiques.

Après 2010, Axel Semrau s’est engagé dans le développement et le support des solutions qu’il a consacrées à l’analyse des MOSH/MOAH. De nombreuses options ont été ajoutées au fur et à mesure des développements, telles que la configuration à 2 voies FID en parallèle, l’époxydation automatisée ou la purification à l’oxyde d’aluminium (AlOx) en ligne, poussins en étroite collaboration avec les clients avant qu’ils ne soient valides dans l’utilisation de routine.

Configuration du système

L’analyse MOSH/MOAH est réalisée avec un couplage LC-GC-FID en ligne. Dans ce processus, un HPLC est connecté à un GC via une interface spéciale. Les GC utilisent deux FID comme détecteurs, ils présentent donc une réponse uniforme aux hydrocarbures. Ces détecteurs permettent de déterminer quantitativement la somme de tous les composés individuels. Eventuellement, un spectromètre de masse peut être utilisé pour déterminer la nature des molécules présentes.

Le couplage LC-GC se fait via une interface, qui se compose d’un boitier de contrôle intelligent et d’une vanne d’échantillonnage thermostatée. La température de la vanne peut varier de l’ambiante jusqu’à 150 °C. Le contrôle de la température élimine le risque de condensation du solvant HPLC au niveau des palettes et améliore la stabilité du système. Un rinçage de la vanne par le gaz vecteur GC empêche les contaminations croisées et réduit les phénomènes de tailing.

Le HPLC comprend une pompe ainsi qu’un détecteur UV qui est utilisé pour vérifier le chromatogramme HPLC et contrôler que le fractionnement est corrigé. Grâce au système HPLC, les groupes de substances MOSH et MOAH sont séparés.

Après la séparation, 450 µL de chaque fraction sont transférés au GC. Le solvant est éliminé par évaporation. Les analyses sont ensuite introduites dans la colonne du chromatographe et séparées par une rampe de température.

La configuration GC à 2 voies, développée par Axel Semrau, permet la détermination simultanée des MOSH et des MOAH en un seul run GC, ainsi de moitié le temps nécessaire par échantillon.

Le contrôle de l’ensemble du système est effectué par le logiciel CHRONOS d’Axel Semrau. Les options vous indiquent que l’époxydation automatique ou la purification de l’oxyde d’aluminium en ligne peut être sélectionnée en un clic dans la liste des charms.

Élimination des interférences

Notamment lors de l’analyse des aliments, les perturbations par des substances interférentes constituant un problème et ont une incidence négative sur la limite de détection et la précision de l’analyse. Les principales substances interférentes sont les oléfines naturelles comme le squalène ou le β-carotène. Celles-ci éluent dans la fraction MOAH et peuvent mener à des faux positifs.

En faisant réagir ces composés avec un peracide avant l’injection dans l’HPLC, les oléfines sont converties en époxydes polaires et donc séparées du MOAH, moins polaire, dans l’HPLC. Le processus d’époxydation à température ambiante dans l’éthanol a été mis au point par Marco Nestola pour Axel Semrau et fait maintenant partie des normes et recommandations actuelles de l’Union européenne. Cette réaction peut être réalisée manuellement en laboratoire ou automatiquement par le poste de travail CHRONECT. Une centrifugeuse intégrée au système assure une séparation fiable des phases après la réaction.

Les autres éléments interférents sont les alcanes biogéniques, qui éluent dans la fraction MOSH. La norme DIN EN 16995 et la méthode DGF C-VI 22 (20) définissent l’élimination de ces interférences par purification de l’échantillon à l’oxyde d’aluminium. Comme le processus manuel prend beaucoup de temps et nécessite une nouvelle injection de l’échantillon, Axel Semrau a développé une purification en ligne en utilisant une colonne d’oxyde d’aluminium. Une pompe HPLC supplémentaire est intégrée au système et la fraction MOSH est purifiée automatiquement après séparation de la fraction MOAH. Cette approche en ligne permet la détermination de MOSH et MOAH avec époxydation et purification AlOx simultanées en un seul passage et est mentionnée dans la méthode DGF actuelle comme une alternative à l’approche manuelle.

Echantillon de marjolaine sans et avec purification par AlOx

Limites de détermination et normes

Dans l’analyse de MOSH et de MOAH, la limite de détermination dépend beaucoup de la matrice de l’échantillon. Ceci est dû aux substances interférentes qui ne peuvent pas être complètement éliminées même avec l’époxydation et le nettoyage par l’oxyde d’aluminium. Par conséquent, une limite générale de quantification ne peut pas être définie pour un système LC-GC. En l’absence d’interférences dues à des substances parasites, le poste de travail MOSH/MOAH CHRONECT peut respecter une limite de quantification dans les huiles alimentaires de 2 mg/kg et parfois moins.

Il existe en fait deux normes ou méthodes qui définissent l’analyse du MOSH et du MOAH dans les huiles alimentaires à l’aide de la LC-GC-FID. La norme DIN EN 16995 de 2017 définit une méthode avec une limite de détermination de 10 mg/kg. La réglementation actuelle et les normes concernant les MOSH MOAH sont détaillées dans cet article qui leur est dédié. 

