background image

 

 

Oświadczenie kierującego pracą 

 

 
Oświadczam,  że praca dyplomowa magisterska studentki Moniki Suszek pt. Oznaczanie 

wybranych węglowodorów aromatycznych (WWA) przy zastosowaniu chromatografii 

gazowej z detekcją mas (GC/MS) i wysokosprawnej chromatografii cieczowej w układzie 

faz odwróconych z detekcją fluorescencyjną (RP-HPLC-FLD)” została przygotowana pod 

moim kierunkiem, stwierdzam, że spełnia ona warunki przedstawienia jej w postępowaniu o 

nadanie tytułu zawodowego magistra. 

 

28.06.2007 r.   

 

 

 

 

                    Prof. Bronisław Krzysztof Głód 

         podpis 

kierującego pracą 

 
 
 
 
 

 

 

Oświadczenie autora pracy 

 

 
 

Świadoma odpowiedzialności prawnej oświadczam,  że niniejsza praca dyplomowa 

magisterska pt. „Oznaczanie wybranych węglowodorów aromatycznych (WWA) przy 

zastosowaniu chromatografii gazowej z detekcją mas (GC/MS) i wysokosprawnej 

chromatografii cieczowej w układzie faz odwróconych z detekcją fluorescencyjną (RP-

HPLC-FLD)” została napisana przeze mnie samodzielnie i nie zawiera treści uzyskanych w 

sposób niezgodny z obowiązującymi przepisami (Ustawa z dnia 04.02.94 r. o prawie autorskim i 

prawach pokrewnych: Dz. U. z 2006 r. nr 90, poz. 631 z późniejszymi zmianami). 

 

Oświadczam również, że przedstawiona praca nie była wcześniej przedmiotem procedur 

związanych z uzyskaniem tytułu zawodowego w szkole wyższej. 

 

Oświadczam ponadto, że niniejsza wersja jest identyczna z załączoną wersją 

elektroniczną. 

 

 
28.06.2007 r.   

 

 

 

 

 

                 Monika Suszek 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     podpis autora pracy 

 
 
 

 

background image

 

AKADEMIA PODLASKA 

 

______________________________________________ 

 
 

WYDZIAŁ NAUK ŚCISŁYCH 

 

Kierunek chemia 

 
 
 
 
 
 

Monika Suszek 

 
 
 

Oznaczanie wybranych węglowodorów aromatycznych 

(WWA) przy zastosowaniu chromatografii gazowej z 

detekcją mas (GC/MS) i wysokosprawnej chromatografii 

cieczowej w układzie faz odwróconych z detekcją 

fluorescencyjną (RP-HPLC-FLD) 

 
 

 
 
 
 
 
 

Praca magisterska napisana 
w Katedrze Chemii Organicznej i Stosowanej  
pod kierunkiem 

Prof. dr hab. Bronisława Krzysztofa Głoda 

 
 
 
 
 
 

Siedlce, 2007

 

 

2

 

 

background image

 

Improved Analytical Assay for Selected PAHs Using GC/MS and RP-HPLC-FLD 

 

Wykaz słów kluczowych: 

 

ƒ  wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA), 

ƒ  benzo[a]piren, 

ƒ  wysokosprawna chromatografia cieczowa (HPLC), 

ƒ  chromatografia gazowa ze spektrometrem mas (GC/MS), 

ƒ  chromatografia wykluczania sterycznego (SEC). 

 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

3

 

 

background image

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Panu prof. dr hab. Bronisławowi K. Głodowi 
składam serdeczne podziękowania 
za okazaną pomoc i cenne wskazówki 
w czasie wykonywania pracy magisterskiej 

 

 

background image

 

 

 
 

  
 
 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Panu mgr Pawłowi Piszczowi 
składam podziękowania za wszelką  
udzieloną pomoc przy wykonywaniu tej pracy 

 

5

 

 

background image

 

 

 
 

 

6

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Kochanym Rodzicom  

oraz wszystkim, którzy się przyczynili do powstania tej 
pracy dziękuję za wiarę, optymizm i wsparcie 

 

 

background image

 

1

 

SPIS TREŚCI 
 

 

1.  WSTĘP ...................................................................................................................................3 

2.  CZĘŚĆ LITERATUROWA .................................................................................................4 

2.1.  Ogólna Charakterystyka Wielopierścieniowych Węglowodorów  Aromatycznych ......... 

 (WWA) .............................................................................................................................4 

2.1.1. 

Właściwości fizyczne WWA .....................................................................................7 

2.1.2. 

Właściwości chemiczne WWA .................................................................................7 

2.2.  Odkrycie i występowanie WWA......................................................................................9 

2.3.  Toksyczność WWA, absorpcja i metabolizm w organizmach żywych..........................10 

2.3.1. 

Aktywność biologiczna i absorpcja WWA .............................................................10 

2.3.2. 

Działanie kancerogenne i mutagenne WWA .........................................................11 

2.3.3. 

 Metabolizm WWA w organizmie ..........................................................................13 

2.4.  Charakterystyka skażenia żywności WWA....................................................................15 

2.5.  Metody oznaczania WWA..............................................................................................17 

2.6.  Wpływ rodników hydroksylowych na benzo[a]piren ....................................................18 

3.  CEL PRACY........................................................................................................................19 

4.  CZEŚĆ EKSPERYMENTALNA.......................................................................................20 

4.1.  Aparatura ........................................................................................................................20 

4.1.1. 

Preparatywny chromatograf wykluczania sterycznego (SEC) ..............................20 

4.1.2. 

Chromatograf gazowy ze spektrometrem mas (GC/MS) I.....................................20 

4.1.3. 

Chromatograf gazowy ze spektrometrem mas (GC/MS) II ...................................20 

4.3.2. 

Analityczny wysokosprawny chromatograf cieczowy (HPLC)..............................21 

4.2.  Odczynniki .....................................................................................................................22 

4.3.  Procedura analityczna.....................................................................................................24 

4.3.1. 

Przygotowanie roztworów wzorcowych ................................................................24 

4.3.2. 

Przygotowanie próbek olei i wyodrębnienie frakcji WWA z matrycy tłuszczowej 24 

4.3.3. 

Warunki analizy za pomocą chromatografii cieczowej.........................................25 

4.3.4. 

Przeprowadzanie reakcji B[a]P z rodnikami hydroksylowymi .............................26 

4.3.5. 

Statystyczna analiza danych ..................................................................................26 

5.  WYNIKI I DYSKUSJA ......................................................................................................27 

5.1.  Przygotowanie próbki – chromatografia preparatywna..................................................27 

5.2.  Analizy chromatograficzne GC/MS ...............................................................................28 

5.3.  Analizy chromatograficzne HPLC .................................................................................31 

5.4.  Oznaczanie WWA w próbkach olejów jadalnych..........................................................32 

background image

 

2

5.5.  Wpływ temperatury na rozdział WWA metodą HPLC..................................................34 

5.6.  Walidacja metody...........................................................................................................40 

5.7.  Utlenianie B[a]P przez rodniki hydroksylowe ...............................................................42 

6.  WNIOSKI.............................................................................................................................44 

7.  BIBLIOGRAFIA .................................................................................................................45

background image

 

3

1. WSTĘP 

 
 

Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) to bardzo zróżnicowana i 

wszechobecna grupa zanieczyszczeń występujących zarówno w środowisku jak i w artykułach 

spożywczych. Zazwyczaj występują one w postaci wieloskładnikowych mieszanin różnych 

WWA. Liczne badania sugerują ich kancero- i mutagenne własności. 

Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne należą do grupy związków chemicznych 

zanieczyszczających środowisko i artykuły spożywcze, które ze względu na powszechność ich 

występowania i ich zdolność do wchłaniania są skażeniami trudnymi do uniknięcia. 

Problematyka skażenia zarówno środowiska naturalnego jak i żywności w ostatnich 

latach wzbudza duże zainteresowanie badaczy,

 

a także zwykłych konsumentów. Świadomość 

występowania niekorzystnych zmian w organizmach, jakie powodują wielopierścieniowe 

węglowodory aromatyczne powoduje poszukiwanie i udoskonalanie metod analitycznych ich 

oznaczania. Zostało to w szczególności wymuszone przez przystąpienie Polski do Unii 

Europejskiej. W Rozporządzeniu Komisji (UE) nr 208/2005 z dnia 4 lutego 2005r. 

zamieniającym rozporządzenie (UE) nr 466/2001 w odniesieniu do wielopierścieniowych 

węglowodorów aromatycznych ustalono dopuszczalne stężenia benzo[a]pirenu w żywności. Z 

kolei w Rozporządzeniu nr 2065/2003 z dnia 10 listopada 2003r. określono dopuszczalne 

stężenie benzo[a]antracenu w dymach wędzarniczych. Komisja Nauki UE zasugerowała, aby w 

przyszłości oznaczać 15 WWA w żywności, zgodnie z podaną listą.

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 

background image

2. CZĘŚĆ LITERATUROWA 

 
 

2.1.  Ogólna Charakterystyka Wielopierścieniowych Węglowodorów 

 Aromatycznych  (WWA) 

 
 

Wielopierścieniowe Węglowodory Aromatyczne WWA (ang. Polycyclic Aromatic 

Hydrocarbons - PAHs) stanowią grupę związków chemicznych zawierającą dwa lub więcej 

skondensowane pierścienie aromatyczne. Cząsteczka WWA ma budowę  płaską. Poznanych 

zostało około 100 homocyklicznych węglowodorów występujących w środowisku, a ponadto 

kilkaset ich pochodnych alkilowych, aminowych, nitrowych itp. Znane są również 

heterocykliczne WWA z wbudowanymi atomami tlenu, siarki, lub azotu. W środowisku 

występują WWA głównie w postaci mieszanin tych związków. Najbardziej poznanym i 

najczęściej oznaczanym WWA jest benzo[a]piren. 

  

Tabela 1. 

