Tag: Lebensmittel Kennzeichnungs Verordnung
Schnelle und einfache MOSH/MOAH Analytik in der Mars 6 Mikrowelle
Mineralöle kommen in unserer Umwelt nahezu überall vor. Ihre Bestandteile können auf ganz unterschiedlichen Wegen sowohl in pflanzliche als auch in tierische Lebensmittel gelangen. Betrachtet man ihre chemische Struktur, so handelt es sich dabei im Wesentlichen um gesättigte Mineralölkohlenwasserstoffe (MOSH) und zu einem geringeren Anteil um aromatische Mineralölkohlenwasserstoffe (MOAH).
Mit den Abkürzungen MOSH und MOAH werden zwei unterschiedliche Gruppen chemischer Verbindungen bezeichnet, die im Mineralöl vorkommen. MOSH steht dabei für englisch Mineral Oil Saturated Hydrocarbons (Gesättigte Mineralölkohlenwasserstoffe), MOAH für englisch Mineral Oil Aromatic Hydrocarbons (Aromatische Mineralölkohlenwasserstoffe).
Beide werden leicht aus Lebensmitteln in den Körper aufgenommen und können sich im Körperfett sowie in einigen Organen anreichern. Ableitungen zur toxikologischen Bewertung werden aus Tierversuchen getroffen, weil derzeit keine Studien über die Effekte auf den Menschen vorliegen. Die Aufnahme von MOAH sollte nach Ansicht des Bundesinstituts für Risikobewertung (BfR) gänzlich vermieden werden, da nicht auszuschließen ist, dass in dieser Fraktion auch krebserregende Verbindungen vorkommen.
Mineralöle setzen sich im Wesentlichen aus zwei chemisch und strukturell unterschiedlichen Fraktionen zusammen. Die Hauptfraktion besteht zu einem Anteil von 75 bis 85 % aus so genannten MOSH (Mineral Oil Saturated Hydrocarbons), bei der kleineren Fraktion mit einem relativen Anteil von 15 bis 25 % handelt es sich um so genannte MOAH (Mineral Oil Aromatic Hydrocarbons). Beide Fraktionen bestehen aus Kohlen-stoffketten mit meist weniger als 25 Kohlenstoff-atomen (<C25). MOSH sind gesättigte paraffinartige, d. h. offenkettige, meist verzweigte und naphtenartige (zyklische) Kohlenwasserstoffe mit niedriger bis mittlerer Viskosität. Bei MOAH handelt es sich um eine große Zahl verschiedener aromatischer Kohlenwasserstoffe, die überwiegend aus einem bis vier Ringsystemen bestehen und bis zu 97 % alkyliert sind
Beide Stoffgruppen werden in Lebensmitteln und Kosmetika untersucht.
Der analytische Nachweis und die quantitative Bestimmung der MOSH- und MOAH-Fraktion erfolgt als Summenparameter. Hierfür werden die Proben mit n-Hexan extrahiert und der Extrakt mit gekoppelter HPLC-GC mit Flammenionisationsdetektor oder massenspektrometrischem Detektor analysiert. Vorher wird noch ein Verseifungsschritt mit KOH vorgeschaltet. Die herkömmliche nasschemische Probenvorbereitung der Verseifung und Lösemittelextraktion ist arbeitsaufwändig und zeitintensiv. Als schnelle und einfache Alternative mit hohem Probendurchsatz in kurzer Zeit wurde ein Verfahren in der Mars 6 Mikrowelle mit speziell entwickelten Reaktionsbehältern entwickelt.
In nur 20 min. erfolgen nun mit Hilfe einer speziellen Rührtechnik die Verseifung und die Lösemittel-Extraktion.
Dabei ist die Temperaturmessung ein entscheidender Parameter für die Richtigkeit und Reproduzierbarkeit. Die im Mars 6 eingebaute iWave Temperatursensorik misst berührungslos durch verschiedene Materialien wie z. B. Hostaflon TFM und Glas die Probentemperatur der Proben.
Sehen Sie selbst die MOSH/MOAH Probenvorbereitung in diesem Film
Möchten Sie die MOSH/MOAH Probenvorbereitung mit Ihrer Chromatographie koppeln? Ein vollautomatischer Autosampler bedient die Mikrowelle sowie die GC.
Schwermetallverunreinigung von scharfer Salsa Soße und Chilipulver
Der Verbrauch von botanischen Produkten hat in den letzten zwei Jahrzehnten deutlich zugenommen, da die Verbraucher immer mehr zu natürlichen und hochwertigen botanischen Produkten tendieren. Die Hauptanbauregionen der Gewürz- und Teeproduktion auf der ganzen Welt weisen aber weniger strenge Sicherheits- und Qualitätsstandards als in der EU und in den USA auf. Es wurde festgestellt, dass Produkte aus diesen Regionen eine Vielzahl von Verfälschungen und Verunreinigungen enthalten, einschließlich Schwermetallen und toxische Elementen. Für eine Untersuchung wurde diverse Gewürze scharfe Saucen in unterschiedlichsten Märkten gekauft. Nach dem kryogenen Vermahlen und Mikrowellenaufschluß wurden die messfertigen Proben mittels ICP-MS auf ihre Schwermetallkontamination hin untersucht.
