medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2023-102-7-713-719mtwcnmmedlit-3276Research ArticleМЕТОДЫ ГИГИЕНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙMETHODS OF HYGIENIC AND EXPERIMENTAL INVESTIGATIONSМетодическая поддержка контроля безопасности детских каш (на примере определения фурана и метилфурана)Methodical support for controlling safety of cereals for children (exemplified by furan and methylfuran)https://orcid.org/0000-0003-2356-1145ЗайцеваНина В.ZaitsevaNina V.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2344-3037НурисламоваТатьяна ВалентиновнаNurislamovaTatyana V.

Доктор биол. наук, зав. лаб. методов газовой хроматографии отд. химико-аналитических методов исследований ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения», 614045, Пермь.

e-mail: nurtat@fcrisk.ru

Doctor of Biological Sciences, head of the Gas Chromatography Laboratory of the Department of Analytical Chemistry Analysis, the Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies, Perm, 614045, Russian Federation.

e-mail: nurtat@fcrisk.ru 

nurtat@fcrisk.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7664-3270МальцеваОльга А.MaltsevaOlga A.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5669-1689ЧинькоТатьяна В.ChinkoTatyana V.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3030-3275СубботинаДарья Ю.SubbotinaDaria Yu.noemail@neicon.ruФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человекаРоссияFederal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies of the Federal Service for Surveillance over Consumer Rights Protection and Human WellbeingRussian Federation2023310820231027713719Copyright © Зайцева Н.В., Нурисламова Т.В., Мальцева О.А., Чинько Т.В., Субботина Д.Ю., 20232023Зайцева Н.В., Нурисламова Т.В., Мальцева О.А., Чинько Т.В., Субботина Д.Ю.Zaitseva N.V., Nurislamova T.V., Maltseva O.A., Chinko T.V., Subbotina D.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rjhas.ru/jour/article/view/3276Введение

Введение. В направлении химико-аналитического обеспечения контроля пищевых контаминантов химической природы, образующихся во время обработки и хранения продуктов, рассмотрены методические подходы к определению фурана и метилфурана в отдельных видах пищевых продуктов для детского питания. Выполнена валидация методики измерения фурана и метилфурана в детских кашах на основе зерна.

Цель исследования — разработка прецизионной аналитической ГХ-масс-спектрометрической методики измерения фурана и метилфурана для контроля безопасности пищевой продукции детского питания для детей раннего возраста.

Материалы и методы

Материалы и методы. Предметом изучения являлись стандартные образцы фурана и метилфурана, молочные и безмолочные сухие каши для детского питания. В исследованиях использовали газовый хроматограф Agilent 7890А с квадрупольным масс-спектрометрическим детектором 5975С. Пробоподготовка основана на извлечении и концентрировании химических соединений из проб пищевой продукции методом анализа равновесной паровой фазы с последующим применением газохроматографического метода.

Результаты

Результаты. Методика определения фурана и метилфурана является оригинальной научно-технической разработкой, основанной на экспериментальных данных, и позволяет с высокой точностью и чувствительностью определять микропримеси фурана и метилфурана в пробах пищевой продукции в диапазонах концентраций от 0,93 до 9,37 и от 0,91 до 9,13 нг соответственно. Полученные значения показателей приемлемости результатов измерений фурана и метилфурана в образцах каш составили: погрешность не более 24%, показатель внутрилабораторной прецизионности (σRл) не более 10%, показатель правильности (± σCл) не более 22%.

Заключение

Заключение. Разработанная методика показала высокую селективность, чувствительность, надёжность и удовлетворительную точность. Методика соответствует критериям Государственного стандарта Российской Федерации ГОСТ Р ИСО 5725–1–6–2002 и может быть использована для проведения лабораторных исследований безопасности пищевой продукции предприятиями и учреждениями, осуществляющими контроль качества и исследования пищевых продуктов и продовольственного сырья.