Najczęściej oznaczane WWA - lista EPA-US (1-16) i KN UE (SCF-UE) (9-23) [1, 2] 

EPA-US – Environmental Protecting Agency United States, KN UE- Komisja Nauki Unii Europejskiej,  (SCF-UE – 

Union European Commission Scientific Committee on Food ) 

 

L.p Nazwa 

związku 

Akronim

Masa 

cząsteczkowa

Wzór 

sumaryczny 

Wzór strukturalny 

1 Acenaften 

ACF 154 

C

12

H

12 

 

 

2 Acenaftylen 

ACN 

152 

 

C

12

H

10 

 

 

3 Antracen 

AT  178 

C

14

H

10 

 

 

4 Fluoranten 

F  202 

C

16

H

10

 

 

 

4

background image

5 Fluoren 

FL  166 

C

13

H

10 

 

 

6 Naftalen 

NA 128 

C

10

H

8

 

7 Fenantren 

FA 

178 

C

14

H

10 

 

 

8 Piren 

P  202 

C

16

H

10 

 

 

9 Benzo[a]antracen  B[a]A 

228 

C

18

H

12 

 

10 Benzo[a]piren 

B[a]P 252 

C

20

H

12 

 

11 Benzo[b]fluoranten  B[b]F 252 

C

20

H

12 

 

12 Benzo[ghi]perylen  B[g]P 276 

C

22

H

12

 

 

13 Benzo[k]fluoranten  B[k]F 252 

C

20

H

12 

 

 

5

background image

14 Chryzen 

Ch  228 

C

18

H

12 

 

15 

Dibenzo[a,h]antracen    D[h]A  278 

C

22

H

14 

 

16 Indeno[1,2,3-cd]piren 

I[c]P 276 

C

22

H

12 

 

17 Benzo[j]fluoranten  B[j]F 252 

C

20

H

12 

 

18 Cyklopenta[c,d]piren 

 

 

CPP 226 

C

18

H

10

 

19 Dibenzo[a,e]piren  D[e]P 302 

C

24

H

14

20 Dibenzo[a,h]piren  D[h]P 302 

C

24

H

14

 

6

background image

21 Dibenzo[a,i]piren  D[i]P 302 

C

24

H

14

22 Dibenzo[a,l]piren  D[l]P 302 

C

24

H

14

23 5-Metylochryzen 

5MC 242 

C

19

 H

 14

C

H

3

 

 

2.1.1. Właściwości fizyczne WWA 

 

 

  

WWA są to ciała stałe o krystalicznej budowie, które w stanie czystym występują jako 

bezbarwne, jasno żółte lub zielone kryształy. Mają niską lotność (głównie cięższe WWA) i słabą 

rozpuszczalnością w wodzie (brak grup polarnych). Im większa jest ich masa cząsteczkowa tym 

mniejsza rozpuszczalność węglowodorów. Przykładowo, rozpuszczalność naftalenu (M=128) w 

wodzie wynosi 37,2 [µg/l], benzo[a]antracenu (M=228) - 14 [µg/l], benzo[a]pirenu (M=252) - 

3,8 [µg/l] natomiast perylenu (M=252) tylko 0,4 [µg/l]. Z tego powodu bardzo łatwo adsorbują 

się one na cząstkach niepolarnych, takich jak np. pyły. Absorbują one światło w zakresie UV-

VIS, co wykorzystuje się to do oznaczeń zarówno ilościowych i jakościowych [3, 4].  

 

 

 

2.1.2. Właściwości chemiczne WWA 

  

 

Węglowodory aromatyczne pod wpływem  światła oraz tlenu łatwo ulegają reakcjom 

fotochemicznym tworząc epoksydy, chinony, diole, fenole i aldehydy (Schemat 1). W układach 

biologicznych reakcje te są kontrolowane enzymatycznie (Schemat 2). Im większa liczba 

 

7

background image

skondensowanych pierścieni w cząsteczce WWA tym łatwiej się ona utlenia. Będąc związkami 

aromatycznymi ulegają także reakcjom substytucji elektrofilowej. 

 

 

[O]

[O]

[O]

[O]

O

O

O

OH

O

H

OH

epoksyd

dihydrodiol

fenol

chinon

 

 

Schemat 1. Utlenianie pierścienia aromatycznego WWA. 

O

O

2

enzym

OH

O

H

enzym

OH

O

H

O

O

2

enzym

benzo[a]piren

7,8-epoksybenzo[a]piren

trans-7,8-dihydroksybenzo[a]piren

9,10-epoksy-trans-7,8-dihydroksybenzo[a]piren

 

 

8

Schemat 2. Utlenianie  benzo[a]pirenu w układach biologicznych. 

background image

 

9

2.2.  Odkrycie i występowanie WWA 

 
 

Już w 1775 roku anglik sir Percival Pott wskazał na powiązania pomiędzy wzmożoną 

zachorowalnością na raka moszny u londyńskich kominiarzy, a ekspozycją na WWA. Wysunął 

hipotezę,  że zachorowalność na nowotwory jest powiązana z ekspozycją na smołę i sadzę, z 

którą mieli do czynienia podczas wykonywania swojej pracy. Pott nie potrafił jeszcze nazwać i 

wyodrębnić związków chemicznych, które zawarte w sadzach powodowały nowotwory. Dopiero 

po ponad 150 latach, w roku 1929 zidentyfikowano dibenzo[a,h]antracen występujący w 

sadzach, który jest odpowiedzialny za powstawanie chorób nowotworowych [5]. 

 WWA  powstają podczas niepełnego spalania substancji organicznej (z syntezy 

niskocząsteczkowych związków lub rozpadu wysokocząsteczkowych, głównie lignin). Jako 

naturalne  źródła emisji wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych do środowiska 

należy wymienić: pożary, wybuchy wulkanów, wypalanie traw i nieużytków. W niewielkich 

ilościach zawierają je także naturalne kopaliny, a mianowicie węgiel kamienny czy ropa 

naftowa. Spośród  źródeł generowanych przez człowieka najważniejszymi są emisja gazów i 

dymów z zakładów przemysłowych (szczególnie z przemysłu ciężkiego) oraz procesy 

wytwarzania energii w elektrowniach i elektrociepłowniach. Istotnymi źródłami uwalnianie 

WWA do środowiska są także: motoryzacja (spaliny samochodowe, ścieranie się opon) oraz 

dymy z kotłowni i pieców domowych [6]. Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne 

występują także w surowcach przemysłowych takich jak pak węglowy, oleje mineralne oraz w 

produktach ich obróbki: smoła pogazowa, sadze czy też olej kreozotowy. Skład i ilość mieszanin 

WWA emitowanych do środowiska zależy od rodzaju substancji spalanej, metody spalania oraz 

stosowania filtrów i innych urządzeń chroniących przed ich emisją [7]. 

Większość wielopierścieniowych węglowodorów w powietrzu występuje pod postacią 

par i aerozoli zaadsorbowanych na pyłach o średnicy około 0,5 nm. Tak zaadsorbowane 

cząsteczki WWA mogą być przenoszone za pomocą wiatru daleko od miejsc, w których 

powstały, zanieczyszczając glebę, wodę i rośliny. Szczególnie dotyczy to węglowodorów 

ciężkich.  

W literaturze można znaleźć dużo prac odnośnie zależności charakterystyki emisji WWA 

od  źródeł ich powstawania. Jednym z ważniejszych czynników wpływających na immisję 

węglowodorów do środowiska są ruchy powietrza [8]. Węglowodory skażające atmosferę to 

głównie węglowodory alifatyczne zarówno nasycone jak i nienasycone

,

 a także węglowodory 

aromatyczne o małej masie cząsteczkowej [9]. Tylko cząstki o średnicy mniejszej niż 1 µm 

wnikają drogą oddechową. W szczególności zagrożenie ekspozycją na WWA występuje w 

background image

takich gałęziach przemysłu jak hutnictwo, przemysł gumowy, produkcja sadzy czy 

koksownictwo [7]. Odrębnym źródłem powstawania i emisji WWA jest palenie papierosów. 

 

 

2.3. Toksyczność WWA, absorpcja i metabolizm w organizmach żywych 

 
 

2.3.1. Aktywność biologiczna i absorpcja WWA  

 

 

Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne mają różne struktury, w których 

pierścienie benzenu przyjmują różne wzajemne położenia. W niektórych cząstkach WWA 

występują charakterystyczne obszary, zwane regionem K (zewnętrzna krawędź pierścienia 

fenantrenu) oraz region M (przeciwstawne atomy struktury antracenu). Ważne jest także 

położenie regionu, zwanego regionem zatoki. To właśnie na te obszary i pozycje wskazują 

badacze i przypisują im aktywność biologiczną [10]. Schemat budowy WWA na przykładzie 

benzo[a]piranu wraz z zaznaczonymi regionami o biologicznej aktywności przedstawia  

Rysunek 1. 

6

12

11

2

1

3

4

5

7

8

10

9

region zatoki

region M

region K

 

 

Rysunek 1. Wzór strukturalny B[a]P wraz z zaznaczonymi regionami o biologicznej aktywności. 

 

Drogi przenikania węglowodorów do organizmów żywych [11]: 

- wziewna, przez układ oddechowy, 

- pokarmowa, wraz ze spożywanym pokarmem, 

- poprzez skórę. 

 

10

background image

 

11

W procesie pobrania drogą pokarmową WWA stwierdzono, że największy udział mają 

produkty pochodzenia zwierzęcego, następnie oleje i tłuszcze roślinne, produkty zbożowe, ryby i 

produkty rybne. Udział warzyw i owoców w przeciętnym pobraniu WWA jest minimalny [12]. 

 
 

2.3.2. Działanie kancerogenne i mutagenne WWA  

 
 

Wyniki wieloletnich badań wykazały,  że dłuższa ekspozycja organizmów żywych na 

WWA może powodować szereg niekorzystnych oddziaływań i zmian. Wiele WWA ma 

właściwości kancero- i mutagenne, a także geno- i embriotoksyczne [13]. Nie zaobserwowano 

natomiast ich ostrego działania toksycznego. Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne 

wykazują toksyczność układową, co potwierdziły badania przeprowadzone na zwierzętach. 

Celowe narażanie zwierząt, powodowało u nich uszkodzenie układu chłonnego, oddechowego i 

krwiotwórczego[14]. 

 

 

Tabela 2.  

Względne aktywności kancero- i mutagenna wybranych WWA [15,16] 

 

Nazwa związku 

Aktywność 

kancerogenna 

Aktywność 

mutagenna 

dibenzo[a,h]antracen 

benzo[a]piren 

indeno[1,2,3-cd]piren 

benzo[a]antracen 

benzo[a]fluoranten 

benzo[k]fluoranten 

benzo[j]fluoranten 

piren 

benzo[ghi]perylen 

benzo[e]piren 

chryzen 

1,110 

1,000 

0,232 

0,145 

0,141 

0,066 

0,061 

0,081 

0,022 

0,004 

0,004 

0,47 

1,00 

0,14 

0,62 

0,20 

0,20 

0,08 

0,42 

0,37 

 

Następstwem długotrwałej ekspozycji na ciężkie WWA jest ich działanie muta- i 

teratogenne. W 1981 roku Amerykańska Agencja Ochrony Środowiska (EPA) ustaliła listę 126 

związków chemicznych jako szczególnie toksycznych zanieczyszczeń. W tej grupie związków 

background image

 

12

znalazło się 16 wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych. Eksperci z tejże agencji 

podzielili wyselekcjonowane WWA na dwie podgrupy według ilości pierścieni i właściwości 

toksycznych. W celu określenia ryzyka kancerogennego w odniesieniu do poszczególnych 

WWA, przyjęto benzo[a]piren za związek wzorcowy ze względu na to, że jest on najbardziej 

rozpowszechnionym i poznanym WWA, dla którego względny współczynnik kancerogenności 

(WWK) wynosi 1. Siła działania rakotwórczego pozostałych WWA obliczana jest względem 

niego. Wartości

 

WWK dla niektórych WWA przedstawia Tabela 2. 