Probenvorbereitung
Die Proben wurden mit einem CEM Mars 5 Mikrowellen-Druckaufschlussgerät aufgeschlossen:
· Easy Prep Gefäße und XP Gefäße
· 0,2 g Probe · 10 ml HNO3
· 1-2 Tropfen HF bei Proben mit hohem Siliciumdioxidgehalt
· 15 Minuten Rampe bis 210 ° C · 15 Minuten halten
Materialien
SPEX CertiPrep-Standards:
– CLMS-1, CLMS-2, CLMS-3, CLMS-4 (Multi-Element-Lösungsstandards 1-4)
Reagenzien:
– Hochreine Salpetersäure
– Hochreine HF
Analyse
Agilent ICP-MS 7700:
– Meinhard Zerstäuber
Ergebnisse Das am häufigsten vorkommende Schwermetall für die roten Pfefferprodukte war Chrom, das in einer Chillipulver Probe bis zu 7 pg/g aufwies. Die Gehalte an Chrom reichten von 3,1 bis 7,0 pg/g. Arsen und Cadmium waren in derselben Probe enthalten, das die höchsten Chromwerte aufwies (1,2 pg/g Cd & 0,4 pg/g As). Blei wurde in dieser Probe mit weniger als 1 pg/g gefunden. Detailergebnisse in Abbildungen 1 – 3
Evaluierung des ORACLE Fettanalysators erfolgreich abgeschlossen
CEM freut sich, den erfolgreichen Abschluss einer unabhängigen Studie des ORACLE Universellen Fettanalysators durch das akkreditierte französische Labor Actalia Cecalait bekannt zu geben. Das ORACLE ist der erste schnelle Fettanalysator, der absolut keine Methodenentwicklung erfordert und Fett in jeder unbekannten Nahrungsmittelprobe mit vergleichbaren Fettgehalten zu den Referenzmethoden analysieren kann. Mehrere Molkerei-/Milchprobenarten wurden in der Studie untersucht: Sahne, Milchpulver, verschiedene Käse, saure Sahne, Joghurt, Dessert und Eiscreme, in einer Bandbreite von 0,5 bis 45,0% Fett.
Actalia stellte fest, dass der ORACLE Fettanalysator in der Lage war, alle oben genannten Molkereiproben mit der gleichen Richtigkeit und besserer Genauigkeit im Vergleich zu den nasschemischen Extraktionstechniken Röse-Gottlieb, Weibull-Berntrop und Schmid-Bondzynski-Ratzlaff zu analysieren. Die Messdauer beträgt nur wenige Minuten und erfordert keinerlei Methodenentwicklung oder Kalibrierung. Insbesondere ergaben der Vergleich der ORACLE- und Nasschemie-Ergebnisse einen perfekten linearen Bestimmungskoeffizienten (R2) von 1,000. Actalia kam auch zu dem Schluss, dass die Wiederholbarkeit des ORACLE für alle Proben besser war als die Referenzchemie.
Actalia mit Sitz in Poligny, Frankreich, ist ein COFRAC-akkreditiertes Labor, das sich auf die Bereitstellung technischer und wissenschaftlicher Erkenntnisse für die Validierung und Vereinheitlichung von Analysenmethoden mit Expertise in der Molkereianalyse spezialisiert hat. Darüber hinaus ist Actalia sowohl Veranstalter von Ringversuchen als auch ein globaler Lieferant von SRMs für Milchprodukte (sekundäre Referenzmaterialien).
Seit seiner Markteinführung im Jahr 2016 hat das ORACLE eine breite Akzeptanz gefunden und wird weltweit in Lebensmittelproduktions- und Testlabors eingesetzt. Das System wurde mit dem IFT17 Food Expo Innovation Award ausgezeichnet, der die Zeit- und Kostenvorteile würdigt und den nachhaltigen Betrieb durch den Wegfall von Chemikalien heraushebt.