Участие авторов

Участие авторов:Зайцева Н.В. — концепция, научное консультирование, актуальность исследования;Нурисламова Т.В. — концепция, научное консультирование, актуальность исследования, заключение;Мальцева О.А. — актуальность исследования, результаты, обсуждение, заключение;Чинько Т.В. — материалы и методы, результаты;Субботина Д.Ю. — аналитическая и экспериментальная часть работы.Все соавторы — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Поступила

Поступила: 22.05.2023 / Принята: 07.06.2023 / Опубликована: 30.08.2023

Introduction

Introduction. The study addresses issues related to developing a procedure for identification of chemicals in food products in practical instrumental investigations. We have validated the method for quantification of a heterocyclic compound (furan) and sylvan (methylfuran) in grain-based cereals for children.

The aim of this study was to develop a precise GC-MS-method for quantifying a heterocyclic compound and sylvan in food products to control their safety for children, especially infants.

Materials and methods

Materials and methods. The research objects were quantification means (QM) as a certain amount of an analyzed heterocyclic compound and sylvan (the mass share of the analyzed compound is 99%) provided by Sigma Aldrich Corporation (USA), as well as milk and milk-free dry cereals for babies. The study involved using an Agilent 7890А gas chromatographer with 5975С quadrupole mass-spectrometric detector. Sample preparation involved extraction and concentration of furan and methylfuran from food samples by statistical vapour-liquid equilibrium analysis and subsequent gas-chromatographic analysis of vapour phase.

Results

Results. The procedure for quantification of furan and methylfuran is an original scientific and technical development based on experimental data. It gives an opportunity to identify furan and methylfuran micro-admixtures in food samples with high precision and sensitivity with a range of concentrations between 0.93 and 9.37 ng and between 0.91 and 9.13 ng accordingly. The ultimate indicators describing acceptability of the results obtained by furan and methylfuran quantification included error not higher than 24%, пintra-laboratory precision (σRл) not higher than 10%, correctness (± σCл) not higher than 22%.

Conclusion

Conclusion. The developed technique has shown high selectivity, sensitivity, reliability and satisfactory accuracy. The methodology meets the criteria of the State Standard of the Russian Federation GOST R ISO 5725-1-6-2002 and can be used for laboratory studies of food safety by enterprises and institutions engaged in quality control and research of food products and food raw materials.

Contribution

Contribution:Zaitseva N.V. — topicality, conclusion;Nurislamova Т.V. — topicality, conclusion;Maltseva О.А. — topicality, results, discussion, conclusion;Chinko Т.V. — materials and methods, results;Subbotina D.Yu. — analytical and experimental research.All authors are responsible for the integrity of all parts of the manuscript and approval of the manuscript final version.

Conflict of interest

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

Acknowledgement

Acknowledgement. The study had no sponsorship.