 

Tabela 3. 

Klasyfikacja WWA ze względu na siłę działania kancerogennego według IARC 

(Międzynarodowa Agencja Badań nad Rakiem) [17] 

 

Prawdopodobnie kancerogenny Możliwie kancerogenny 

 

 

 

benzo[a]antracen 

benzo[a]piren 

dibenzo[a,h]antracen 

 

benzo[b]fluoranten 

benzo[j]fluoranten 

benzo[k]fluoranten 

dibenzo[a,e]piren

 

 

dibenzo[a,h]piren 

dibenzo[a,i]piren 

dibenzo[a,l]piren 

indeno[1,2,3-cd]piren 

5-metylochryzen 

dibeno[a,h]antracen

 

dibenzo[a,j]antracen

 

 

Badania Międzynarodowej Agencji Badań nad Rakiem (IARC) potwierdzają właściwości 

kancerogenne, teratogenne oraz mutagenne wielu przebadanych WWA. Jednakże eksperci z 

IARC sugerują pewne zastrzeżenia i konieczność rozpatrzenia następujących kwestii [17]: 

ƒ   badania  były przeprowadzane na zwierzętach doświadczalnych, więc należy z pewną 

ostrożnością interpretować wyniki względem ekspozycji oddziaływania WWA na 

organizm ludzki,  

ƒ   w  dużej mierze badania dotyczyły poszczególnych wybranych WWA, nie 

uwzględniając, że występują one przeważnie w mieszaninach, 

ƒ   badania nie brały po uwagę WWA dostających się do organizmu drogą pokarmową oraz 

poprzez układ oddechowy.  

background image

 

13

Okazało się, że dwu-, trzy- oraz czteropierścieniowe węglowodory nie są kancerogenne. 

Również 9,10-dwumetyloantracen, 1,2,3,4-terametylofenantren i benzo[a]antracen posiadają 

niski potencjał kancerogenny. Natomiast dibenzo[a,h]antracen oraz benzo[a]piren są silnie 

kancerogenne [17]. 

Korzystając z wyników badań przeprowadzonych na zwierzętach doświadczalnych 

wyznaczono dawkę minimalnego poziomu ryzyka (z ang. minimal risk lewel – MRL). Dla ludzi 

wynosi ona 0,01 mg B[a]P na kg mc na dzień oraz 3,65 mg na kg mc na rok. Należy zaznaczyć, 

że sugerowana dawka nie oznacza konieczności wystąpienia choroby nowotworowej, a jedynie 

prowizoryczną dawkę względnego ryzyka.  

 

 

2.3.3.   Metabolizm WWA w organizmie 

 

 

Po wniknięciu do organizmu WWA ulegają szeregowi przemian metabolicznych, 

koniecznych do ich detoksytacji i wydalenia z organizmu. Podobna struktura różnych 

węglowodorów aromatycznych powoduje ich zbieżne przemiany metaboliczne. Najdokładniej 

poznanym i opisywanym w literaturze jest metabolizm benzo[a]piranu. Mechanizm przemian 

został przedstawiony na Schemacie 3 [18]. Wśród zachodzących przemian przeważają reakcje 

epksydacji i hydroksylacji, stanowiące reakcje I fazy. Metabolity powstałe w I fazie zawierają 

czynne grupy funkcyjne reagujące z glukuronianami i siarczanami w II fazie.  Powstałe produkty 

są  łatwo wydalane z organizmu wraz z moczem [19, 20, 21]. W reakcjach I fazy tworzą się 

tlenki arenowe, chinony, fenolodiole, fenole, będące metabolitami przejściowymi, z których 

najważniejszym jest 7,8-diol-9,10-epoksybenzo[a]piren, o silnych właściwościach muta- i 

kancerogennych. Zidentyfikowano go w organach zwierząt poddawanych eksperymentowi 

narażania na B[a]P [19, 20, 21]. Metabolity benzo[a]pirenu wykazują bardzo silne 

powinowactwo do struktur wewnątrzkomórkowych i mogą uszkadzać DNA. W wyniku 

nieprawidłowej replikacji i błędnych procesów odnowy uszkodzonego DNA dochodzi do 

mutacji, a to sprzyja propagacji procesu rakotwórczego. 

Stwierdzono także,  że wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne wnikają do 

wszystkich narządów, a ich zwartość we wszystkich organach jest niezależna od drogi 

wchłaniania. Narządy bogate w tkankę tłuszczową mogą kumulować WWA. Uwalniają się one z 

nich stopniowo, przez dłuższy okres czasu. Wydalane są one z organizmów przez mleko 

zarówno jako metabolity jak i WWA pierwotne [22].  

background image

 

14

6

12

11

2

1

3

4

5

7

8

10

9

re

g

io

n

 z

a

to

k

i

re

g

io

n

 M

re

g

io

n

 K

M

FO

O O

O

E

H

E

H

E

H

OH

OH

O

H

O

H

OH

OH

O

O

H

O

H

O

OH

OH

M

FO

M

FO

OH

OH

O

H

O

H

E

H

E

H

OH

OH

O

H

DNA

OH

OH

OH

O

H

O

H

O

H

O

H

O

H

OH

O

H

OH

OH

6

12

11

2

1

3

4

5

7

8

10

9

O

H

B

[a

]P

e

p

o

k

s

y

d

y

d

ih

y

d

ro

k

s

y

d

io

le

e

p

o

k

s

y

-d

ih

y

d

ro

k

s

y

d

io

le

te

tr

a

-o

le

a

d

d

u

k

D

N

A

fe

n

o

lo

 d

io

le

fe

n

o

le

 w

 p

o

z

y

c

ja

c

h

 

1

-,

3

-,

6

-,

7

lu

b

 9

-

W

y

d

a

la

n

ie

 z

 m

o

c

z

e

m

K

w

a

s

 g

lu

k

u

ro

n

o

w

y

w

y

d

a

la

n

ie

 z

 m

o

c

z

e

m

M

u

ta

c

ja

 D

N

A

T

ra

n

s

fo

rm

a

c

ja

 

N

O

W

O

T

W

O

R

Y

O

d

n

o

w

a

 D

N

A

E

li

m

in

a

c

ja

N

a

p

ra

w

a

 t

k

a

n

k

i

E

s

tr

y

 g

lu

k

u

ro

n

o

w

e

 

s

ia

rk

o

w

e

w

y

d

a

la

n

ie

 z

 m

o

c

z

e

m

W

y

d

a

la

n

ie

 z

 m

o

c

z

e

m

C

h

in

o

n

y

W

y

d

a

la

n

ie

 z

 m

o

c

z

e

m

 

MFO – kompleks enzymów o różnych funkcjach oksydacyjnych 

EH – hydrolazy epoksydowe 

 

Schemat 3. Etapy przemian WWA, na przykładzie B[a]P, w organizmach żywych [19]. 

 

background image

 

15

2.4. Charakterystyka 

skażenia żywności WWA 

 
 

Główną przyczyną skażenie  żywności WWA są zanieczyszczenia środowiskowe. 

Skażona woda, powietrze oraz gleba wpływają na zawartość WWA szczególnie w produktach 

pochodzenia roślinnego. Jak wcześniej zostało już wspomniane WWA adsorbują się na 

cząstkach pyłów, które osadzają się na liściach roślin i warzyw. Wnikają i kumulują się w 

określonych warstwach roślin, unikając tkanek z wysoką zawartością wody. Liczne badania 

wykazały także,  że warzyw i owoce uprawiane w rejonach zurbanizowanych i 

uprzemysłowionych zawierają od 5 do 10 razy więcej WWA niż te uprawiane w rejonach 

czystych ekologicznie [23]. 

Występowanie wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w żywności jest 

spowodowane głównie jej obróbką. Do procesów obróbki i przetwarzania żywności, podczas 

których tworzą się WWA, zaliczamy [24]: 

 - 

smażenie, 

 - 

wędzenie, 

 - 

grillowanie, 

 - 

suszenie, 

 - 

pieczenie, 

itp. 

Szczególnie intensywnie były badane procesy wędzenia i grillowania. Wykazano, że na 

zawartość WWA w produktach wędzonych i grillowanych ma wpływ wiele parametrów, takich 

jak [25]:  

 

- rodzaj użytego drewna, 

 

- temperatura wędzenia, 

 

- rodzaj wędzenie (wędzenie na zimno, wędzenie na gorąco, wędzenie za pomocą dymu  

 

   wędzarniczego), 

 

- stosowanie mycia po wędzeniu, 

 - 

używane przyprawy, 

 - 

zawartość tłuszczu w wędzonym mięsie, 

 

- czas trwania procesu. 

Ważnym źródłem wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w diecie są oleje 

i tłuszcze roślinne. Używa się ich nie tylko do bezpośredniej konsumpcji, są one także 

składnikami różnych produktów i półproduktów spożywczych. Ich występowanie w olejach jest 

głównie uwarunkowane procedurą suszenia ziarna (szczególnie gazami grzewczymi).  

  

 

background image

 

16

Tabela 4. 

Zawartości oznaczanych WWA w różnych olejach roślinnych [26]. 

 

Próbka oleju  

B[a]A 

[µg/kg]

Ch 

[µg/kg] 

B[b]F 

[µg/kg] 

B[k]F 

[µg/kg] 

B[a]P 

[µg/kg] 

Surowy palmowy 

62,6 105,3  55,1  12,1  40,6 

Rafinowany 
palmowy 

ppw Ppw  ppw  ppw  ppw 

Rzepakowy tłoczony 
na zimno 

4,7 

5,6 5,6 2,2 4,4 

Oczyszczony 
rzepakowy 

ppw 0,6 

0,5 

ppw  ppw 

Oliwa 

0,5 

2,0 1,0 0,4 0,7 

Słonecznikowy 

ppw 0,4 

ppw  ppw  0,3 

Sojowy 

0,6 

2,1 0,9 0,6 1,0 

Winogronowy 

0,4 

1,7 0,4 0,3 0,5 

Lniany 

0,6 0,9  0,6  ppw  0,5 

Z dyni 

ppw 0,8 

0,6 

ppw  0,5 

Arachidowy 

5,1 

5,2 4,0 1,6 3,1 

Sezamowy 

5,5 

6,1 3,8 1,5 3,1 

Tran 

ppw Ppw  ppw  ppw  0,1 

  ppw – poniżej progu wykrywalności  

 

Analizując wyniki zawartości poszczególnych WWA w tabeli zauważamy,  że oleje 

tłoczone na zimno zawierają znacznie więcej WWA od olejów poddanych procesowi rafinacji. 