Der Vergleich zeigte die Universalität und Richtigkeit der ORACLE Methode im Bezug auf die Fett-Referenzgehalte: Abstract_Cecalait_27s_Newsletter_No_103_-_Oracle
Sehen Sie die beispielhafte Fettmessung und Trocknung der Proben dieser Studie in diesem Film
CEM bietet vielfältige innovative Lösungen zur Qualitätskontrolle von Lebensmitteln: Schnelle und einfache Bestimmung der Feuchtegehalte, Fettgehalte, Eiweissgehalte und Salzgehalte
Alle Informationen hierzu erhalten Sie in dieser Broschüre: B135_CompositionalAnalysis_Broch_English
Für die Analyse von Schwermetallen und Nährstoff-Elementen in Babynahrung und anderen Lebensmitteln ist ein Mikrowellenaufschluss von einer hohen Probeneinwaage im Gramm-Maßstab von Vorteil. Einerseits wird damit die Repräsentativität der Probenmenge erhöht und andererseits können mit der hohen Probeneinwaage auch Spektrometer mit einer schlechteren Nachweisgrenze für die Elementbestimmung verwendet werden.
In diesem Film zeigen wir den Mikrowellenaufschluss von 5 g unterschiedlicher Lebensmittel (Banane, Bohne, Kartoffel und Kürbis) zusammen in einem Aufschlusslauf. Ermöglicht wird dieser Aufschluss im Mars 6 durch die neuartige iWave Temperaturkontrolle aller Proben. Für hohen Probendurchsatz sorgen die Xpress Behälter, so das bis zu 40 Lebensmittelproben in nur 30 min. aufgeschlossen werden können.
Film: Mikrowellenaufschluss von 5 g Babynahrung im Mars 6
Alle Details zu diesem Mikrowellen-Aufschluss sind in dieser Application Note beschriebe: CEM_Baby_Food_Application_Note_Revised
Zusätzlich wurden Vitaminproben als Nahrungsergänzungsmittel im Mars 6 aufgeschlossen. Vitamin_Application_Note
Mit dem Thema „Gefährliches Grillen – Wie Aluschalen Fleisch und Fisch belasten“ beschäftigt sich am 1.6.2016 das ARD Magazin Plusminus um 21.45 Uhr.
Quelle „Plusminus“: Bratwürste, Bauchfleisch, marinierte Steaks: Die Kleingärtner im hessischen Pohlheim grillen immer mit Aluschalen, nie direkt auf dem Rost. Und in der Aluschale liegt immer öfter fertig mariniertes Fleisch. „Plusminus“ ist am Samstagmorgen vor einem Einkaufscenter in Wiesbaden. Am Wochenende wird gegrillt. Wir schauen den Kunden in den Einkaufskorb. Tatsächlich wird häufig mariniertes Fleisch verwendet. Doch ist das Grillen mit Aluminium wirklich gesünder? Wir kaufen Aluschalen bei Discountern und Supermärkten, fünf Produkte in allen Preislagen.
Dass Aluminium und säurehaltige Marinade eine gefährliche Mischung sind, weiß Spitzenkoch Frank Brunswig. Bei dem Grillprofi kommen die beliebten Aluschalen nur heute für unsere Stichprobe auf den Rost. Brunswig erklärt: „Es ist natürlich so, wenn Säure in der Marinade drin ist und wir kommen mit Aluminium in Verbindung, dann kann sich Aluminium ins Lebensmittel lösen.“
Wie viel Aluminium geht aus der Grillschale in das Essen über? Profi-Koch Brunswig grillt für uns: Fertig mariniertes Fleisch, einen eingelegten Grillkäse, Hähnchen und Schnitzel werden mit Fertigmarinaden aus dem Supermarkt gewürzt. Und der frische Lachs wird gesalzen und mit Zitronensaft beträufelt. Insgesamt zehn beliebte Grill-Variationen legt Frank Brunswig für uns auf. Und sie gehen abgepackt in einer Kühlbox ins Lebensmittellabor. In einer Woche werden Wolfram Wendler und sein Team das Ergebnis haben.
Durch stark säure- und salzhaltige Lebensmittel oder Kontakt mit anderen Metallen kann sich Aluminium aus der Folie lösen und ins Lebensmittel übergehen, schreibt die Verbraucherzentrale. Saures wie Apfelstücke, Zitronen, Essiggurken und Salziges wie Feta, Salzhering, Wurst und Schinken gehöre nicht in Aluminiumfolie, weder zur Aufbewahrung noch zur Zubereitung! (Weitere Tipps der Verbraucherzentrale sind in der rechten Spalte verlinkt.)
Das Ergebnis ist alarmierend
Zu Aluminium gibt die Europäische Lebensmittelbehörde diese Empfehlung ab: Pro Woche nicht mehr als ein Milligramm Aluminium pro Kilo Körpergewicht aufnehmen. Das bedeutet für einen 70 Kilo schweren Menschen eine maximale Tagesdosis von zehn Milligramm. „Plusminus“ trifft Toxikologen. Wir wollen wissen: Was ist an Aluminium so gefährlich und vor allem in welchen Mengen?
Warnhinweise sollten aufgenommen werden!
