Analytical Strategies for the Determination of Deoxynivalenol and its Modified Forms in Beer: A Mini Review

Význam tématu

Deoxynivalenol (DON) patří mezi nejčastější mykotoxiny produkované houbami rodu Fusarium a je běžně přítomen v cereáliích i v konečných potravinářských výrobcích, zejména v pivu. Jeho konjugované formy, jako je deoxynivalenol-3-β-D-glukosid (D3G) a acetylované deriváty (3ADON, 15ADON), vznikají metabolickými procesy rostlin i mikroorganismů. Tyto „maskované“ mykotoxiny mohou být zpětně uvolněny během trávení a představují dodatečné riziko pro spotřebitele.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem minirecenze bylo shrnout hlavní instrumentální a imunochemické metody užívané pro stanovení DON a jeho modifikovaných forem v pivu. Autoři porovnali techniky plynové chromatografie, kapalinové chromatografie s UV detekcí a hmotnostní spektrometrie, s důrazem na přípravu vzorku a rychlé screeningové přístupy.

Použitá metodika a instrumentace

V článku byly diskutovány následující analytické přístupy:

• GC-MS, GC-FID, GC-ECD s derivatizací (TMS, HFB) a čištěním SPE či MycoSep® kartridžemi.
• HPLC-UV s imunoafinitní chromatografií (IAC) pro selektivní očistu před detekcí při 220 nm.
• UHPLC-MS/MS (triple kvadrupól) a HPLC-MS/MS (ESI, APCI) pro vícenásobné sledování iontových reakcí (SRM).
• UHPLC-HRMS (Orbitrap, TOF) pro vysoce přesnou cílenou i necílenou analýzu s možností retrospektivního vyhledávání.
• QuEChERS pro rychlou extrakci a dispersní SPE (PSA, C18, GCB) usnadňující přípravu vzorků.
• Imunochromatografie a ELISA (Ridascreen®, Veratox®, AgraQuant®, Deoxynivalenol EIA) pro rychlý screening bez čištění či s minimální úpravou vzorku.
• Stabilně izotopická 13C-značená ředicí metoda (SIDA) pro kompenzaci matričních efektů.

Hlavní výsledky a diskuse

Metody GC-MS a HPLC-UV dosahují LOQ v řádu jednotek až desítek µg/l, často s nutností rozsáhlé úpravy vzorku. Moderní (U)HPLC-MS/MS poskytují citlivost LOQ pod 5 µg/l pro DON a jeho deriváty, ale jsou ovlivněny potlačením nebo zesílením signálu v závislosti na typu piva. Použití matrikově korektovaných kalibrací a SIDA redukuje tyto efekty. HRMS dokáže detekovat DON i D3G při LOD okolo 3 µg/l a zároveň identifikovat neznámé oligoglycosidy.
Imunochemické testy umožňují rychlý screening, ale prokazují křížovou reaktivitu vůči maskovaným formám a matrix-přecenění výsledků, proto je vhodné je kombinovat s instrumentálními metodami pro potvrzení.

Přínosy a praktické využití metody

Rychlé ELISA testy usnadňují rutinní monitoring a předběžné třídění vzorků. (U)HPLC-MS/MS a HRMS metody jsou nezbytné pro přesné kvantifikace, potvrzování a identifikaci nových metabolitů. Integrované přístupy zvyšují spolehlivost stanovení při zachování nízkých detekčních limitů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Směřuje se k rozvoji širokospektrálních nečnílených screeningů (“dilute & shoot”) spojených s HRMS pro detekci známých i neočekávaných modifikátů DON. Dále se očekává zlepšení imuno­chemických sond selektivních pro jednotlivé konjugáty a dostupnost nových izotopových standardů pro SIDA. Rozšíření databází hmotnostních spekter umožní rychlejší odhalování nových maskovaných mykotoxinů.

Závěr

Stanovení DON a jeho modifikovaných forem v pivu vyžaduje kombinaci účinné přípravy vzorku a výkonné analytické technologie. Imunochemické metody zajistí rychlý screening, zatímco chromatografické metody s hmotnostní spektrometrií poskytují vysokou citlivost, selektivitu a schopnost identifikace nových derivátů. Pro komplexní rizikovou analýzu a dodržování regulačních požadavků se doporučuje integrovaný přístup.

Reference

• Anselme M., Tangni E.K., Pussemier L. et al. Comparison of ochratoxin A and deoxynivalenol in organically and conventionally produced beer sold on the Belgian market. Food Addit. Contam. 2006;23(9):910–918.
• Balajová E., Rauová D. Application of a simple and rapid pre-treatment procedure in the HPLC analysis of deoxynivalenol and zearalenone in beer. J. Food Nutr. Res. 2008;47(4):189–199.
• Bertuzzi T., Rastelli S., Mulazzi A. et al. Mycotoxin occurrence in beer produced in several European countries. Food Control. 2011;22(12):2059–2064.
• Kostelanská M., Hajšlová J., Zachariášová M. et al. Occurrence of deoxynivalenol and its major conjugate in beer and brewing intermediates. J. Agric. Food Chem. 2009;57(8):3187–3194.
• Lancová K., Hajšlová J., Poustka J. et al. Transfer of Fusarium mycotoxins and ‘masked’ DON from field barley through malt to beer. Food Addit. Contam. A. 2008;25(6):732–744.
• Malachová A., Varga E., Schwartz H.E. et al. Development, validation and application of an LC-MS/MS method for DON and conjugates in beer. World Mycotox. J. 2012;5(3):261–270.
• Molto G., Samar M.M., Resnik S. et al. Occurrence of trichothecenes in Argentinean beer: a preliminary exposure assessment. Food Addit. Contam. 2000;17(9):809–813.
• Papadopoulou-Bouraoui A., Vrabcheva T., Valzacchi S. et al. Screening survey of DON in beer from the European market by ELISA. Food Addit. Contam. 2004;21(6):607–617.
• Romero-Gonzáles R., Vidal J.L.M., Aguilera-Luiz M.M., Frenich A.G. Application of SPE for multimycotoxin analysis in beers by UHPLC-MS/MS. J. Agric. Food Chem. 2009;57(20):9385–9392.
• Rychlik M., Asam S. Stable isotope dilution assays in mycotoxin analysis. Anal. Bioanal. Chem. 2008;390(2):617–628.
• Schothorst R.C., Jekel A.A. Determination of trichothecenes in beer by GC-FID. Food Chem. 2003;82(3):475–479.
• Tamura M., Uyama A., Mochizuki N. Development of a multi-mycotoxin analysis in beer-based drinks by modified QuEChERS and UHPLC-MS/MS. Anal. Sci. 2011;27(6):629–635.
• Varga E., Malachová A., Schwartz H. et al. Survey of DON and its conjugates in 374 beer samples. Food Addit. Contam. A. 2013;30(1):137–146.
• Zachariášová M., Cuhra P., Hajšlová J. Cross-reactivity of rapid immunochemical methods for mycotoxin detection towards masked mycotoxins. World Mycotox. J. 2014;7(4):449–464.
• Zachariášová M., Čajka T., Malachová M. et al. Analysis of multiple mycotoxins in beer employing high-resolution MS. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2010;24(22):3357–3367.