Takie zabiegi technologiczne jak bielenie (dodatek węgla aktywnego) oraz rafinacja wyraźnie 

zmniejszają zawartość zanieczyszczeń, w tym WWA [27].  

Obecnie przepisy prawne nie limitują dopuszczalnych zawartości poszczególnych WWA 

w  żywności poza B[a]P, którego zawartość w olejach jadalnych nie może być wyższa niż 2 

µg/kg, w wyrobach wędzonych – 5 µg/kg, ostrygach – 10 µg/kg natomiast w produktach dla 

dzieci – 1 µg/kg. Regulacje europejskie limitują również zawartości B[a]P i B[a]A w dymach 

wędzarniczych, które nie mogą przekraczać odpowiednio 10 µg/kg dla B[a]P i 20 µg/kg dla 

B[a]A [28]. 

background image

 

17

2.5.  Metody oznaczania WWA 

 

 

Większość metod oznaczania WWA dotyczy próbek środowiskowych (próbki wody, 

ścieków, gleby). Metody oznaczania wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w 

matrycach  żywnościowych, charakteryzują się wysokim stopniem trudności. Matryce 

żywnościowe są problematyczne z powodu tego, że lipofilne węglowodory przenikają do 

wnętrza komórek. By wyodrębnić frakcję WWA z matryc stosuje się hydrolizę

 

w  środowisku 

zasadowym, wielokrotne ekstrakcje ciecz-ciecz lub ciecz-ciało stałe. Metody te są pracochłonne, 

skomplikowane i kosztowne. Inną metodą wyodrębniania wielopierścieniowych węglowodorów 

aromatycznych z matryc żywnościowych jest ekstrakcja płynem w stanie nadkrytycznym, lub 

ekstrakcja w podwyższonej temperaturze. Głównie stosuje się je do wyodrębnienia WWA z 

próbek o konsystencji stałej. Alternatywną metodą przygotowania próbek do analizy jest 

preparatywna chromatografia wykluczania sterycznego (SEC). Jest to metoda względnie szybka 

i prosta [26]. 

Rozdziały wyodrębnionych węglowodorów wykonuje się za pomocą chromatografii 

gazowej połączonej ze spektrometrem mas (GC/MS) lub przy zastosowaniu wysokosprawnej 

chromatografii cieczowej (HPLC). Istotną zaletą GC/MS jest wysoka rozdzielczość, co jest 

bardzo korzystne przy rozdziale mieszanin oraz możliwość identyfikacji rozdzielonych 

związków,. Wadą natomiast trudności w analizie „ciężkich” (sześcio-, siedmiopierścieniowych) 

WWA (kolumna może ulegać rozkładowi).

 

  

HPLC z detektorem fluorescencyjnym charakteryzuje się wprawdzie gorszą sprawnością 

rozdziału, ale niższym progiem wykrywalności (rzędu ułamków ppb)

 

WWA. Analizę 

wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych za pomocą HPLC prowadzi się w układzie 

faz odwróconych (faza stacjonarna jest niepolarna). Ta technika chromatografii jest najlepsza do 

rozdziału mieszanin związków różniących się hydrofobowością. Fazę ruchomą stanowią zwykle 

acetonitryl i woda lub metanol i woda podawane w odpowiednim gradiencie lub izokratycznie. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

2.6.  Wpływ rodników hydroksylowych na benzo[a]piren 

 
 
 Ważnym problemem związanym z ochroną środowiska jest usuwanie z niego związków 

toksycznych. W literaturze opisane są metody ich rozkładu oparte na ich utlenianiu ozonem, 

działaniem promieniowania UV czy ultradźwięków [31]. Ostatnio opisano również metody 

utleniania fenoli za pomocą rodników hydroksylowych. Rodniki te generowane są w reakcji 

Fentona [32, 33]: 

 

H

O

 

OH

 

 

 Fe

 

O

H

 

 

Fe

-

3

2

2

2

+

+

+

+

=

+

Rodniki te utleniają badane próbki. Dotychczas metoda nie była wykorzystywana w celu 

dezaktywacji  WWA. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

18

 

background image

 

19

 

3. 

CEL PRACY 

 
 
 

Celem pracy było opracowanie metody analizy benzo[a]pirenu i benzo[a]antracenu, 

(które powinny być oznaczane w żywności zgodnie z wytycznymi KN UE) oraz WWA z listy 15 

WWA rekomendowanych do badań przez KN UE, których maksymalne stężenia w żywności 

podane zostaną w przyszłości, po opracowaniu odpowiednich metod analitycznych. 

 Porównane 

zostaną dwie techniki analityczne: GC/MS i HPLC z detekcją 

fluorescencyjną. Integralną częścią pracy będzie opracowanie metody przygotowania próbki. 

 

Opracowane techniki analityczne zostaną praktycznie przetestowane w analizie 

wybranych WWA w olejach jadalnych. 

 

Zbadana zostanie następnie możliwość dezaktywacji benzo[a]pirenu przez rodniki 

hydroksylowe. 

 

background image

4. CZEŚĆ EKSPERYMENTALNA 

 

4.1. Aparatura 

 
 

4.1.1.  Preparatywny chromatograf wykluczania sterycznego (SEC) 

 
 
Chromatograf preparatywny (Dionex, Germering, Niemcy)

 

składał się z: 

-  interfejsu UCI-100, 

-  autosamplera ASI-100, 

-  gradientowej pompy, zawierającej degazer, P-580, 

-  kolumny, wraz z prekolumną, do wykluczania sterycznego PLgel (5µm, 50 Å, 600 x 7,8 mm 

I.D; złoże-PS/DVB) (Polymer Laboratories, Amherst, Stany Zjednoczone), 

-  detektora spektrofotometrycznego z matrycą diodową UVD-340S, 

-  kolektora frakcji Foxy Jr.fraction collector (Isco, Lincoln, Stany Zjednoczone), 

-  programu do naboru i obróbki danych Chromleon v. 6,20 (Dionex-Softron, Germering, 

Niemcy) zainstalowanym komputerze IBM-PC kompatybilnym 

 

 

4.1.2. Chromatograf gazowy ze spektrometrem mas (GC/MS) I 

 
 
 Część pomiarów GC/MS została wykonana na aparacie GC-17A z kwadrupolowym  

spektrometrem mas MS - QP500 (Schimadzu, Tokio, Japonia). Kolumna chromatograficzna: 

BPX-5, 30m x 0,25 mm I.D x 0,25 

μm FT (Phenomenex, Torrance, CA, USA) o składzie złoża: 

5% polisarylenu, 95% polidimetylosiloksanu. Gaz nośny – hel o czystości 99,99999%, przepływ 

– 0,7 ml/min, temperatura dozownika – 180 

o

C, temperatura interfejsu – 260 

o

C, programowalna 

temperatura kolumny: 80 

o

C - 3 min, izoterma końcowa: 300 

o

C - 7 min, zakres m/z -110 – 310.  

 

 

4.1.3.  Chromatograf gazowy ze spektrometrem mas (GC/MS) II 

 
 

Część pomiarów wykonanych zostało na, znajdującym się na terenie Instytutu Przemysłu 

Mięsnego i Tłuszczowego, aparacie GC/MS TSQ500 połączonym z spektrometrem mas 
 

20

background image

 

21

17A/QP5050 (Finnigan – Thermo Quest, Waltham, MA, USA) z pułapką jonową, wyposażonym 

w kolumnę BPX-35, 30m x 0,025mm I.D x 0,25 

μm FT (Phenomenex, Torrance, CA, USA). 

Jako gaz nośny został użyty hel o czystości 99,99999%

 

i przepływie 0,8 ml/min. Temperatura 

dozownika wynosiła 200 

o

C, programowalna temperatura kolumny: izoterma 80

o

C – 2 min, 

przyrost 5 

o

C/min, izoterma końcowa 320 

o

C - 15 min, temperatura linii transferowej – 310 

o

C, 

zakres m/z -110 – 310.  

 

 

4.3.2.  Analityczny wysokosprawny chromatograf cieczowy (HPLC) 

 
 

 

Pomiary i analizy chromatograficzne HPLC wykonywane były na aparaturze firmy 

Knauer (Berlin, Niemcy) składającej się z: 

ƒ  pompy dwutłokowej Smartline 1000 (zakres przepływu 0,001 - 50ml/min). Pompa 

przystosowana jest do pracy w układzie czterokanałowego gradientu niskociśnieniowego,  

ƒ  uniwersalnego interfejsu Smartline Manager 500, zawierającego degazer z opatentowaną     

technologią Teflon, 

ƒ   mieszadła magnetycznego, 

ƒ  kolumny analitycznej – Hypresil (5 

μm, 250x3 mm I.D),  

ƒ  termostatu Smartline 400 (zakres temperatur 5 ÷ 85 ºC),  

ƒ  dozownika o objętość pętli -

 

20µl, 

ƒ  detektora spektrofotometrycznego z matrycą diodową (DAD) Smartline 2600, zakres 

pracy lampy 190 – 510 nm, 

ƒ  detektora fluorescyjnego  (Schimadzu, Tokio, Japonia), 

ƒ  programu do naboru i obróbki danych Eurochrom 2000, zainstalowanego na komputerze 

kompatybilnym z IBM PC. 

background image

 

 
 
Rysunek 2. Schemat zestawu HPLC: 1 - butle ze składnikami fazy ruchomej, 2 - interfejs, 3 - 

pompa, 4 - mieszadło, 5 - dozownik, 6 - termostat z kolumną, 7 - detektor spektrofotometryczny, 

8 - detektor fluorescencyjny, 9 - butla na ścieki i 10 - komputer. 

  

 

4.2. Odczynniki 

 

 

W pracy stosowałam następujące odczynniki: 

-  acetonitryl, czysty do HPLC, 99,9 % (Sigma – Aldrich, Niemcy), 

-  metanol, czysty do HPLC, 99,9% (Sigma – Aldricht, Niemcy), 

-  dichlorometan, czysty do  HPLC

 

 (Labscan, Irlandia), 

-  certyfikowany roztwór cyklopenta[c,d]pirenu (50 ng/µl w acetonitrylu);  dibenzo[a,i]pirenu (30 

ng/µl w acetonitrylu); dibenzo[a,h]pirenu (30 ng/µl w acetonitrylu); dibenzo[a,l]pirenu (30 

ng/µl w acetonitrylu); dibenzo[a,e]pirenu (30 ng/µl w acetonitrylu); 5-metylochryzenu (50 

ng/µl w acetonitrylu); benzo[j]fluorantenu (10 ng/µl w acetonitrylu); benzo[a]pirenu  (10 ng/µl 

w acetonitrylu), dibenzo[a,h]antracenu (30 ng/µl w acetonitrylu), indeno [1,2,3-cd]pirenu (10 

ng/µl w acetonitrylu), benzo[ghi]perylenu (10 ng/µl w acetonitrylu), benzo[k]fluorantenu (30 

ng/µl w acetonitrylu), benzo[b]fluorantenu (10 ng/µl w acetonitrylu), benzo[a]antracenu (10 

ng/µl w acetonitrylu),  chryzenu (10 ng/µl w acetonitrylu),  (Ehrenstorfer, Augsburg, Niemcy), 

 

22

-  certyfikowany roztwór węglowodorów aromatycznych SRM 1491 (NIST, Gaithersburg, USA), 

background image

 

23

 

Tabela 5. 