Das marinierte Hähnchen geht von 3,4 Milligramm nach dem Grillen auf der Edeka-Schale auf 9,1 hoch. Das sind knapp 170 Prozent mehr. Das eingelegte Schweine-Schnitzel steigt von 4,5 Milligramm nach dem Grillen mit der Rewe-Schale auf 12,6. Das sind plus 167 Prozent! Beim Lachs mit Salz und Zitronensäure messen wir statt 2,7 Milligramm anfangs nach dem Grillen mit der Toppits-Schale 10,6 Milligramm. Das sind fast 300 Prozent mehr. Den mit Abstand höchsten Wert gibt es beim Käse von Lidl. Noch vor dem Grillen misst das Labor hier knapp 21 Milligramm Aluminium.
Dazu wird die Grillwurst in die Mars Xpress Druckgefässe eingewogen, mit Salpetersäure versetzt und in kürzester Zeit im Mars Xpress aufgeschlossen.
Mehr Informationen zum Druckaufschluss-Gerät Mars 6 mit den Xpress Gefässen hier….
Den gesamten Beitrag in „plusminus“ finden Sie hier…
Die Sulfatasche-Bestimmung ist ein wichtiger Kontrollparameter bei der Qualitätskontrolle laufender Produktionen und der Eingangskontrolle von Rohstoffen. Problematisch ist jedoch die Zeitintensität der Analyse, da das Ergebnis erst Stunden später vorliegt und somit ein schnelles Eingreifen in die laufende Produktionsabläufe verhindert. Einen Zeitvorteil schafft die in diesem Artikel vorgestellte Methode mit dem schnellsten Muffelofen der Welt – Phönix SAS, die das Ergebnis unter der Berücksichtigung aller relevanten Normen innerhalb von kurzer Zeit liefert. Zudem können kritische Proben, die unter klassischen Bedingungen spritzen und schäumen und somit viel Handarbeit beinhalten, mit dem Phönix SAS problemlos schnell und automatisch bearbeitet werden.
Historie
Die Bestimmung der bei der Verbrennung von organischen Substanzen auftretenden Rückstände zählt schon seit neun Jahrzehnten zu den elementaren Reinheitsprüfungen von Arzneistoffen. Bereits das DAB 5 (Deutsches Arzneimittelbuch) von 1910 und das DAB 6, das 1926 in Kraft trat, enthielten weitgehend gleichlautende Vorschriften zur Durchführung von Analysen zur Bestimmung des Aschegehaltes. Mit dem dritten Nachtrag zum DAB 6 wurde 1959 die Prüfung der Sulfatasche als neue Analysenmethode in die pharmazeutischen Laboratorien eingeführt. Analoge Entwicklungen fanden beim Japanischen Arzneimittelbuch, bei den amerikanischen Vorschriften USP und beim Eurpäischen Arzneibuch Ph. Eur. statt. Die Bestimmung des Sulfatasche Gehaltes hat sich seitdem bei Eingangskontrollen von Rohstoffen und bei der Qualitätssicherung von laufenden Produktionen einen Platz als wichtige analytische Kenngröße gesichert. In den letzten Jahren wurden auch für Mineralölprodukte, Kautschuk, PVC, Elastomere und eine Vielzahl von Kunststoffen die Sulfatasche als wichtige Analysenmethode zur QS vorgeschrieben (DIN 53568, Teil 2 sowie ISO 247, Rubber – Determination of ash).
Klassische Analytik wie zu Liebigs Zeiten
Die schwarze Masse kocht und brodelt. Das weiße Porzellanschälchen vibriert leicht auf dem Tisch aus Draht. Die gelblich gefärbten Flammen heizen ihm ordentlich ein. Feucht ist die Luft und rundherum regnet es pechschwarzen Ruß. Diese eher unheimliche Szene beschreibt nichts anderes als den relativ einfachen Prozess der Sulfatveraschung. Unter Veraschungen versteht man per Definition die thermische Zersetzung kohlenwasserstoffhaltiger Produkte, wobei die anorganischen Bestandteile zurück bleiben.
Die Sulfataschebestimmung ist bedingt durch die einzelnen Arbeitsschritte ein mühseliger und langwieriger Prozess und zudem für den Bediener äußerst unangenehm. Das Probengut wird dabei in einem Porzellan- oder Platintiegel mit Schwefelsäure versetzt, danach auf offener Flamme vorverascht und anschließend im konventionellen Muffelofen bei ca. 600 °C bzw. 800 °C (je nach Vorschrift) verascht. Neben den aufwendigen Arbeitsschritten (dauert bis zu 12 h) ist das Handling mit der abrauchenden Schwefelsäure äußerst umständlich und gesundheitsbeeinträchtigend. Durch unterschiedliche Bediener wurden auch schwankende Ergebnisse bei Mehrfachbestimmungen beobachtet. Nach der Beendigung des Schwefelsäureabrauchens sind vielfach aufwendige Reiningsarbeiten am Abzug vorzunehmen. Besonders bei schäumenden, quellenden und spritzenden Proben muß der Anwender die Reaktion beobachten, rechtzeitig den Tiegel von der Flamme wegziehen und warten, bis die Probe wieder weiter bearbeitet werden kann. Verpasst der Anwender den richtigen Moment, schäumt die Probe aus dem Tiegel und die bisherige Arbeit ist zu verwerfen – sprich: die Analyse muß von vorn beginnen.
