Nowoczesne technologie w analizie żywności
Ostatnie lata, dzięki dofinansowaniu uzyskanemu z funduszy unijnych, przyniosły niezwykły rozwój infrastruktury badawczo-rozwojowej w wielu polskich uczelniach oraz parkach technologicznych. Stworzono nowe centra badawcze, wyposażone w najwyższej klasy aparaturę analityczną, powołano nowe laboratoria lub nowocześnie wyposażono już istniejące. Co więcej, powstały nowe interdyscyplinarne zespoły badawcze otwarte na współpracę z przemysłem. Najnowocześniejsza infrastruktura badawcza oferuje dostęp to technik mikroskopowych, spektroskopowych i chromatograficznych w zakresie badań naukowych i prac B+R związanych z dziedzinami nauk inżynieryjno-technicznych, farmaceutycznych, nauk o zdrowiu, żywności i żywienia człowieka.

Przykładem takiego centrum może być Centrum Badawczo-Rozwojowe Żywności i Żywienia (CŻiŻ) na terenie kampusu Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie. Do zadań Centrum należy prowadzenie badań obejmujących produkcję bezpiecznej żywności o wysokiej jakości oraz dotyczących opracowania strategii żywieniowych poprawiających jakość życia społeczeństwa polskiego. Infrastruktura Centrum ma wspierać naukowe projekty badawcze, badawczo-rozwojowe i wdrożeniowe, umożliwiać współpracę z przedsiębiorcami realizującymi projekty lub ubiegającymi się o dofinansowanie na realizację projektów ze środków zewnętrznych, komercjalizację i internacjonalizację projektów, usług i produktów.

Dwuwymiarowa chromatografia gazowa ze spektrometrem mas czasu przelotu (GCxGC TOF-MS)
Chromatografia gazowa (GC), jako jedna z opracowanych technik chromatograficznych, umożliwia zarówno rozdzielanie złożonych mieszanin składających się z lotnych lub średniolotnych związków organicznych na poszczególne składniki, jak również pozwala na identyfikację i oznaczenie ilościowe tych składników. Podstawowe zalety chromatografii gazowej to duża zdolność rozdzielcza mieszanin, bardzo mała ilość próbki potrzebna do analizy, a także możliwość oznaczania śladowych ilości substancji w próbce. Do tego dochodzi relatywnie krótki czas analizy, uzależniony od skomplikowania próbki i wyznaczonego celu.

Analizy za pomocą chromatografii gazowej przeprowadza się przy użyciu chromatografów gazowych, jednych z najbardziej rozpowszechnionych urządzeń analitycznych w laboratoriach naukowych i przyzakładowych na świecie. W celu umożliwienia jeszcze lepszej identyfikacji i ilościowego oznaczenia rozdzielanych związków w próbce chromatografy gazowe wyposażane są w detektory nazywane spektrometrami mas (MS). Konieczność badania coraz bardziej skomplikowanych mieszanin składających się z kilkuset składników doprowadziła do udoskonalenia techniki chromatografii. Wykorzystuje się obecnie chromatografię dwuwymiarową, wykorzystującą dwa mechanizmy rozdzielenia zamiast jednego. Technika ta ma bardzo dużą zdolność rozdzielczą, bardzo dobrą wykrywalność i zwiększoną wiarygodność identyfikacji analizowanych substancji. Dzięki temu znajduje coraz szersze zastosowanie w wielu obszarach analizy żywności, farmaceutyków, ekstraktów, a szczególnie tam, gdzie mamy do czynienia z bardzo złożonymi próbkami.

System dwuwymiarowej chromatografii gazowej sprzężonej ze spektrometrią mas umożliwia oznaczenie profilu i zawartości szerokiej grupy związków naturalnie występujących w żywności oraz powstających podczas przetwarzania i przechowywania surowców i produktów spożywczych. Aparat ten daje możliwość identyfikacji m.in.: kwasów tłuszczowych, w tym izomerów trans, pierwotnych i wtórnych produktów utleniania tłuszczów, dioksyn i substancji dioksynopodobnych czy wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych. Wykorzystywany jest również do identyfikacji białek, lipidów i metabolitów drobnocząsteczkowych oraz ilościowej oceny ich zawartości w materiale biologicznym, co świetnie wpasowuje się w rozwój tzw. badań omicznych, takich jak metabolomika, lipidomika i proteomika.
 

Chromatografia cieczowa z podwójnym spektrometrem mas (HPLC MS-MS)
Wśród dziedzin życia i nauki, dla których chromatografia cieczowa (HPLC) ma bardzo duże znaczenie, wymienia się między innymi badanie kosmosu, analizę żywności, badanie leków, diagnostykę medyczną, kryminalistykę i kontrolę antydopingową. Techniki chromatografii cieczowej odgrywają również dużą rolę w oczyszczaniu, rozdzielaniu i otrzymywaniu czystych substancji, zwłaszcza z surowców naturalnych, głównie do produkcji leków, w tym peptydów, białek i izomerów optycznych substancji.

Podstawowymi zaletami układu HPLC są: wysoka sprawność i rozdzielczość, co umożliwia rozdzielanie składników mieszanin w krótkim czasie, przy niewielkim zużyciu rozpuszczalnika i małej ilości analizowanej próbki. Istotną zaletą techniki HPLC jest krótki czas analizy – próbka o objętości od 1 do 200 ul jest rozdzielana od kilku do kilkudziesięciu minut. Urządzenia do HPLC są jednak droższe i bardziej skomplikowane od chromatografów gazowych.

W większości przypadków w chromatografii cieczowej o wyborze detektora decyduje skład zastosowanego rozpuszczalnika i właściwości substancji rozdzielanych. Rodzaj rozpuszczalnika ma w wielu przypadkach decydujące znaczenie w procesie detekcji związków, warunkuje bowiem możliwość wykrywania oraz wartość wykrywalności. Najczęściej wykorzystywanymi w chromatografii cieczowej detektorami są: spektrofotometryczny UV-Vis, diodowy, fluorescencyjny i spektrometr mas. Spektometr mas jest obecnie najpopularniejszym detektorem wykorzystywanym do identyfikacji i oznaczania wielu substancji. Połączenie HPLC-MS jest bardzo użytecznym narzędziem analitycznym o dużych możliwościach ustalania tożsamości badanych analitów, ale jego potencjał identyfikacyjny może być jeszcze zwiększony przez zastosowanie tandemowej spektrometrii mas MS-MS. Chromatografia cieczowa połączona z MS-MS pozwala na identyfikację związków o bardzo zbliżonych masach, co zapewnia wysoką specyficzność i umożliwia ilościowe oznaczanie substancji nawet nie w pełni rozdzielonych chromatograficznie.

HPLC MS-MS to zestaw urządzeń, który daje unikalną możliwość identyfikacji bardzo szerokiego spektrum składników oraz związków obecnych w danej próbce żywności: zarówno o pozytywnym, jak i negatywnym działaniu oraz ich ilościowego oznaczania. Wśród nich znajdują się związki łatwo ulegające rozkładowi termicznemu (nukleotydy, farmaceutyki), związki polarne (akrylamid, cukry poste i wielocukry), o dużej masie (białka, sterydy, oligosacharydy, polimery), wysokowrzące (WWA) oraz inne: pestycydy, mikotoksyny, antybiotyki, przeciwutleniacze, dozwolone i zakazane dodatki do żywności.