Received

Received: May 22, 2023 / Accepted: June 7, 2023 / Published: August 30, 2023

фуранметилфурананализ равновесной паровой фазы (АРПФ)хромато-масс-спектрометрический анализвнутренний контроль качестваколичественный химический анализмолочные и безмолочные кашиfuranmethylfuranstatistical vapor-liquid equilibrium (VLE) analysischromato-mass-spectrometryinternal quality controlchemical quantificationReferencesДоронин А.Ф., Павлова Т.В. Балаханов М.В., Давыдов Е.В., Добровольский В.И., Лесков А.С. и др. Обеспечение контроля безо-пасности пищевых продуктов – одна из важнейших задач пищевой промышленности. Пищевая промышленность. 2013; (5): 14–7. https://elibrary.ru/qjcrsrDoronin A.F., Pavlova T.V. Balakhanov M.V., Davydov E.V., Dobrovol’skiy V.I., Leskov A.S., et al. Ensuring of food safety control – one of the most important tasks of the food industry. Pishchevaya promyshlennost’. 2013; (5): 14–7. https://elibrary.ru/qjcrsr (in Russian)FDA. Guidance Document: Fumonisin levels in human foods and animal feeds; 2001. Available at: https://www.fda.gov/regulatory-information/search-fda-guidance-documents/guidance-industry-fumonisin-levels-human-foods-and-animal-feedsFDA. Guidance Document: Fumonisin levels in human foods and animal feeds; 2001. Available at: https://www.fda.gov/regulatory-information/search-fda-guidance-documents/guidance-industry-fumonisin-levels-human-foods-and-animal-feedsХотимченко С.А., Гмошинский И.В., Багрянцева О.В., Шат-ров Г.Н. Химическая безопасность пищи: развитие методической и нормативной базы/журнал. Вопросы питания. 2020; 89(4): 110–24. https://doi.org/10.24411/0042-8833-2020-10047 https://elibrary.ru/aywxumKhotimchenko S.A., Gmoshinskiy I.V., Bagryantseva O.V., Shatrov G.N. Chemical food safety: development of methodological and regulatory base. Voprosy pitaniya. 2020; 89(4): 110–24. https://doi.org/10.24411/0042-8833-2020-10047 https://elibrary.ru/aywxum (in Russian)Чижов А.Я. Современные проблемы экологической патологии человека. М.; 2008.Chizhov A.Ya. Modern Problems of Human Ecological Pathology [Sovremennye problemy ekologicheskoy patologii cheloveka]. Moscow; 2008. (in Russian)IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks for Humans. Supplement 7, Vol. 1–42. Lyon; 1987.IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks for Humans. Supplement 7, Vol. 1–42. Lyon; 1987.Russo M.T., De Luca G., Palma N., Leopardi P., Degan P., Cinelli S., et al. Oxidative stress, mutations and chromosomal aberrations induced by in vitro and in vivo exposure to Furan. Int. J. Mol. Sci. 2021; 22(18): 9687. https://doi.org/10.3390/ijms22189687Russo M.T., De Luca G., Palma N., Leopardi P., Degan P., Cinelli S., et al. Oxidative stress, mutations and chromosomal aberrations induced by in vitro and in vivo exposure to Furan. Int. J. Mol. Sci. 2021; 22(18): 9687. https://doi.org/10.3390/ijms22189687Byrns M.C., Vu C.C., Neidigh J.W., Abad J.L., Jones R.A., Peterson L.A. Detection of DNA adducts derived from the reactive metabolite of furan, cis-2-butene-1,4-dial. Chem. Res. Toxicol. 2006; 19(3): 414–20. https://doi.org/10.1016/10.1021/tx050302kByrns M.C., Vu C.C., Neidigh J.W., Abad J.L., Jones R.A., Peterson L.A. Detection of DNA adducts derived from the reactive metabolite of furan, cis-2-butene-1,4-dial. Chem. Res. Toxicol. 2006; 19(3): 414–20. https://doi.org/10.1016/10.1021/tx050302kFood Contaminants legislation. Premier Analytical Services; 2021. Available at: https://www.paslabs.co.uk/wp-content/uploads/2021/09/Contaminants-legislation-diverges-and-impacts-foods-safety-testing-Sept-21.pdfFood Contaminants legislation. Premier Analytical Services; 2021. Available at: https://www.paslabs.co.uk/wp-content/uploads/2021/09/Contaminants-legislation-diverges-and-impacts-foods-safety-testing-Sept-21.pdfHolscher W., Steinhart H. Investigation of roasted coffee freshness with an improved headspace technique. Z. Lebensm. Unters. Forch. 1992; 195: 33–8. https://doi.org/10.1007/BF01197836Holscher W., Steinhart H. Investigation of roasted coffee freshness with an improved headspace technique. Z. Lebensm. Unters. Forch. 