Les limites de quantification les plus basses, engendrées par de nombreux utilisateurs, sont possibles, mais apparaissent parfois des modifications de la méthode et ne peuvent être garanties pour toutes les matrices. En raison de ces variantes, il peut y avoir des écarts entre les valeurs de différents laboratoires.

Ce problème a été traité par la DGF avec la méthode normalisée C-VI 22 (20). La méthode décrite permet des limites de détermination robustes allant jusqu’à 1 mg/kg après purification de l’échantillon, époxydation éthanolique selon Nestola et nettoyage AlOx (en ligne). Il représente également l’état de l’art actuel en matière d’analyse MOSH/MOA.

Étapes ultérieures de l’automatisation

Toutes les méthodes officielles présentent une préparation manuelle de l’échantillon avant de pouvoir le soumettre à la LC-GC-FID :

• Saponification et enrichissement pour les limites inférieures de quantification (LLOQ).
• Nettoyage au gel de silice pour éliminer les substances qui influencent l’époxydation.

Ces procédures manuelles demandent beaucoup de travail et sont source de contamination des blancs et des échantillons. Pour surmonter ce problème, Axel Semrau a développé une solution automatique pour l’analyse de MOSH/MOAH dans les huiles et graisses alimentaires. Ce flux de travail comprend les étapes suivantes :

• Saponification à l’aide de KOH
• Extraction de substances non saponifiées
• Évaporation et époxydation avec l’acide performique
• Enrichissement des fractions par HPLC et injection
• Nettoyage AlOx en ligne pendant le cycle HPLC

Grâce à ce flux de travail, une LOQ ≤ 1 mg/kg est obtenue pour de nombreux types d’huiles et de graisses alimentaires sans intervention manuelle. Comme plusieurs échantillons peuvent être préparés en parallèle, il est possible d’analyser jusqu’à environ 30 échantillons par jour.

Autres options

La station de travail MOSH/MOAH CHRONECT peut être complétée par différentes options :

Fractionneur et collecteur

Cette option vous permet de collecter des aliments à partir d’une fraction pour une analyse plus approfondie avec d’autres méthodes telles que GCxGC-MS.

Cette méthode permet de déterminer la composition par exemple, de la fraction MOAH en cas de résultats MOAH positifs, afin de fournir des conclusions plus précises sur l’origine de la contamination.

Appauvrissement en MOSH

Il permet la détermination de MOAH dans les échantillons possédant une concentration très élevée de MOSH, comme les cosmétiques à base de vaseline. La diminution de la teneur en MOSH autorise la détermination de la teneur en MOAH.

Détermination d’autres paramètres de qualité

Par ailleurs, différents paramètres de qualité des huiles alimentaires, tels que les esters d’alkyle et le stigmastadiène, peuvent être analysés.

Évaluation

L’évaluation des analyses MOSH/MOAH diffère sur certains points d’une évaluation classique en chromatographie en phase gazeuse. Tout d’abord, il ne faut pas déterminer l’aire d’un seul pic. La totalité de la contamination patron pour l’huile minérale est être quantifiée. Deuxièmement, les photos situées au sommet de la bosse doivent être sous-traitées en fonction du type d’échantillons, car elles sont considérées comme ne provenant pas de l’huile minérale et fausseraient donc le résultat. Pour une évaluation plus précise de l’échantillon, il est également nécessaire d’obtenir des résultats partiels pour certaines plages de points d’ébullition. Un système de données chromatographiques classique rencontre souvent des difficultés à répondre à ces exigences, c’ est pourquoi un logiciel appelé Chrolibri a été proposé pour une évaluation MOSH/MOAH simple et automatisée. Le logiciel Hump Inspector crée et utilise des bases de données de référence spécialisées pour les huiles minérales afin de déterminer la source de contamination.

Installation

Pour s’assurer que les systèmes fonctionnent sans problème, toutes les stations de travail CHRONECT sont intégralement testées. Au cours d’un test d’acceptation (FAT) complet en usine, nous vérifions non seulement le bon fonctionnement technique, mais aussi les performances analytiques. Après l’installation, cet essai est répété lors d’un test d’acceptation sur site (SAT) dans le laboratoire du client. La performance de l’analyse est ainsi vérifiée. Le système est prêt à être utilisé immédiatement après l’installation.

CV

La station de travail MOSH/MOAH CHRONECT est basée sur 10 ans d’expérience dans l’analyse des MOSH/MOAH. Elle est le résultat d’un développement continu en étroite collaboration avec plus de 150 clients. La conformité aux règles et normes en vigueur ainsi qu’une évaluation simple et automatique des résultats permettent une utilisation en routine. Une équipe de support spécialement formée dans MOSH/MOAH offre une assistance aux utilisateurs à tout moment. Ainsi, la station de travail MOSH/MOAH CHRONECT est le système idéal pour tout laboratoire qui souhaite mettre en œuvre avec succès cette analyse.

Données techniques