 Stężenia poszczególnych WWA w SRM 1491.  

 

L.p. WWA Stężenie [µg] 

1 Naftalen 

10,30±0,10 

2 Acenaften 

10,89±0,15 

3 Acenaftylen 

10,40±0,07 

4 Fluoren 

10,87±0,08 

5 Feantren 

10,48±0,07 

6 Antracen 

11,69±0,06 

7 Fluorantenu 

8,84±0,06 

8 Piren 

8,81±0,08 

9 Benzo[a]antracen 

5,37±0,04 

10 Chryzen 

10,50±0,06 

11 Benzo[b]fluoranten  7,85±0,05 

12 Benzo[k]fluoranten  8,33±0,12 

13 Benzo[a]piren 

10,14±0,09 

14 Indeno[1,2,3-cd]piren 9,40±0,07 

15 Dibenzo[a,h]antracen  7,74±0,18 

16 Benzo[ghi]perylen 

7,90±0,13 

17 1-Metylonaftalen 

12,4±0,5 

18 Bifenyl 

10,46±0,04 

19 2,6-Dimetylonaftalen  10,8±0,4 

20 2,3,5-Trimetylonftalen 9,9±0,4 

21 1-Meteylofenantren  10,4±0,3 

22 Perylen 

10,65±0,06 

23 2-Metylonaftalen 

11,3±0,01 

24 Benzo[e]piren 

8,40±0,04 

 

 

 

-  certyfikowany roztwór benzo[b]chryzenu (10 ng/µl w acetonitrylu) (Ehrenstorfer, Augsburg, 

Niemcy), 

-  materiał referencyjny: SRM 2978 (liofilizowane małże), CRM 458 (tłuszcz kokosowy) (NIST, 

Gaithersburg, USA), 

background image

 

24

-  wtórne materiały odniesienia FAPAS oliwy: 0618, 0621,0615 (Central Science Laboratory, 

York, UK), 

-  próbki olejów jadalnych (rzepakowy rafinowany , słonecznikowy, oliwa z oliwek) zakupione 

zostały w najbliższym sklepie, 

-  butlę ze sprężonym azotem o czystości 5,0 (99,999%), 

-  bufor fosforowy  w tabletkach PBS (0,02M) (Phosphate Buffered Saline), 

-   kwas tereftalowy (TFA) (10mM) (Sigma-Aldrich, Niemcy), 

-   3% wodę utlenioną (Infarm, Polska), 

-   siarczan (VI) żelaza (II) (10 mM) (Sigma-Aldrich, Niemcy). 

 

      

4.3. Procedura 

analityczna 

 
 

4.3.1.  Przygotowanie roztworów wzorcowych 

 
 
 

Standardowa mieszanina 23 WWA z listy US-EPA i UE-SCF została przygotowana 

przez zrobienie naważek poszczególnych WWA, a następnie ich rozpuszczenie w acetonitrylu. 

Jako standard wewnętrzny stosowany był B[b]Ch. 

Roztwory przechowywane były w temp. 7-8°C w ciemnym pomieszczeniu. 

Zachowywały swoją ważność przez okres ok. 3 tygodni. 

 

 

4.3.2.  Przygotowanie próbek olei i wyodrębnienie frakcji WWA z matrycy tłuszczowej 

 
 

 

Próbki olei jadalnych zostały zakupione w sklepach spożywczych i przygotowane do 

analizy GC/MS i HPLC za pomocą chromatografii wykluczania sterycznego (SEC) w Instytucie 

Przemysłu Mięsnego i Tłuszczowego w Warszawie. Do próbek olei o masie 1g dodawany był 

B[b]Ch (100µl, 50µg/L roztworu), następnie całość została rozpuszczona w dichlorometanie do 

objętości końcowej 5 ml. Oddzielenie części tłuszczowej próbki od frakcji węglowodorów 

wykonywano na preparatywnym chromatografie cieczowym połączonym z detektorem UV-VIS 

z matrycą diodową DAD. Rozdział następował na kolumnie do chromatografii preparatywnej 

Plgel column (5 µm, 50 Å, 600 x 7,8 mm), która była uprzednio stabilizowana jedną godzinę. 

Frakcję WWA została odparowana na łaźni wodnej o temp. 40

o

C w atmosferze azotu i 

background image

 

25

rozpuszczona w acetonitrylu (200 µl), a następnie poddana analizie na GC/MS i HPLC. Warunki 

pracy preparatywnego chromatografu cieczowego: 

-  faza ruchoma                                                    - dichlorometan (temp. pokojowa), 

-  szybkość przepływu fazy ruchomej                 - 1 ml/min, 

-  objętość wstrzykiwanej próbki                        - 400 µl, 

-  długość fali detektora                                       - 254 nm, 

-  czas zbierania frakcji WWA                            - 18-24 min. 

 

 

4.3.3.  Warunki analizy za pomocą chromatografii cieczowej  

 
 
 Rozdział WWA na HPLC był wykonywany w

 

układzie faz odwróconych (na niepolarnej 

kolumnie). Warunki rozdziału zostały zoptymalizowane eksperymentalnie w oparciu o dostępne 

dane literaturowe. 

Warunki pracy analitycznego chromatografu cieczowego: 

-  Faza ruchoma:      

- woda – acetonitryl lub woda – metanol o gradiencie: 

 

Czas [min] 

0 20 35 40 

Woda [%] 

50

0 0 50 

Acetonitryl lub metanol [%] 50 100 100 50 

                    

-  szybkość przepływu fazy ruchomej    - 0,8 ml/min, 

-  objętość próbki                    

- 20 µl, 

-  pomiary były wykonywane w różnych temperaturach kolumny: 5, 10, 13, 15, 18 i 25 °C, 

-  długości fal wzbudzenia 

 

(EX) i emisji (EM) detektora fluorescencyjnego: 

 

Czas [min] Węglowodory Aromatyczne  

λ

ex 

 [nm]  λ

em 

[nm ]

0 Nieanalizowane 

niskocząsteczkowe WWA 248 

375 

13,9 B[a]A, 

Ch 

270 

385 

19,0 B[b]F 

256 

446 

20,8 

B[k]F, B[a]P, D[h]A 

295 

410 

25,7 I[c]P 

274 

507 

27,0 B[a]Ch 

295 

410 

 

 

background image

  

Stężenie, c

i

, węglowodoru w próbce obliczano ze wzoru (1): 

(1) 

m

A

V

c

A

c

S

c

S

c

s

st

st

b

S

b

b

s

i

=

 

gdzie: 

S

b

 – pole powierzchni węglowodoru w materiale certyfikowanym (SRM 1491), 

S

S

 – pole powierzchni benzo[b]chryzenu dodanego do materiału certyfikowanego (SRM 1491), 

c

b

 – stężenie węglowodoru w materiale certyfikowanym (SRM 1491) [

µ

g/kg], 

c

s

 – stężenie benzo[b]chryzenu dodanego do materiału certyfikowanego (SRM 1491) [

µ

g/kg], 

A

b

 – pole powierzchni badanego węglowodoru w próbce, 

A

s

 - pole powierzchni benzo[b]chryzenu dodanego do próbki, 

c

st

 – stężenie benzo[b]chryzenu dodanego do próbki, 

V

st

 – objętość roztworu benzo[b]chryzenu dodanego do próbki, 

m – masa próbki [kg]. 

 

 

 

4.3.4.  Przeprowadzanie reakcji B[a]P z rodnikami hydroksylowymi 

 

 

 

W pracy zbadano możliwość usuwania benzo[a]piranu ze środowiska za pomocą 

rodników hydroksylowych. Rodniki te generowane były w reakcji Fentona.

 

Do 500 µl buforu 

fosforanowego pH = 7,4 o stężeniu c = 0,02M,

 

dodano 100 µl,

 

Fe (II) o stężeniu 10 mM, 100 µl, 

3% H

2

O

2, 

50 µl

 

10ng/µl B[a]P  i uzupełniono wodą destylowaną do objętości 1000 µl. Tak 

przygotowane próbki analizowano chromatograficznie. Próbki wstrzykiwano na kolumnę i 

czynność tę powtarzano po upływie 2, 20 i 50 minut oraz 24 godzin. 

Przygotowanie buforu fosforowego (pH=7,4). 

Rozpuszczono: 

ƒ  27,598 g NaH

2

PO

4

ƒ  34,838 g K

2

HPO

4

ƒ  dopełniono wodą destylowaną do objętości 1 litra. 

 

 

4.3.5.  Statystyczna analiza danych 

 

 Pomiary 

były wykonywane trzykrotnie. Wynikiem była średnia odniesiona do kontrolnej 

próbki ślepej, niezawierającej oznaczanego węglowodoru. Wyniki były porównywane stosując t-

test Studenta dla zmiennych niezależnych przy p < 0,05.  

 

26

background image

 5. 

WYNIKI I DYSKUSJA 

 
 

5.1.  Przygotowanie próbki – chromatografia preparatywna 

 
 Próbki 

były przygotowywane (usuwanie matrycy tłuszczowej i zatężanie) przy użyciu 

preparatywnej chromatografii wykluczania sterycznego. Metoda ta wcześniej została 

opracowana w Instytucie Przemysłu Mięsnego i Tłuszczowego [26]. Okazało się, że może być 

ona zastosowana do bardzo różnorodnych próbek. W literaturze opisane zostały metody 

przygotowania próbki oparte na kilkukrotnie powtarzanych ekstrakcjach ciecz-ciecz i/lub 

ekstrakcjach na ciele stałym. Te trudności spowodowane są dużymi podobieństwami 

fizykochemicznymi tłuszczy i WWA. Należy zaznaczyć, że w tym przypadku bardzo istotne jest 

całkowite usunięcie lipidów gdyż uniemożliwiają one rozdział na fazach odwróconych (lipidy 

nie są rozpuszczalne w rozpuszczalnikach polarnych) oraz wpływają na przesunięcie 

fluorescencyjnych pasm wzbudzenia/emisji. Olbrzymią zaletą zastosowanej metody jest 

możliwość przeprowadzenia oczyszczenia próbki w jednym kroku. 

 Przykładowy chromatogram SEC oliwy z oliwek pokazano na Rysunku 3. Okazało się, 

że w przypadku oliwy zebrany eluat zawierał wprawdzie małe ilości tłuszczy, ale były one 

rozpuszczalne w acetonitrylu, stosowanym jako faza ruchoma. Przesunięcie czasu zbierania 

eluatu powodowało niecałkowite zbieranie WWA. 