Die Alternative
Eine Alternative bezüglich der Schnelligkeit, des Arbeitsschutzes, der Automatisation für kritische Proben und des Bedienerkomforts stellt das CEM-Sulfat-Veraschungssystem Phönix SAS dar. Die komplette Veraschung inklusive Vorveraschung wird im Veraschungssystem Phönix SAS durchgeführt, d. h. einfachstes und vor allem sicheres Handling für den Anwender. Durch die „Ofen-im-Ofen-Technik“ des Phönix SAS in Kombination mit einer Absaugung der Schwefelsäuredämpfe aus dem Veraschungseinsatz wird eine doppelte Absaugung der teilweise toxischen Verbrennungsprodukte gewährleistet. Die Veraschungsdauer verkürzt sich deutlich auf ca. 60 Minuten bei gleichzeitiger Veraschung von bis zu 15 Proben. Dabei wird die Probe im Tiegel mit H2SO4 versetzt und in den Phönix SAS gegeben. Mit dem Start der Methode heizt das Phönix SAS innerhalb von 10 min. auf 250 °C auf und hält diese Temperatur präzise für 10 Minuten konstant. Während dieser Zeit findet die Vorveraschung im Mikrowellenofen statt. Anschließend erfolgt automatisch die weitere Erhitzung auf 600 °C (bzw. 800 °C) statt, die dann für 20 min. konstant gehalten wird. Durch die genauen und reproduzierbaren Temperaturrampen kann ein Verspritzen oder Überschäumen von kritischen Proben verhindert werden.
Die besondere Arbeitssicherheit und der Bedienerkomfort des Phönix SAS wird durch eine spezielle Absaugtechnik gewährleistet, die CEM auch in anderen Produkten erfolgreich verwendet. Dabei führt aus dem Veraschungseinsatz mit den zu bearbeitenden Proben ein Quarzrohr zu einer Abscheide- und Neutralisationseinrichtung, bestehend aus Waschflaschen und Aktivkohlefilter. Die Rauchgase werden dabei mittels einer Vakuumpumpe abgesaugt und in den Waschflaschen mit NaOH neutralisiert. Der Bediener ist dabei keiner Exposition mit den Verbrennungsprodukten ausgesetzt und durch die Aktivkohlefilter zudem vor Geruchsbelästigungen geschützt. Die Anordnung dieser Neutralisationseinrichtung ist wartungsarm und einfach zu bedienen. Damit werden die Anforderungen der ISO 14000 zur Emissionsverminderung erfüllt. Die Raumluft und somit auch der Anwender werden nicht belastet (Arbeitsschutz) und die Installation braucht unter keinem Abzug zu erfolgen. Für die unterschiedlichen Applikationen steht eine Vielzahl von Zubehör, z. B. spezielle Veraschungstiegel oder eine Temperatur-Kalibriereinheit für die Prüfmittelüberwachung (IQ & OQ) zur Verfügung.
Studie an kritischen Proben
C. Hinz untersuchte spezielle Proben, die unter klassischen Bedingungen mit Vorveraschung und konventionellem Muffelofen schäumen, spritzen und aus dem Tiegel quellen. Als Modelsubstanzen wurden Laktose, Azelainsäure, Megestrolacetat und Phthalazin ausgewählt.
Es wurde eine Methode für das Phönix SAS ausgearbeitet, bei der jede Probe mit Schwefelsäure versetzt wird und direkt bei Raumtemperatur in den Phönix Ofen gegeben wird. Anschließend wird im Phönix SAS automatisch ohne manuelle Arbeit die Probe mit der Säure langsam auf 550 °C erhitzt und dabei vorverascht. Danach erfolgt das weitere Aufheizen auf die Endtemperatur von 600 °C und die Veraschung findet bis zur Gewichtskonstanz statt. Alle Modellsubstanzen werden ohne Probenverlust durch spritzen, schäumen oder quellen sanft im Phönix Muffelofen verascht.
