Darum geht es: Die EU-Kommission will für aromatische Mineralölverunreinigung in Lebensmitteln Maximalwerte gesetzlich festschreiben. Unternehmen nutzen die ihnen verbleibende Zeit, zu prüfen, ob ihre Erzeugnisse die Grenzwerte einhalten. Dieser Umstand und die damit einhergehende steigende Nachfrage nach entsprechenden Analysenleistungen, fordert Auftragslaboratorien heraus: Die Mineralölrückstandsanalytik ist komplex. Ein hoher Automatisierungsgrad schafft die Voraussetzung, große Probenaufkommen sicher und effizient zu meistern.

Wenn der Begriff Mineralölrückstände im Lebensmittelkontext fällt, ist meist von gesättigten (Mineral Oil Saturated Hydrocarbons, MOSH) und aromatischen Verbindungen (Mineral Oil Aromatic Hydrocarbons, MOAH) die Rede. Die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) hat das Risikopotenzial von MOSH als weniger besorgniserregend einstuft, hält MOAH aufgrund von genotoxischen und krebserregenden Verbindungen für problematisch. Die EU-Kommission hat daraufhin den Plan gefasst, Ende des Jahres, Anfang 2025 für MOAH in Lebensmitteln Grenzwerte einzuführen:  

• 0,5 mg/kg für Produkte mit einem Fettgehalt ≤ 4 % Fett/Öl,  
• 1,0 mg/kg für Produkte mit einem Fettgehalt > 4 % Fett/Öl und ≤ 50 % Fett/Öl und  

• 2,0 mg/kg für Produkte mit einem Fettgehalt > 50 % Fett/Öl. 

Die Herausforderung der MOSH/MOAH-Analytik liegt darin, die Vielzahl chemisch divergenter Mineralölkohlenwasserstoffverbindungen (C10-C50) aus einer hochgradig matrixbehafteten Probe zu extrahieren, gefolgt von der Auftrennung und quantitativen Erfassung der Komponenten. Zahlreiche Schritte der  Probenvorbereitung sind zu gehen und Interferenzen zu entfernen, bevor sich die Gehalte an MOSH und MOAH in einem Lebensmittel mittels GC-FID bestimmen lassen. Manuell durchgeführt, erweist sich die MOSH/MOAH-Analytik als wenig effizient und überaus fehleranfällig.  

Die Lösung liegt in der Automatisierung der MOSH/MOAH-Analytik und damit sämtlicher erforderlicher Arbeitsschritte, etwa der Verseifung störender Triglyceride, der Entfernung interferierender n-Alkane über aktiviertes Aluminiumoxid (AlOx) oder Olefine durch Epoxidierung. Während sich einfach Proben auf einer analytischen Komplettlösungen bestehend aus HPLC, GC, FID und Autosampler MPS robotic Pro online bewerkstelligen lassen, lassen sich komplexe Arbeitsabläufe wie die Verseifung und Epoxidierung auf einen unabhängig arbeitenden Probenvorbereitungsroboter auslagern, der sozusagen 24/7 unbeobachtet vom Laborpersonal arbeitet und bei Bedarf und hohem Probenaufkommen einen hohen Durchsatz ermöglicht und sicherstellt. 

Die Hardware unserer MOSH/MOAH-Systemlösung besteht aus einem Agilent 1260 Infinity II HPLC-System und einem Zweikanal-GC-FID-System (Agilent 8890 GC). Beide Geräte sind über ein LC-GC-Interface (GERSTEL) gekoppelt und mit einem Autosampler (GERSTEL-MPS-roboticPro) für die automatisierte Durchführung der Probenvorbereitung und Probenaufgabe verbunden. Ein spezielles GC-Säulenmontagesystem, das einen barrierefreien Zugang zu den Säulen und Anschlüssen bietet, ermöglicht einen schnellen und einfachen Säulentausch. Die Säulenanschlusstechnologie wiederum gewährleistet auch nach mehrmaligem Trennen und Wiederanschließen der Säulen dauerhaft gasdichte Verbindungen. Der Benutzer ist in der Lage, alle Systemparameter zu kontrollieren sowie die Vorsäulen auf einfache Weise zu spülen oder zu ersetzen. Die Modularität des Systems ermöglicht dessen rasche Anpassung an veränderte Rahmenparameter. 