 

 

 
 
 
 
 
 
 

 

 

 

 

 

 

27

Rysunek 3. Chromatogram SEC oliwy z oliwek. Warunki chromatograficzne: Plgel column - 5 

μm, 50 Å, 600x7,8 mm I.D.;  faza ruchoma – dichlorometan, detektor spektrofotometryczny, 

długość fali - 254 nm; temperatura – pokojowa, szybkość przepływu – 1 ml/min, objętość 

próbki– 400 

μl. 

background image

5.2.  Analizy chromatograficzne GC/MS 

 
 
 
 

 

 

 

 

Rysunek 4. Chromatogram GC/MS (m/z=128, 140, 152,154, 166, 178, 192, 202, 226, 228, 242, 

252, 276, 278) 24 WWA SRM 1491 (1 - naftalen, 2 - 2-metylonaftalen, 3 - 1-metylonaftalen, 4 -

bifenyl, 5 - 2,6-dimetylonaftalen, 6 - acenaftylen, 7 - acenaften, 8 - 2,3,5-trimetylonaftalen, 9 -

fluoren, 10 - fenantren, 11 - antracen, 12 - 1-metylofenantren, 13 - fluoranten, 14 - piren, 15 - 

benzo[a]antracen, 16 - chryzen, 17 - benzo[b]fluoranten, 18 - benzo[k]fluoranten, 19 -

benzo[e]piren, 20 - benzo[a]piren, 21 - perylen, 22 - indeno[1,2,3-cd]piren, 23 -

dibenzo[a,h]antracen, 24 - benzo[ghi]perylen). Warunki chromatograficzne zostały 

przedstawione w opisie aparatury (4.1.2.) 

 

 

28

background image

 

Rysunek 5. Chromatogram GC/MS (m/z=128, 152, 166, 178, 202, 226, 228, 242, 252, 276, 278, 

302) 23 WWA z list US-EPA i KN UE (1 - naftalen, 2 - acenaftalen, 3 - acenaftylen, 4 - 

fenantren, 5 - fluoren, 6 - antracen, 7 - fluoranten, 8 - piren, 9 - cyklopenta[cd]piren, 10 -

benzo[a]antracen, 11 - chryzen, 12 - 5-metylochryzen, 13 - benzo[b]fluoranten, 14 -

benzo[j]fluoranten, 15 - benzo[k]fluoranten, 16 - benzo[a]piren, 17 - indeno[1,2,3-cd]piren, 18 -

benzo[ghi]perylen, 19 - dibenzo[a,h]antracen, 20 - dibenzo[a,l]piren, 21 - dibenzo[a,e]piren, 22 -

dibenzo[a,i]piren, 23 - dibenzo[a,h]piren). Warunki chromatograficzne zostały przedstawione w 

opisie aparatury (4.1.3.). 

 

Rysunek 6. Chromatogram GC/MS (m/z=226, 242, 252, 302) 7 WWA z listy KN UE   (9 - 

cyklopenta[cd]piren, 12 - 5-metylochryzen, 14 - benzo[j]fluoranten, 20 -dibenzo[a,l]piren, 21 - 

dibenzo[a,e]piren, 22 - dibenzo[a,i]piren, 23 - dibenzo[a,h]piren). Warunki chromatograficzne 

zostały przedstawione w opisie aparatury (4.1.3.) 

 

29

background image

 

30

W roku 1981 Amerykańska Agencja Ochrony Środowiska (EPA) ustaliła listę 16 

wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych, które zostały wtedy uznane za 

szczególnie toksyczne. Dopiero w roku 2005 Komitet Naukowy Unii Europejskiej (KN UE) 

przedstawił zestawienie 15 WWA, które powinny być oznaczane zarówno w żywności jak i w 

środowisku. Spowodowało to konieczność udoskonalania i opracowywania nowych metod ich 

oznaczania. 

 

Na Rysunku 4 przedstawiono chromatogram SRM 1491

 

WWA

.

 Został on 

zarejestrowany dla stosunków mas do ładunków (m/z) podanych pod rysunkami. Rysunek 5 

przedstawia rozdział 23 WWA rekomendowanych do badań z list EPA i KN UE. Rysunek 6 to 

chromatogram 7 WWA, które znajdują się na liście KN UE natomiast nie rekomenduje ich do 

badań EPA, a prawdopodobnie są one silnie kancerogenne. Identyfikację rozdzielonych WWA 

przeprowadziłam w oparciu o dostępne

 

dane literaturowe oraz

 

porównania czasów retencji 

indywidualnych standardów WWA wstrzykiwanych oddzielnie. W oparciu o analizę 

posiadanych standardów WWA stwierdzono, że widma masowe wielopierścieniowych 

węglowodorów aromatycznych charakteryzują się intensywnym i stabilnym jonem 

molekularnym (jon podstawowy) oraz wiązką jonów połówkowych o podwójnym ładunku 

(m/2z=1/2m/z), co potwierdza liczna literatura dotycząca identyfikacji WWA techniką GC/MS 

[29, 30]. Okazało się,  że uzyskane progi wykrywalności (rzędu ppm) były za wysokie, aby 

można tą techniką (mimo kilkakrotnego zatężania próbki) oznaczać WWA w próbkach 

żywności. Szczególnie wysokie progi wykrywalności były obserwowane dla dibenzo 

pochodnych pirenu. Wymywane one były z kolumny na końcu chromatogramu, tzn. przy 

wysokiej temperaturze. W tych warunkach dochodziło do rozkładu fazy stacjonarnej kolumny.  

Retencją WWA jest proporcjonalna do ich masy cząsteczkowej, a tak naprawdę do ich 

temperatur wrzenia. 

Okazało się,  że znaczne obniżenie progu wykrywalności osiągnięto przy rejestracji 

chromatogramu przy określonej wartości m/z w stosunku do chromatogramu rejestrującemu 

całkowity prąd jonowy (TIC).  

Pomiary wykonywane były na dwóch zestawach GC/MS, jak to zostało opisane w części 

eksperymentalnej. Oba przyrządy różniły się analizatorami. W jednym z nich zastosowana była 

pułapka jonowa, w drugim analizator kwadrupolowy. Niższy próg wykrywalności ok. rzędu 

wielkości otrzymano na spektrometrze z pułapką jonową.  

 
 
 
 
 
 
 

background image

 

5.3.  Analizy chromatograficzne HPLC 

 
 

 

Rysunek 7. Chromatogram HPLC 16 WWA z listy EPA. SRM 1491 (1 – nie analizowane 

niskocząsteczkowe WWA, 2 – benzo[a]antracen, 3 – chryzen, 4 – benzo[b]fluorantenu, 5 – 

benzo[k]fluorantenu, 6 – benzo[a]piren, 7 – indeno[1,2,3-cd]piren, 8 – dibenzo[a,h]antracen, 9 – 

benzo[ghi]perylen, i 10 – benzo[b]chryzen).Warunki chromatograficzne: kolumna Hypersil  (5 

μm, 250x3 mm I.D.), faza ruchoma : gradient acetonitrylu wody (zgodnie z tabelą podaną w 

warunkach analizy za pomocą chromatografii cieczowej), detektor fluorescencyjny (długości fal 

wzbudzenia i emisji podane w tabeli w warunkach analizy za pomocą chromatografii cieczowej), 

temperatura - 25 ºC, przepływ – 0,8ml/min, objętość nastrzyku - 20 

μl. 

 

 

 

Ponieważ technika GC/MS charakteryzowała się zbyt wysokim progiem wykrywalności, 

aby można ją zastosować do oznaczeń WWA w żywności, dlatego postanowiłam sprawdzić 

możliwość zastosowania do tego celu wysokosprawną chromatografię cieczową. Z danych 

literaturowych [26] wynika, że ich rozdział jest możliwy w układzie faz odwróconych. 

Chromatogram 16 WWA z listy EPA (SRM 1491) został przedstawiony na Rysunku 7. Warunki 

chromatograficzne (gradient elucji i parametry detektora fluorescyjnego) zostały oparte o dane 

literaturowe [26]. Z rysunku tego wynika, że uzyskano dobry rozdział 8 tzw. ciężkich 

węglowodorów, o prawdopodobnych właściwościach kancerogennych. Lżejsze węglowodory 

były nierozdzielne w tej technice. Jednakże są one mniej interesujące z analitycznego punktu 

widzenia, gdyż obecnie uważa się je za stosunkowo mało toksyczne. Ostatnim wymywanym 

związkiem był B[b]Ch stosowany jako wzorzec wewnętrzny, zgodnie z równaniem (1).  

 

Metoda wzorca wewnętrznego daje najbardziej wiarygodne wyniki, dlatego jest 

najbardziej popularną metodą analizy ilościowej w chromatografii cieczowej i gazowej. Jeśli tok 

 

31

background image

analizy obejmuje szereg etapów wstępnych, na które składają się wielokrotne ekstrakcje oraz 

oczyszczanie, wzorzec dodaje się na początku procesu analitycznego. Minimalizuje się w ten 

sposób straty analitów, które mogą wystąpić na każdym etapie analizy. Zazwyczaj stosuje się 

wzorzec jak najbardziej zbliżony budową strukturalną do związków znajdujących się w 

analizowanej próbce. Wzorzec wewnętrzny nie jest jednym z analizowanych związków. 

 

 

5.4.  Oznaczanie WWA w próbkach olejów jadalnych 

 

 

 

 WWA 

można oznaczać za pomocą najczęściej stosowanego w HPLC detektora - 

fotometrycznego. Jednakże niższe progi wykrywalności uzyskiwane są na detektorze 

fluorescencyjnym. Dla B[a]A i B[a]P wynosiły one odpowiednio 0,1 i 0,2 

μg/kg są, więc 

znacznie niższe niż maksymalne dopuszczalne stężenia w żywności [28]. Ich stężenia w olejach 

jadalnych zostały przedstawione w Tabeli 6. 

 

 

Tabela 6. 

Stężenie B[a]A i B[a]P [µg/kg] w próbkach olejów jadalnych 

 

Próbka oleju 

B[a]A [µg/kg] 

B[a]P [µg/kg] 

Rzepakowy  

ppw 

ppw 

Oliwa 0,5 

0,7 

Słonecznikowy ppw 

0,3 

 

ppw – poniżej progu wykrywalności  

 

 

 

 

 

 

 

32

background image

 

 

Tabela 7. 

Porównanie wartości B[a]P i B[a]A oznaczonych w próbkach olejów z wartościami 

rekomendowanymi przez UE. 