Movie Re-Qualifikation IQ/OQ
Movie Platin-Tiegel können eingesetzt werden
Seit dem Ende der 90er Jahre hat die United States Environmental Protection Agency (US-EPA) die Verwendung der SW-846 Methode 3546 für die Extraktion von unterschiedlichen organischen Verbindungen aus festen Matrizen mit MASE (mikrowellenbeschleunigte Lösemittel Extraktion) untersucht. In den letzten 15 – 20 Jahren haben die Anwendungen für diese Technik deutlich zugenommen und die Gerätetechnik wurde hinsichtlich des Bedienerkomforts und des Probendurchsatzes weiter entwickelt. Die Beschreibung eines mikrowellenbeschleunigten Lösemittel-Extraktionsverfahren (Methode 3546) wurde im Jahr 2008 abschließend reguliert. Dabei wird eine feste Probe mit einem Lösungsmittelgemisch in einem verschlossenen (geschlossenen) Behälter mit Mikrowellenenergie unter temperaturgeregelten Bedingungen erwärmt. Die Temperatur wird deutlich über den atmosphärischen Siedepunkt des Lösungsmittels erhöht und dadurch wird die Extraktion beschleunigt. Die Zeitverkürzung geht von typischerweise vielen Stunden im Soxhlet hin zu wenigen Minuten im Mikrowellensystem. Der Lösemittelverbrauch bei der mikrowellenbeschleunigten Extraktion beträgt nur 25 bis 50 ml pro Probe und spart somit enorm Kosten ein. Typische Analyten sind: Pestizide und Herbizide, PAKs und PCBs, Phenole, Dioxine und Furane
Akinlua, A., Jochmann, M. A., & Schmidt, T. C. (2015). Ionic Liquid as Green Solvent for Leaching of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons from Petroleum Source Rock. Industrial & Engineering Chemistry Research, 54(51), 12960–12965. doi:10.1021/acs.iecr.5b03367 beschreiben den Einsatz der Mars 6 Mikrowelle zur schnellen Extraktion von PAHs
Die American Society for Testing and Materials (ASTM) ist eine internationale Standardisierungsorganisation, die für 3 Verfahren ebenfalls die Mikrowelle als Probenvorbereitungsmethode standardisiert hat:
• ASTM 5765-05 (2010) ist die Standardmethode zur Lösungsmittelextraktion von TPH (Mineralöl-Kohlenwasserstoffe) aus Böden und Sedimenten. Die Bodenprobe oder die Sedimentprobe wird mit Aceton oder Hexan in einem verschlossenen Gefäß mit Mikrowellenerwärmung auf eine Extraktionstemperatur von 150 ° C gebracht, um einen Extrakt zur Analyse durch Gaschromatographie (GC) oder Gravimetrie zu erhalten.
• ASTM D6010-12 ist die Standardmethode für organischen Verbindungen aus festen Matrices. Die Boden-, Sediment-, Schlamm- oder Abfallprobe wird bei 115 ° C in einem Aceton-Hexan-Gemisch extrahiert, um anschließend halbflüchtige oder flüchtige organische Verbindungen durch GC oder GC-MS analysieren. Diese Methode reduziert die Probenvorbereitungszeit, den Lösungsmittelverbrauch und die Betriebskosten.
• ASTM D7210-13 ist die Standardmethode für die Extraktion von Additiven/Zusatzstoffen in Polyolefin-Kunststoffen. Dabei werden phenolische Antioxidantien, Phosphit-Antioxidantien, UV-Stabilisatoren, antistatische Mittel und Gleitmittel aus gemahlenen Polyolefin-Kunststoffen extrahiert und anschließend analysiert. Phthalate werden hauptsächlich als Weichmacher verwendet, um die Flexibilität und Haltbarkeit eines Produktes zu erhöhen, stehen aber im Verdacht der Gesundheitsgefährdung. Die Consumer Product Safety Commission (CPSC) hat die Testmethode: CPSC-CH-C1001-09.3 zur Bestimmung der Phthalate im April 2010 herausgegeben. Damit werden Phthalate in Kinderspielzeug und Babyartikeln analysiert. Das Testverfahren verwendet eine Mikrowellen-Extraktion basierend auf der EPA-Methode 3546 an.
Das Prinzip der MASE, mikrowellenbeschleunigten Lösemittelextraktion
Die Extraktionsmethode umfasst das Erhitzen einer festen Probe mit einem Lösungsmittel mittels Mikrowellenenergie um die Extraktionsgeschwindigkeit zu beschleunigen. Die Extraktion wird üblicherweise in einem geschlossenen Gefäß unter temperaturgeregelten Bedingungen durchgeführt. Dies stellt eine signifikante Temperaturerhöhung über dem atmosphärischen Siedepunkt des Lösungsmittels dar und beschleunigt die Extraktionskinetik deutlich. Die dazu erforderlichen Geräte unterscheidet man in Multi-Mode- und Mono-Mode-Mikrowellengeräte. Moderne Multi-Mode Mikrowellengeräte wie das Mars 6 vermögen eine große Anzahl gleichzeitiger Extraktionen durchzuführen. So können bis zu 40 Proben mit den Xpress Extraktionsbehältern in kurzer Zeit gleichzeitig extrahiert werden. Das Mars 6 besitzt eine Bibliothek mit vordefinierten Methoden und die Software hat die Fähigkeit, die Anzahl der Proben zu zählen und den Behältertyp automatisch zu erkennen. Somit kann die Extraktion mit nur einem Knopfdruck – „One-Touch“ gestartet werden.
