Ανάπτυξη μεθόδων χρωματογραφίας υδρόφιλων αλληλεπιδράσεων συζευγμένης με φασματομετρία μάζας

Abstract

Hydrophilic Interaction Chromatography (HILIC) has found interesting applications for the study of hydrophilic compounds. Artificial sweeteners are widely used in food industry. The annual consumption of aspartame worldwide is 16.000 tons, while sucralose is produced in 1500 tons in America and 400 tons in Europe. Due to increased consumption, sweeteners are widely distributed in the aquatic environment and are characterized as emerging pollutants. In this thesis, we study the most popular artificial sweeteners (such as, aspartame, neotame, advantame, alitame, acesulfame K, saccharin, cyclamate, sucralose and neohesperidin dihydrochalcone) with hydrophilic liquid chromatography tandem mass spectrometry. A method for the simultaneous determination of eight artificial sweeteners (aspartame, neotame, alitame, acesulfame K, saccharin, cyclamate, sucralose and neohesperidin dihydrochalcone) with HILIC-ESI-MS/MS was developed and validated in waste water treatment plant from Athens, Greece and in drinking water from Attiki. Furthermore, the fragmentation pathways of artificial sweeteners (aspartame, neotame, advantame, alitame, acesulfame K, saccharin, cyclamate, sucralose and neohesperidin dihydrochalcone) were studied by high resolution mass spectrometry (HRMS, Orbitrap Velos) under positive and negative ESI mode. The results were compared with those obtained using a triple quadrupole mass spectrometer. Finally, the retention mechanism of nine artificial sweeteners was studied with a silica column (Kinetex HILIC), soulfoalkylobetain (ZIC-HILIC), amide- (TSKgel Amide-80) and aminopropyl- (APS-2 Hypersil) with LC-MS/MS.

Η υγροχρωματογραφία υδρόφιλων αλληλεπιδράσεων (HILIC, Hydrophilic Interaction Chromatography) έχει βρεθεί να έχει ενδιαφέρουσες εφαρμογές στον προσδιορισμό πολικών αναλυτών. Τα τεχνητά γλυκαντικά είναι προϊόντα που χρησιμοποιούνται ευρύτατα στη βιομηχανία τροφίμων. Κάθε χρόνο χρησιμοποιούνται παγκόσμια 16.000 τόνοι ασπαρτάμης, ενώ δεύτερο σε κατανάλωση τεχνητό γλυκαντικό είναι η σουκραλόζη, με κατανάλωση 1500 τόνους στην Αμερική και 400 τόνους στην Ευρώπη. Λόγω της μεγάλης κατανάλωσής τους, τα τεχνητά γλυκαντικά ανιχνεύονται στο υδάτινο περιβάλλον και έχουν χαρακτηριστεί ως «αναδυόμενοι ρύποι» (emerging pollutants-contaminants). Σε αυτή τη διατριβή μελετήθηκαν όλα τα χρησιμοποιούμενα στη βιομηχανία τροφίμων, τεχνητά γλυκαντικά (δηλαδή, η ασπαρτάμη, η νεοτάμη, η αντβαντάμη, η αλιτάμη, η ακεσουλφάμη Κ, η σαχαρίνη, το κυκλαμικό, η σουκραλόζη και η νεοεσπεριδίνη διυδροχαλκόνη) με υγροχρωματογραφία υδρόφιλων αλληλεπιδράσεων συζευγμένη με φασματομετρία μάζας. Πιο συγκεκριμένα, στόχος ήταν η ανάπτυξη μεθόδου προσδιορισμού οκτώ τεχνητών γλυκαντικών (ασπαρτάμη, νεοτάμη, αλιτάμη, ακεσουλφάμη Κ, σαχαρίνη, κυκλαμικό, σουκραλόζη και νεοεσπεριδίνη διυδροχαλκόνη) με HILIC-ESI-MS/MS σε λύματα από την Ψυττάλεια και σε πόσιμο νερό από την Αττική. Επίσης, μελετήθηκαν τα μονοπάτια θραυσματοποίησης εννέα τεχνητών γλυκαντικών (ασπαρτάμη, νεοτάμη, αντβαντάμη, αλιτάμη, ακεσουλφάμη Κ, σαχαρίνη, κυκλαμικό, σουκραλόζη και νεοεσπεριδίνη διυδροχαλκόνη) με φασματομετρία μάζας υψηλής διακριτικής ικανότητας (HRMS, Orbitrap Velos) στον θετικό και στον αρνητικό ιοντισμό. Τα αποτελέσματα αυτά συγκρίθηκαν με εκείνα που ελήφθησαν σε φασματόμετρο μάζας με τριπλό τετράπολο. Τέλος, μελετήθηκε ο μηχανισμός κατακράτησης των εννέα τεχνητών γλυκαντικών σε στήλη πυριτίας (Kinetex HILIC), σουλφοαλκυλο-βεταΐνης (ZIC-HILIC), άμιδο- (TSKgel Amide-80) και αμινοπρόπυλο- (APS-2 Hypersil) με LC-MS/MS.