1992; 195: 33–8. https://doi.org/10.1007/BF01197836Zoller O., Sager F., Reinhard H. Furan in food: headspace method and product survey. Food Addit. Contam. 2007; 24(Suppl. 1): 91–107. https://doi.org/10.1080/02652030701447389Zoller O., Sager F., Reinhard H. Furan in food: headspace method and product survey. Food Addit. Contam. 2007; 24(Suppl. 1): 91–107. https://doi.org/10.1080/02652030701447389Javed F., Shahbaz H.M., Nawaz A., Olaimat A.N., Stratakos A.C., Wahyono A., et al. Formation of furan in baby food products: Identification and technical challenges. Compr. Rev. Food Sci. Food Saf. 2021; 20(3): 2699–715. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12732Javed F., Shahbaz H.M., Nawaz A., Olaimat A.N., Stratakos A.C., Wahyono A., et al. Formation of furan in baby food products: Identification and technical challenges. Compr. Rev. Food Sci. Food Saf. 2021; 20(3): 2699–715. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12732Витенберг А.Г. Равновесная модель в описании процессов газовой экстракции и парофазного анализа. Журнал аналитической химии. 2003; 58(1): 6–21. https://elibrary.ru/oocljjVitenberg A.G. Equilibrium model in describing the processes of gas extraction and headspace analysis. Zhurnal analiticheskoy khimii. 2003; 58(1): 2–15. https://doi.org/10.1023/A:1021873828994 https://elibrary.ru/lhzompCrews C., Castle L. A review of the occurrence, formation and analysis of furan in heat processed foods. Trends Food Sci. Technol. 2007; 18(7): 365–72. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2007.03.006Crews C., Castle L. A review of the occurrence, formation and analysis of furan in heat processed foods. Trends Food Sci. Technol. 2007; 18(7): 365–72. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2007.03.006Kim Y.J., Choi J., Lee G., Lee K.G. Analysis of furan and monosaccharides in various coffee beans. Trends Food Sci. Technol. 2021; 58(3): 862–9. https://doi.org/10.1007/s13197-020-04600-5Kim Y.J., Choi J., Lee G., Lee K.G. Analysis of furan and monosaccharides in various coffee beans. Trends Food Sci. Technol. 2021; 58(3): 862–9. https://doi.org/10.1007/s13197-020-04600-5Лебедев А.Т. Масс-спектрометрия в органической химии. М.: Бином. Лаборатория знаний; 2003. https://elibrary.ru/qkarrtLebedev A.T. Mass Spectrometry in Organic Chemistry [Mass-spektrometriya v organicheskoy khimii]. Moscow: Binom. Laboratoriya znaniy; 2003. (in Russian)Будников Г.К. Определение следовых количеств веществ как проблема современной аналитической химии. Соросовский образовательный журнал. 2000; 6(3): 45–51.Budnikov G.K. Determination of trace amounts of substances as a problem of modern analytical chemistry. Sorosovskiy obrazovatel’nyy zhurnal. 2000; 6(3): 45–51. (in Russian)Витол И.С. Экологически проблемы производства и потребления пищевых продуктов. М.; 2000. https://elibrary.ru/vhjlhjVitol I.S. Ecological Problems of Food Production and Consumption [Ekologicheski problemy proizvodstva i potrebleniya pishchevykh produktov]. Moscow; 2000. https://elibrary.ru/vhjlhj (in Russian)Larson P., Newton B. HP Technical Paper. 1986; 115: Publication 43-5954-7555.Larson P., Newton B. HP Technical Paper. 1986; 115: Publication 43-5954-7555.Жуховицкий А.А., Ревельский И.А., Яновский С.М. Хромадистилляция и хроматография. М.: Техносфера; 2021. https://elibrary.ru/piagfjZhukhovitskiy A.A., Revel’skiy I.A., Yanovskiy S.M. Chromodistillation and Chromatography [Khromadistillyatsiya i khromatografiya]. Moscow: Tekhnosfera; 2021. https://elibrary.ru/piagfj (in Russian)Food and Drug Administration (FDA). In: Vohr H.W., ed. Encyclopedia of Immunotoxicology. Berlin, Heidelberg: Springer; 2016. https://doi.org/10.1007/978-3-642-54596-2_200584Food and Drug Administration (FDA). In: Vohr H.W., ed. Encyclopedia of Immunotoxicology. Berlin, Heidelberg: Springer; 2016. https://doi.org/10.1007/978-3-642-54596-2_200584

The authors declare that there are no conflicts of interest present.