Frühere Extraktionsbehälter bestanden aus vielen Baugruppen, die eher schwerfällig zu montieren waren und zudem konnten nur 12 bis 14 Proben gleichzeitig bearbeitet werden. Zum Verschluss der Behälter wurde ein Drehmomentschlüssel verwendet. Die neueste Extraktionsbehälter Technologie im Mars 6 hat jetzt nur noch drei Komponenten – ein Gefäßkörper, eine Kegeldichtung und eine Kappe – das vereinfacht die Montage der Xpress Behälter ganz ohne Werkzeug. 
Mono-Mode-Mikrowellengeräte arbeiten die Extraktionen sequentiell nacheinander ab wie z. B. das Discover. Das Discover besteht aus einer Mikrowellenkammer mit einem relativ kleinen „fokussierten“ Hohlraum und häufig aus einem Autosampler. Damit werden die Proben in typischerweise nur 10 min. extrahiert und es können unterschiedlich Proben nacheinander schnell abgearbeitet werden. Dieser sequentielle Ansatz im Discover bietet mehr Flexibilität als bei einem Batch-style-System wie dem Mars 6.
Beide Systeme extrahieren mittels Mikrowellenenergie die Proben-Lösungsmittelgemische bei erhöhter Temperatur und Druck, unter kontrollierten Bedingungen mit Rühren. Das Discover kann aber aufgrund seiner Konzeption auch mit Multi-Purpose-Autosamplern und Chromatographiegeräten wie GC oder HPLC gekoppelt werden.
Quecksilber Speziation: Die Gesamtquecksilberkonzentration in einer Probe gibt kein genaues Bild für ihre Wirkung in der Umwelt. Die genaue Verteilung der Quecksilberspezies gibt ein verbessertes Verständnis mit entsprechenden Schlussfolgerungen zur Bioverfügbarkeit, Verteilung in der Nahrungskette, Toxizität usw. Im Jahr 2013 veröffentlichten Leng und Mitarbeiter einen Artikel mit dem Titel „Spezies Analyse von Quecksilber in Sedimenten durch HPLC nach Mikrowellenunterstützter Extraktion“. Die Autoren beschreiben die Kombination von mikrowellenunterstützter Extraktion der Proben mit anschließender HPLC-VGAFS Bestimmung. Es wurden ausreichend niedrige Nachweisgrenzen von MeHg +, EtHg + und Hg2 + in Sedimentprobe erzielt. Die Nachweisgrenzen waren 0,013 ug / L, 0,022 ug / l und 0,011 ug / L für die einzelnen Quecksilberspezies. Die Methode wurde anhand von zwei zertifizierten Referenzmaterialien IAEA-405 und ERM-CC580 überprüft,- die gute Übereinstimmungen mit dem zertifizierten Wert ergaben.
Anti-Oxidantien: Es gibt mögliche positive Beeinflussungen der Gesundheit durch antioxidative Verbindungen, die das Risiko von Herz-Kreislauf-Erkrankungen und bestimmten Krebsarten senken. Im Jahr 2011 untersuchten Mathur und Mitarbeiter die MASE im Vergleich zu herkömmlichen Lösungsmittelextraktionstechniken für das Screening von Pflanzenextrakten hinsichtlich der antioxidativen Aktivität. Bei einer Extraktionstemperatur von 80 °C mit einer 20 minütigen Haltezeit wurde mit Methanol als Extraktionslösungsmittel die MASE Technik an 20 g Pflanzenproben optimiert. Die Extrakte wurden für invitro antioxidative Aktivitäten gescreent. Die Ergebnisse zeigten, dass die gewonnenen Extrakte aus der MASE Technik eine stark antioxidative Aktivität im Vergleich zu den Extrakten der traditionellen Methode aufweisen.
Active Pharmaceutical Ingredients: Die Freisetzung von pharmazeutischen Wirkstoffen (APIs) aus festen Darreichungsformen ist innerhalb der Formulierungen zu validieren. Brannegan veröffentlichte ein Kapitel mit dem Titel „Extraktionstechniken bei erhöhten Temperatur- und Druck-Einflüssen“ im Probenvorbereitungsteil von Pharmaceutical Dosage Forms: Herausforderungen und Strategien. Die Anwendung der MASE kann eine schnelle Fehlersuche bei niedrigen Ergebnissen erleichtern. Es können viele Proben gleichzeitig unter Rührung und erhöhten Temperaturen mittels MASE extrahiert werden. Das Kapitel enthält Fallstudien, die die Vorteile der MASE dokumentieren.