 

Parametr 

Wartości 
wymagane 

Wartości 
wyznaczone 

Odniesienie prawne 

Granica wykrywalności 

< 0,3 µg/kg 

B[a]P – 0,1 µg/kg 
B[a]A – 0,2 µg/kg 

Zarządenie 2005/10/EC 

Granica oznaczalności 

< 0,9 µg/kg 

B[a]P – 0,3 µg/kg 
B[a]A – 0,5 µg/kg 

Zarządenie 2005/10/EC 

Odzysk 50 120% 

÷

B[a]P 93 ÷ 106% 
B[a]A 94 ÷ 104% 

Zarządenie 2005/10/EC 

Dopuszczalna zawartość 

B[a]P w olejach i tłuszczach 

2 µg/kg 

D

L

 = 0,1 µg/kg 

Zarządzenie 208/2005/EC 

Dopuszczalna zawartość 
B[a]A w dymach 
wędzarniczych 

10 µg/kg 

D

L

 = 0,3 µg/kg 

Zarządzenie 2065/2003/EC 

Testy statystyczne wartości 

odstających 

Test: Cochrana, 
Grubasa i Mandela 

Zweryfikowano ISO 

5725 

 

 

Krzywe kalibracyjne charakteryzowały się dobrą liniowością dla wszystkich WWA w 

zakresie stężeń 0,1÷100 

µg/kg

. Precyzję metody wyznaczono poprzez sześciokrotne, w ciągu 

jednego dnia oznaczanie mieszaniny związków i wyznaczenie względnego odchylenia 

standardowego (RSD, n = 6). RSD dla 6 kolejnych dni nie przekraczał 12%. Uzyskane wartości 

zawierały się w granicach 0,5 to 5%. Uzyskane wyniki umieszczono w tabelach danych 

programu ProWL, w którym serie pomiarowe tworzą poszczególne dni wykonywania oznaczeń. 

W programie ProWL uzupełniono dane z certyfikatów. Wartości odzysku od 80 do 109% dla 

próbek wzmocnionych dodatkiem wzorców i materiałów odniesienia potwierdzają liniowość 

stosowanej metody.  

Próg wykrywalności, oznaczalności i odzysk dla benzo[a]pirenu wynosiły odpowiednio 

0,1 

µ

g/kg, 0,3 

µ

g/kg, 93 ÷ 106%, a dla benzo[a]antracenu 0,2 

µ

g/kg, 0,5 

µ

g/kg, 94÷104%. Próg 

wykrywalności (< 0,3 

µ

g/kg), próg oznaczalności (< 0,9 

µ

g/kg) i wartość odzysku (50 ÷ 120 %) 

są zgodne z wytycznymi dyrektywy UE 2005/10 (02, 04, 2005). 

 

 

33

background image

5.5.  Wpływ temperatury na rozdział WWA metodą HPLC 

 

Ponieważ okazało się,  że metoda GC/MS charakteryzowała się zbyt wysokim progiem 

wykrywalności, dlatego dalsze pomiary przeprowadzałam z zastosowaniem HPLC w układzie 

faz odwróconych z detekcją fluorescencyją. W tym przypadku progi wykrywalności były 

wystarczające (poniżej ppb) do celów analitycznych. Okazało się jednakże,  że nie mogłam 

uzyskać rozdziału B[j]F i 5MCh poprzez zmianę składu i szybkości przepływu fazy ruchomej.  

Rozdział chromatograficzny następuje wtedy, gdy 

α

 > 1. Współczynnik selektywności 

jest wielkością termodynamiczną, co wynika ze wzoru (2). 

 (2) 

 

-RTln

α

 = 

Δ

(

Δ

G)

Wynika z niego, że zmniejszenie temperatury zwiększa selektywność rozdziału. 

 

 

Tabela 8. 

Czasy retencji 5-metylenochryzenu (5MCh) i benzo[j]fluorantenu (B[j]F) i wyliczone z nich 

współczynniki rozdziału (Rs) i selektywności (α). Warunki chromatograficzne: kolumna – 

Hypersil, 5µm, 250x3mm I.D; eluent - gradient acetonitrylu i wody (zgodnie z tabelą podaną w 

warunkach analizy za pomocą chromatografii cieczowej); przepływ - 0,8 ml/min; objętość 

wstrzykiwanej próbki - 20µl; detektor spektrofotometryczny, długość fali – 254 nm. 

 

 

T [°C] 

t

 [min] 

5MCh 

t

[min]

 

B[j]F 

R

S

α 

5 26,70 

27,62 

2,10 

1,038 

8 27,17 

27,82 

2,25 

1,026 

13 26,15 26,54 

1,49 

1,016 

18 25,37 26,61 

1,12 

1,010 

23 24,47 24,56 

0,42 

1,004 

25 23,90 23,90 

0,00 

1,000 

 

 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

34

background image

Tabela 9. 

Czasy retencji 5-metylenochryzenu (5MCh) i benzo[j]fluorantenu (B[j]F) i wyliczone z nich 

współczynniki rozdziału (Rs) i selektywności (α). Warunki chromatograficzne: kolumna – 

Hypersil, 5µm, 250x3mm I.D; eluent - metanol; przepływ - 0,8 ml/min; objętość wstrzykiwanej 

próbki - 20µl; detektor spektrofotometryczny, długość fali – 254 nm. 

 
 

T [°C] 

t

[min] 

5MCh 

t

 [min]  

B[j]F 

R

S

α 

8 11,36 

12,06 

1,51 

1,080 

10 10,40 10,89 

1,20 

1,061 

15 9,79 10,10 

0,96 

1,040 

18 9,40 9,54 

0,45 

1,020 

23 9,00 9,00 

0,00 

1,000 

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rysunek 8. Zależność czasu retencji (t

R

) od temperatury (T) dla 5-metylenochryzenu (5MCh) i 

benzo[j]fluorantenu (B[j]F). Warunki chromatograficzne: kolumna – Hypersil, 5µm, 250x3mm 

I.D; eluent - gradient acetonitrylu i wody (zgodnie z tabelą podaną w warunkach analizy za 

pomocą chromatografii cieczowej); przepływ - 0,8 ml/min; objętość wstrzykiwanej próbki - 

20µl; detektor spektrofotometryczny, długość fali – 254 nm.  

 

35

background image

 

Rysunek 9. Zależność czasu retencji (t

R

) od temperatury (T) dla 5-metylenochryzenu (5MCh) i 

benzo[j]fluorantenu (B[j]F). Warunki chromatograficzne: kolumna – Hypersil, 5µm, 250x3mm 

I.D; eluent - metanol; przepływ - 0,8 ml/min; objętość wstrzykiwanej próbki - 20µl; detektor 

spektrofotometryczny, długość fali – 254 nm.  

 

 

 

 

 

36

Rysunek10. Zależność selektywności (α) i współczynnika rozdziału (R

S

) 5-metylenochryzenu 

(5MCh) i benzo[j]fluorantenu (B[j]F) od temperatury. Warunki chromatograficzne jak na 

Rysunku 8. 

background image

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,00

1,05

1,10

1,15

8

10

12

14

16

18

20

22

T [

o

C]

α

0,00

0,40

0,80

1,20

1,60

R

S

 

Rysunek11. Zależność selektywności (α) i współczynnika rozdziału (R

S

) 5-metylenochryzenu 

(5MCh) i benzo[j]fluorantenu (B[j]F) od temperatury. Warunki chromatograficzne jak na 

Rysunku 9. 

 

 

 

37

background image

 

Rysunek 12. Chromatogramy HPLC 2 WWA zarejestrowane w różnych temperaturach (1 – 5-

metylochryzen,  2 – 

 

benzo[j]fluoranten). Warunki chromatograficzne jak na Rysunku 8.  

    

 

Rysunek 13. Chromatogramy HPLC 2 WWA zarejestrowane w różnych temperaturach (1 – 5-

metylochryzen,  –  benzo[j]fluoranten).Warunki chromatograficzne jak na Rysunku 9.

  

 

38

background image

 

 

Rysunek 14. Chromatogramy HPLC 2 WWA zarejestrowane w różnych temperaturach (1 – 5-

metylochryzen,  – 

 

benzo[j]fluoranten).Warunki chromatograficzne: kolumna – Hypersil, 5µm, 

250x3mm I.D; eluent - gradient metanolu i wody (zgodnie z tabelą podaną w warunkach analizy 

za pomocą chromatografii cieczowej); przepływ - 0,8ml/min; objętość wstrzykiwanej próbki - 

20µl; detektor spektrofotometryczny, długość fali

 - 

254 nm. 

 

 

    

 

Z Rysunków 12, 13 i 14 otrzymanych odpowiednio dla układów woda/acetonitryl, 

metanol i woda/metanol wynika, że obniżenie temperatury zwiększało retencję. Ten wzrost był 

różny dla obu badanych związków. Spowodowało to wzrost selektywności rozdziału, a więc i 

współczynnika rozdziału (Rysunek 10 i 11). W konsekwencji umożliwiło to rozdział tych 

związków, jak to zostało przedstawione na Rysunku 12 i 13. Krótsze czasy retencji otrzymano 

dla fazy ruchomej acetonitryl/woda niż metanol/woda, co wiąże się z mniejszą polarnością 

(mniejszymi wartościami współczynnika Hildebranda) acetonitrylu.  

 

 

39

background image

 

 

Rysunek 15. Trójwymiarowy chromatogram 5MCh (1) i B[j]F (2) zarejestrowany za pomocą 

detektora z matrycą diodową. 

 
 

 Detektor z matrycą diodową pozwala dodatkowo na uzyskiwanie widma badanych 

związków. Na Rysunku 15 został przedstawiony chromatogram zarejestrowany za pomocą 

detektora z matrycą diodową. Widać na nim, że przy 254 nm (zwykle stosowanych do 

oznaczania związków organicznych) pik chromatograficzny 5MCh zlewa się ze znacznie 

wyższym pikiem B[j]F. Natomiast przy 273 nm pik chromatograficzny 5MCh jest wyższy niż 

B[j]F i nadaje się do oznaczeń ilościowych.  

 

 

5.6.  Walidacja metody  

 
 

 

W procesie walidacji metody wykorzystano dwa materiały odniesienia o różnych 

zawartościach benzo[a]piranu i benzo[a]antracenu (liofilizowane małże SRM 2978, tłuszcz 

kokosowy CRM 458), oraz trzy wtórne materiały odniesienia FAPAS 0615, 0618 i 0621. W 

zastosowanych materiałach B[a]P występował w 5 różnych stężeniach (poziomach), a B[a]A w 

3. Dla B[a]P próbki do analizy przygotowano w trzech seriach od 2 do 5 powtórzeń, natomiast 

dla B[a]A przygotowano 4 serie od 2 do 5 powtórzeń. Uzyskane wyniki umieszczono w tabelach 

danych programu ProWL, w którym serie pomiarowe tworzą poszczególne dni wykonywania 

oznaczeń. W programie ProWL uzupełniono dane z certyfikatów. 

 
 

 

40

background image

 

41

 

 

Tabela 6. 