Technische Details: Reinigung und Fraktionierung der MOSH/MOAH-Probe erfolgen mit der Normalphasen-Flüssigkeitschromatographie (NP-HPLC) auf Grundlage von Polaritätsunterschieden. Die MOSH-Fraktion eluiert vor der MOAH-Fraktion; als Elutionsmittel kommen n-Hexan und Dichlormethan (DCM) zum Einsatz, wobei der DCM-Anteil zunächst von 0 auf 35, dann auf 100 Prozent steigt (Backflush der Säule) und schließlich wieder auf 0 Prozent reduziert wird. Matrixrückstände werden mit 100 Prozent DCM von der Säule zurückgespült; deren Rekonditionierung erfolgt im Vorwärtsfluss mit n-Hexan. Nach der HPLC-Trennung werden die großvolumigen MOSH- und MOAH-Fraktionen (je 450 µL) direkt in das Zweikanal-GC-System mit zwei GC-Säulen im Ofen und zwei FID-Detektoren zur gleichzeitigen Bestimmung der MOSH- und MOAH-Fraktionen überführt. Um eine Überladung der Trennsäule zu verhindern, wird das Lösungsmittel verdampft und über einen separaten Ausgang (GERSTEL Early Vapor Exit, EVE) abgeleitet. Der GC-Trennung folgt die Detektion (FID) der Analyten. Quantifiziert wird nicht Analyt für Analyt, sondern die Gesamtmenge an Kohlenwasserstoffen (C10 – C50); das Resultat sind Summenparameter mit individuell hinzugefügten Belastungsbereichen. Für die MOSH/MOAH-Analyse wird eine Mischung aus neun verschiedenen internen Standards verwendet, die nicht allein der Quantifizierung dienen, sondern auch dazu, Anfang und Ende der Elution von MOSH und MOAH zu markieren und die gesamte Systemleistung zu überprüfen.  

Herausragende Merkmale: Nehmen wir als Beispiel die Entfernung von n-Alkanen aus der MOSH-Fraktion mit aktiviertem Aluminiumoxid (AlOx) als Beispiel: Das AlOx muss nun aber je nach Quelle zwischen 40 und 60 h bei 400 °C im Ofen aktiviert werden und danach manuell auf die Einweg-Glassäulen geladen werden, nur um am Ende der Messung direkt entsorgt zu werden.. Bedeutet: Die manuelle Vorgehensweise erfordert nicht allein viele Handgriffe und jede Menge Material. Weil bei dem AlOx-Schritt nicht allein n-Alkane zurückgehalten werden, sondern auch MOAH, braucht es eine zweite Messung, ohne AlOx, um den verlorenen MOAH-Anteil zu identifizieren. Bei der von uns verwendeten Automatisierung entfällt die zweite Messung, weil wir die AlOx-Säule erst nach der LC-Trennung zuschalten. Das heißt wir sparen Arbeit, Zeit und wertvolle Ressourcen.  

Fazit der Experten: Neben einer Verringerung der manuellen Arbeitsschritte, die viel Zeit und Personaleinsatz einfordert, bietet die Automatisierung der MOSH/MOAH-Analytik viele Mehrwerte: Sie verringert das Fehlerrisiko und verbessert die Effizienz, Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit im 24/7-Laborbetrieb. Darüber hinaus fördert die einfache Bedienung die Nachhaltigkeit, Effizienz und Produktivität im Labor. Apropos: Die Auswertung der Messwerte der MOSH/MOAH-Bestimmung ist knifflig und aufwendig – wird sie von Hand und mit Exceltabellen bewerkstelligt. Für die Datenverarbeitung der MOSH/MAOH-Analyse stellt GERSTEL ein potentes Softwarepaket zur Verfügung, das die Auswertung der Messergebnisse erleichtert und sicher gestaltet. Ganz im Sinne der hier vorgestellten GERSTEL-MOSH/MOAH-Anwendung: Warum schwer, wenn es so einfach geht!