RoHS/WEEE: Die Verabschiedung der Richtlinien und Verordnung „Restriction of Hazardous Substances (RoHS) sowie Abfälle aus der Elektro- und Elektronik-Altgeräten (WEEE)“ durch die Europäischen Union (EU) ergab ein Problem. Während für die Messung der Schwermetalle Pb, Cd, Hg und Cr (VI) der Mikrowellen-Aufschluss eine etablierte Methode darstellt, gab es keine zuverlässige und kostengünstige Methode zur Prüfung der Additive polybromierte Biphenyle (PBB) und polybromierte Diphenylether (PBDE). NSL Analytical löste das Problem durch die Entwicklung einer MASE Technik zur Extraktion von PBB und PBDE aus Polymeren mit nachfolgender Analyse durch GC-MS. Die Einsparungen an Zeit und Kosten (Arbeit, Lösungsmittelkosten und Entsorgung) durch die Mikrowellenmethode MASE waren enorm, während 99%ige Wiederfindung der Additive PBB und PBDE aus Probengrößen von nur 0,5 g ermöglicht wurde.
Microwave Extraction von PBB und PBDE
Zukunft: Die aktuelle Forschung auf sequentiellen Systemen wie dem Discover, beinhaltet die Extraktion mit anschließender Derivatisierung von Fettsäuremethylestern (FAME) in einer Vielzahl von Lebensmittelproben sowie die Aminosäure Hydrolyse für zur Qualitätssicherung von Milch und Säuglingsnahrung. Mit immer wiederkehrenden Betrugsfällen bei der Lebensmittelsicherheit, ist es wahrscheinlich, dass diese Technik in den kommenden Jahren weiter ausgebaut wird. Weitere Forschungsschwerpunkte sind die Extraktion von Azofarbstoffen aus Textilien, die seit dem Jahr 2003 in Europa verboten worden sind.
Neue Grenzwerte für PAK in Spielzeug und Co.
Spielzeug, Mousepads, Gartenhandschuhe – für Gummi- oder Kunststoffprodukte gelten seit Ende 2015 EU-weit neue Grenzwerte für krebserregende Polycyclische Aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK).
Gummi- oder kunststoffhaltige Erzeugnisse dürfen demnach nur noch 1 mg/kg eines der acht krebserregenden PAK enthalten. Spielzeug und Babyartikel werden noch strenger reguliert: Hier gilt ab sofort der Grenzwert von 0,5 mg/kg. Polyzyklische Aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) sind krebserregend, können das Erbgut verändern und haben fortpflanzungsgefährdende Eigenschaften. Sie können in der Umwelt schlecht abgebaut werden und reichern sich in Organismen an. Seit dem 27.12.2015 gelten die neuen Grenzwerte EU-weit, die Beschränkung gilt auch für Importartikel. Hersteller und Importeure müssen jetzt sicherstellen, dass die neuen Grenzwerte eingehalten werden.
Leider lassen sich Produkte mit PAK nicht einfach am Aussehen erkennen. Wenn sie aber deutlich unangenehm riechen, ist Vorsicht beim Kauf geboten, berichtet das Umwelt-Bundesamt. Verströmen Produkte einen starken, ölartigen Geruch, kann dies auf eine PAK-Belastung hinweisen. Schwarzer Gummi oder Kunststoff kann mit PAK-haltigem Industrieruß eingefärbt sein. Güte- oder Qualitätssiegel wie beispielsweise das freiwillige GS-Zeichen bieten eine gewisse Orientierung. Mit dem GS-Zeichen versehene Produkte aus Gummi oder Kunststoff dürfen je nach Verwendungszweck und Hautkontaktzeit schon länger bestimmte PAK-Gehalte nicht überschreiten.
Retsch und CEM haben in Zusammenarbeit ein Verfahren vorgestellt, um schnell und einfach die Spielzeugproben aufzuarbeiten, damit anschliessend die PAKs gemessen werden können:
Zusammenfassung Im Laufe der vergangenen Jahre hat sich die mikrowellenbeschleunigte Lösemittelextraktion MASE für Umwelttests gut durchgesetzt. Die Zulassung durch die EPA, ASTM, CPSC und auch durch europäische Institutionen bestätigen diese Technik als zuverlässige analytische Methode. Die Kombination von hohem Probendurchsatz, enormer Lösungsmittelersparnis und Benutzerfreundlichkeit machen die MASE zu einer Alternative gegenüber anderen Extraktionstechniken.
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