Materiały odniesienia 

 

Materiał odniesienia  

B[a]A [µg/kg]  B[a]P [µg/kg]

Wartość certyfikowana

0,97±0,07 

CRM 458 

tłuszcz kokosowy  

Wynik pomiarów 

0,96 

Wartość certyfikowana

25±7 

7±3 

SRM 2978 

liofilizowane małże  

Wynik pomiarów 

26,97 

7,85 

 
 
 
 
 
 
 
 

Tabela 7. 

Wtórne materiały odniesienia 

 
 

Wtórny materiał odniesienia  

B[a]A [µg/kg] B[a]P [µg/kg] 

Wartość certyfikowana

43,2±9,51 

28,2±6,21 

FAPAS 0621 

oliwa 

Wynik pomiarów 

40,7 

25,59 

Wartość certyfikowana

2,36±0,52 

FAPAS 0615 

oliwa 

Wynik pomiarów 

2,23 

Wartość certyfikowana

38,75±8,52 

18,66±4,1 

FAPAS 0618 

oliwa 

Wynik pomiarów 

22,05 

20,73 

 
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

background image

5.7.  Utlenianie B[a]P przez rodniki hydroksylowe 

 
 

 

 
Rysunek 16. Obserwowane zmniejszenie wysokości piku roztworu B[a]P po upływie 50 minut.  
 
 

 

 
 
 
Rysunek 17. Zmniejszenie

 

wysokości piku i pola powierzchni piku B[a]P po 3, 20 i 50 minutach 

reakcji. 

 

 

42

background image

 

Istotnym problemem związanym z ochroną środowiska jest usuwanie z niego związków 

toksycznych. W literaturze opisane są metody ich rozkładu oparte na ich utlenianiu ozonem, 

działaniem promieniowania UV czy ultradźwięków [31].

 

Ostatnio opisano również metody 

utleniania fenoli za pomocą rodników hydroksylowych. Rodniki te generowane są w reakcji 

Fentona [32, 33]: 

 

 

H

O

 

OH

 

 

 Fe

 

O

H

 

 

Fe

-

3

2

2

2

+

+

+

+

=

+

 

 

Jako modelowy związek do zbadania reakcji wybrany został benzo[a]piren.. Okazało się, 

że stężenie, (przedstawione w postaci wysokości piku) B[a]P po 50 min. reakcji zmniejszyło się 

o połowę (Rysunek 16). Powyższe badania należy traktować jako pilotażowe. Dobór parametrów 

reakcji może zwiększyć wydajność metody.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

43

background image

 

44

 

6. WNIOSKI 

 
 
1.  Metoda HPLC z detekcją fluorescencyjną okazała się znacznie bardziej czuła niż GC/MS. 

2.   Obniżenie temperatury kolumny poprawiło selektywność układu i umożliwiło rozdział B[j]F 

i 5MCh. 

3.   Próg wykrywalności, oznaczalności i odzysk dla benzo[a]pirenu wynosiły odpowiednio 0,1 

µ

g/kg, 0,3 

µ

g/kg, 93÷106%, a dla benzo[a]antracenu 0,2 

µ

g/kg, 0,5 

µ

g/kg, 94÷104%. Próg 

wykrywalności (< 0,3 

µ

g/kg), próg oznaczalności (< 0,9 

µ

g/kg) i wartość odzysku (50 ÷ 120 

%) są zgodne z wytycznymi dyrektywy UE  10/2005 (02, 04, 2005).  

4. Rodniki hydroksylowe mogą być stosowane do usuwania B[a]P ze środowiska, aczkolwiek 

metoda ta wymaga jeszcze dopracowania.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

background image

 

45

 

7. BIBLIOGRAFIA 

 

 

 

1.

  European Union Commission Recomendation 2005/108/EC. L 34, 43, 2005

2.  Environmental Protection Agency (EPA) of the United States of America, Compedium 

      Method TO-13, EPA, Cincinnati, OH, USA, (http://www.epa.gov/epahome/index), 1981. 

3.  P. Welling, B. Kaandrop, 

Determination of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) in 

edible vegetable oils by liquid chromatography and programmed fluorescence detection

Comparison off caffeine complexation and XAD – 2 chromatography sample clean-up, Z 

Lebensm. Unters. Forsch, 183, 111-15, 1986. 

4.

  S. Brzeźnicki, M. Jakubowski,  B. Czerski,,    Elimination of 1-hydroxypyrene After Human 

Volunteer Exposure to Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, J. Environ. Health., 70, 257-260, 

1997. 

5.  P. Simko, 

Determination of polycyclic aromatic hydrocarbons in smoked meat products and 

smoke flavoring food additives. J. Chromatogr. A, 770, 3-8, 2002. 

6.

  M. Obiedziński,  Wybrane zagadnienia zanieczyszczenia żywności wielopierścieniowymi 

węglowodorami aromatycznymi (WWA). Post. Hig. Dośw., 39: 660-676, 1985. 

7.   S. F. Zakrzewski, 

Podstawy toksykologii środowiska, PWN, Warszawa, 114,

 

1997. 

8.   D. M. Wagrowski, R. A. Hitem , 

Policyclic aromatic hydrocarbons accumulation In Urban, 

suburban, and rural vegetation,  Environ. Sci. Techn.,  31, 1, 279-282, 1997

9.  S. Mitra, B. Ray, 

Paterns and sources of polycyclic aromatic hydrocarbons and their 

derivatives in idoor air. Atm.  Environ., 22,  3345-335, 1995. 

10. M. D. Guillen, P. Sopelana, 

Polycyclic aromatic hydrocarbons in diverse foods reviews on, J. 

Environ. Health, 12, 133-145, 1997. 

11. A. Barranco, R. M. Alozo-Salces, A. Bakkali, L. A. Berruta, B. Gallo, F. Vonocenta, 

M.Sarobe, 

Solid-phase clean up in the liqid chromatography determination of polycyclic 

aromatic hydrocarbons, J. Chromatogr. A, 67, 33-40, 2003. 

12. P. S. Jankowski, 

Analiza zanieczyszczenia wielopierścieniowymi węglowodorami 

aromatycznymi (WWA) wybranych grup artykułów rolno spożywczych,  praca doktorska, 

Instytut Przemysłu Mięsnego i Tłuszczowego, Warszawa, 2004. 

13. Agence for Toxic Substances And Disease Registry (ATSDR), 

Polycyclic aromatic 

hydrocarbons, Public Health Statement, 1990. 

14.

 R. K. Wolff i in., Effects of Repeated Inhalation exposures to 1-nitropyrene, Benzo(a)pyrene, 

Ga203 Particles and SO2 Alone and in Combinations on Particle Clearance

background image

 

46

Bronchoalveolar Lavage Fluid Composition, and Histopathology, J. Toxicol. Environ. 

Health, 27, 123-138, 1989. 

15.

 I. C. T. Nisbet, P. K. LaGoy, Toxic (TEFs) for polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), 

Toxicol. Pharmacol., 16,  290-300, 1992. 

16. IARC, 

Monographs on the Carcinogenic Risk of Chemicals to Humans, 32, 1983. 

17. IARC, International Agency for Research on Cancer, 

Monographs on the evaluation of 

carcinogenic risk of the chemical to humans. Polynuclear aromatic compounds, Chem. 

Environ.  Exp. , Lyon France, 32, 1983. 

18. M. D. Guilen, P. Sopelana, 

Polycyclic aromatic hydrocarbons in diverse foods. Food Safety 

Cont.  Toxins, 17, 175-198, 1999. 

19. B. Schoket. 

DNA damage in humans exposed to environmental and dietary polycyclic 

aromatic hydrocarbons. Mut. Res., 424, 143-153, 1999. 

20. K  Hemminki, 

DNA adducts in humans related to occupational and environmental 

exposureto aromatic compounds, IARC, 181-191, 1990. 

21. K Hemminki., K Randerath., M Reddy,

 Postlabelling and immunoassay analysis of 

polycyclic aromatic hydrocarbons – adducts of deoxyribonucleic acid in white blood cells of 

foundry workers.Scand. J. Environ. Health, 16, 158-162, 201, 1990. 

22. N. Kishikawa, M Wada, N. Kuorda., S. Akiyama, K. Nakashima, 

Determination of 

polycyclic aromatic hydrocarbons In milk samples by high-performance liquid 

chromatography witch fluorescence detection. J. Chromatogr. A, 789, 

 256-264, 2003. 

23. S.Y.N. Yang, D. W. Conell, D. W. Havker, S. I. Kayal, 

Policyclic aromatic hydrocarbons in 

air, soil and vegetation in the vincinty of urban roadway,  Sci. Total Environ.,  102, 229 - 

240, 1991. 

24. W. Lijnsky,

 The formation and occurrence of polynuclear aromatic hydrocarbons associated 

witch food,  Mut. Res.259, 252-261, 1991.  

25. M. E. Doremire, G. E. Harmon, D. E. Pratt, 

3, 4-benzopyrene in charcoal grilled meats, J. 

Food Sci., 622-623, 1979. 

26. E. Węgrzyn, S. Grześkiewicz, W. Popławska, B. K. Głód, Udoskonalona metoda oznaczania 

ośmiu WWA w olejach jadalnych przy zastosowaniu RP-HPLC-FLD oraz preparatywnej 

SEC, Acta Chromatogr.,11, 2005. 

27. K. Speer, A. Montag, 

Polycyclishe aromatische kohlenwasserstoffe In nativen pflanzlichen 

olen, Fat Sci. Techn., 163-167, 1988. 

28. Regulation (EC) No. 2065/2003 of the Europen Parliament and of the Council of November 

2003 on smoke flavourings used or intendent for use in foods. J. Eur. Comm. L 309 

background image

 

47

,http://europa.eu.int/eurlex/lex/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=CELEX:32003R2065:EN:HT

Ml, 2003. 

29. A. S. Płaziak, 

Spektrometria masowa związków  organicznych, Wydawnictwo Naukowe 

UAM, Poznań 1997. 

30. R. Simon, S. Palme, E. Anklam, 

Single-laboratory validation of a gas chromatography-mass 

spectrometry method for quantitation of 15 Europen priority polycyclic aromatic 

hydrocarbons in spiked smoke flavourings, J. Chromatogr. A, 1103, 307-313, 2005. 

31. M. Eberius, A. Berns, J. Schuphan, 

Ozonation of pyrene and benzo[a]pyrene in silica and 

soil -

14

C mass balances and chemical analisys of oxidation products as a first step to 

exotoxicological evolution, J. Anal. Chem., 359, 274-279, 1997. 

32. V.Kavitha, K. Palanivelu, 

Destruction of cresolsby Fenton oxidation process, Wat. Res.30, 

62-3072, 2005. 

33. F. J. Rivas, F. J. Beltron, J. F. And P. Buxeda, 

Oxidation of p-hydroxybenzoic acid by 

Fenton's reagent, Wat. Res.35, 387-396, 2001.

 


Document Outline