Accelerated Solvent Extraction (ASE) Sample Preparation Techniques for Food and Animal Feed Samples

Význam tématu

Rychlá a efektivní příprava vzorků tuhé matrice je klíčová pro kvalitní analýzu potravin a krmiv. Použití akcelerované extrakce rozpouštědly (ASE) významně snižuje dobu extrakce, spotřebu organických rozpouštědel a zvyšuje reprodukovatelnost výsledků. Díky možnosti in-cell úprav a volbě optimálních parametrů přináší ASE čisté extrakty s vysokými výtěžky analytů.

Cíle a přehled článku

Technická zpráva popisuje komplexní přístupy k přípravě vzorků potravin a krmiv před a po akcelerované extrakci: od odvodnění, dispergace a hrubého mletí až po in-cell čištění a optimalizaci metodických podmínek. Uvádí doporučené rozpouštědla, filtrační média, velikosti extrakčních buněk a průvodní příklady vývoje metody.

Použitá instrumentace

• Akcelerovaný extraktor rozpouštědly ASE 200 a ASE 300 (Thermo Scientific, dříve Dionex)
• Extrakční buňky o objemech 11, 33, 66 a 100 ml
• Filtry: celulózové a skleněná vlákna
• ASE Prep DE (diatomit) a Ottawa sand pro dispergaci
• Sorpční sorbenty: aktivní alumina, C18 silika

Použitá metodika

Postup se dělí na čtyři klíčové kroky:

• Pretreatment vzorku
  
  • Mokrý vzorek: sušení (vzduch, mrazové sušení, sušárna, mikrovlny) a dispergace s DE nebo pískem
  • Suchý vzorek: hrubé mletí (1–2 mm) a homogenizace s DE
  • Rostlinný materiál: lyofilizace nebo mletí za studena
• Volba filtru
  
  • Pod dolní sítko buňky vkládat 1–3 filtry (celulóza či skleněná vlákna) pro zachycení jemných částic
• In-cell čištění
  
  • Adsorpce lipofilních nečistot: acidická Al₂O₃ (60–70 mg lipidů/g aluminy) nebo C18 silika
  • Příklad výpočtu: 10 g vzorku s 10 % lipidů vyžaduje ~17 g aluminy
• Volba solventu
  
  • Doporučená rozpouštědla dle matice (tabulka): hexan, DCM/acetone, ACN, MeOH, vodné roztoky
  • Rozpouštědlo volit podle polarity analyty a kompatibility s detekcí (GC, HPLC, IC)
• Optimalizace parametrů ASE
  
  • Standardní podmínky (SAC): 100 °C, 1500 psi, 1 statická cyk–5 min, flush 60 %, purge 60–100 s
  • Faktory ovlivňující výtěžek: teplota (nejvýraznější vliv), doba statické fáze, počet cyklů, flush objem
  • Ukázkový vývoj metody na krmivu: metoda 1 (75 °C, 3 min) → nízká citlivost; metoda 2 (150 °C) → vysoký signál, barva; metoda 3 (100 °C, 5 min) → optimální výtěžek a čistý extrakt
• Post-extrakční úprava
  
  • Odstranění zbytkové vody v extraktu filtračně nebo rodičím solí (Na₂SO₄)

Hlavní výsledky a diskuse

Studie ukázala, že zvyšování povrchové plochy (jemné mletí) vede k vyšší extrakční výtěžnosti. In-cell adsorbenty účinně zadržují lipidy a zajišťují čisté extrakty bez dodatečných čisticích kroků. Optimalizace teploty a statické doby výrazně ovlivňuje rychlost i úplnost extrakce. Příklad vývoje metody pro antipsychotika v krmivu demonstroval, že kompromis mezi teplotou a dobou extrakce dosáhne maximální čistoty a výtěžku.

Přínosy a praktické využití metody

• Výrazné zkrácení doby přípravy oproti tradičním technikám (Mojonnier, Soxhlet)
• Snížení spotřeby rozpouštědel až o 80 %
• Jednoduché in-cell čištění bez nutnosti offline post-processingů
• Vysoká reprodukovatelnost a přesnost kvantifikace
• Široká kompatibilita s analyty i detekčními technikami (GC, HPLC, IC, MS)

Budoucí trendy a možnosti využití

• Vývoj zelených rozpouštědel a superkritické tekutinové extrakce
• Automatizace a online propojení ASE s chromatografickými a MS systémy
• Aplikace nových sorbentů pro selektivní in-cell čištění
• Miniaturizace metod pro mikroextrakci
• Implementace umělé inteligence pro optimalizaci parametrů extrakce

Závěr

Akcelerovaná extrakce rozpouštědly představuje efektivní a ekologičtější alternativu ke klasickým metodám přípravy potravinových a krmivových vzorků. Správná volba předúpravy, adsorbentů, rozpouštědel a parametrů umožňuje získat čisté extrakty s vysokou výtěžností a krátkou analytickou dobou.

Reference

1. Extraction of Drugs from Animal Feeds Using Accelerated Solvent Extraction (ASE). Application Note 326; Dionex.
2. Rapid Determination of Organochlorine Pesticides in Animal Feed Using ASE. Application Note 349; Dionex.
3. Rapid Determination of Sulfonamide Residues in Animal Tissue and Infant Food Using ASE. Application Note 353; Dionex.
4. Selective Extraction of PCBs from Fish Tissue Using ASE. Application Note 322; Dionex.
5. Determination of Unbound Fat in Various Food Matrices Using ASE. Application Note 321; Dionex.
6. Extraction of Oil from Oilseeds by ASE. Application Note 325; Dionex.
7. Determination of Total Fat in Powdered Infant Formula Using ASE. Application Note 329; Dionex.
8. ASE of Pesticide Residues in Food Products. Application Note 332; Dionex.
9. Rapid Determination of Fat in Meat Using ASE. Application Note 334; Dionex.
10. ASE of Active Ingredients from Natural Products. Application Note 335; Dionex.
11. Determination of Fat in Dried Milk Products Using ASE. Application Note 340; Dionex.
12. Determination of PCBs in Large Volume Fish Tissue Samples Using ASE. Application Note 342; Dionex.
13. Determination of Pesticides in Large Volume Food Samples Using ASE. Application Note 343; Dionex.
14. Extraction of Fat from Chocolate Using ASE. Application Note 344; Dionex.
15. Extraction of Fat from Dairy Products Using ASE. Application Note 345; Dionex.
16. Extraction of Zearalenone from Wheat and Corn by ASE. Application Note 350; Dionex.
17. Fast Determination of Acrylamide in Food Using ASE/ICUV or ASE/ICMS. Application Note 409; Dionex.
18. Gentili A. et al., J. Agric. Food Chem. 2004, 52, 4614–4624.