Headspace gaz kromatografi kütle spektrometresi kullanarak pediyatrik şurup ve süt örneklerinde benzoik asit tayini

Abstract

Çok uzun yıllardır gıdaların bozulmasını önlemek için organik bir asit olan benzoik asit (BA) kullanılmaktadır. Günümüzde de sıklıkla kullandığımız tarçın, karanfil gibi baharatlarda, kuru erik gibi meyvelerde doğal olarak bulunur. BA kendi formunda da sodyum benzoat gibi çeşitli gıda ve ilaçlarda koruyucu madde olarak kullanılır. BA'in aktif bileşeni ayrışmamış asittir ve maya ve küf gibi istenmeyen mikroorganizmaların üremesine engel olur. Her gün sıklıkla tüketilen asitli ve asitsiz içeceklerde ve çok geniş yelpazede gıdalarda kullanılır. Hazır gıdaların ambalajları üzerinde, gıda katkı maddelerinin (GKM) kullanım amaçlarına göre kategoriler mevcuttur ve Avrupa Birliği ülkelerinde GKM için "E" harfi ve bir sayı sistemi ile mevcuttur. Örneğin, renklendiriciler E harfinde 100-180 sayıları arasında kodlanmaktadır. Koruyuculara bakıldığında E harfinde 200-297 sayıları arasında, antioksidanlar E harfinde 300-321 sayıları arasında, emülgatörler ile stabilizatörler E harfinde 222-500 sayıları arasında, asit-baz düzenleyicileri E harfinde 500-578 sayıları arasında, tatlandırıcılar ve kokular ise E harfinde 620-637 sayıları arasında kodlanmaktadır. BA ise koruyucular grubundan E210 kodlu kimyasal bir maddedir. Günümüzde tüketiciler, gıdaların yıl boyunca hazır bulunmasını, gıda kaynaklı patojenlerden uzak olmasını ve yeterli ölçüde uzun raf ömrüne sahip olmasını beklemektedir. Yiyeceklerin üretildiği andan tüketilene kadar birkaç gün, aylar ve hatta yıllar geçebilir. Böyle bir sistem için gerekli olan uzun vadeli raf ömrünü elde etmek için, çoğu zaman birden fazla etkili koruma yöntemi gerekir. Bu nedenle, gıdaların hem kimyasal hem de biyolojik olarak bozulmasını önlemek veya geciktirmek için koruyucular kullanılmaktadır. Gıda katkı maddeleri 4 ana başlıkta incelenmektedir. Bunlardan ilki, koruyucu maddeler; ikincisi, gıdanın kullanım özelliklerini iyileştiren maddeler; üçüncüsü, aroma ve renk sağlayan maddeler ve son olarak dördüncüsü, besin değerini koruyucu ve geliştirici maddelerdir. Gıdalarda kullanılan koruyucular 6 grupta toplanmaktadır. Organik asitler en çok kullanılan grup olmakla beraber, kükürtdioksit ve sülfitler, nitrit ve nitratlar, dimetil dikarbonat, koruyucu gazlar ve antibiyotikler de diğer grupları oluşturmaktadır. Mikrobiyal inhibisyon için BA pH 4'ün altındayken en etkin haldedir. BA'in koruyucu yanının olmasının sebebi, mikroorganizmalardaki hücre duvarı ve enzimleri etkisiz hale getirebilmesidir. BA maddesinin izin verilen konsantrasyon limitleri üzerinde kullanılması zehirleyici olması sebebiyle tehlikelidir. Kullanım miktarının artması kilo kaybı, ishal, iç kanama, felç gibi bazı sağlık sorunlarına ve hatta ölüme dahi sebep olabilmektedir. Bu sebeple gıdalarda bulunan koruyucu maddelerin miktarlarına dikkat edilmelidir. Bu çalışmada, pediatrik şurup ve süt örneklerinde BA tayini için yeni bir Headspace Gaz Kromatografi-Kütle Spektrometresi (HS-GC-MS) yöntemi geliştirmeyi amaçladık. BA, HS-GC-MS ile doğrudan ölçülemediğinden metil benzoat esterine türevlendirilmiştir. Hem tam türevlendirme hem de güvenilir sonuçlar elde etmek için optimum sıcaklık ve inkübasyon süresi değerleri bulunmaya çalışıldı. HS sıcaklık değerinin arttırılmasına bağlı olarak analit ve iç standarta ait pik alanlarının da arttığı tespit edildi, fakat, 120 °C, 130 °C ve 140 °C'de de BA de iç standart olarak kullanılan salisilik asit (SA) pikinde de çatallanmalar görüldü. 110 °C'de yapılan çalışmalarda ise piklerde çatallanmanın görülmediği belirlendi. Bu sıcaklıkta yapılan termostat süresindeki çalışmalar sonucunda headspace fırınında vial içinde esterleşme reaksiyonunun başarıyla meydana geldiği ve piklerde çatallanmanın görülmediği optimum koşullar 110 °C ve 30 dakika olarak belirlenmiştir. HS fırınının sıcaklık ve süre optimizasyon çalışmalarının ardından son olarak esterleşme reaksiyonunu katalizleyen asit miktarının optimizasyonu yapıldı. Bu noktada ise en uygun çözeltinin 5 M H2SO4 olduğu belirlenmiştir. BA ve iç standart olarak kullanılan SA optimize edilmiş headspace koşulları altında metil esterine türevlendirildikten sonra ölçüldüler. Esterlerin sentez yöntemi, karboksilik asit ve alkollerin asit katalizli bir ortamda reaksiyon vermesidir. Örnek hazırlama kısmında, numuneler önce metanol ile seyreltildi. Daha sonra 50 µL seyreltilmiş numune, 50 µL 10 mg/L SA (metanol içinde) ve 200 µL 5 M H2SO4, 20 mL'lik bir HS viali içine konuldu. HS viali, politetrafloroetilen (PTFE) kaplı kauçuk septumlu ve alüminyum kıvrımlı kapaklarla sıkıca kapatıldı ve HS otoörnekleyiciye yüklendi. Numunelerin analizi, bir Turbomatrix HS40 otoörnekleme cihazı ile donatılmış bir Perkin Elmer Clarus 500 GC-MS sistemi ile gerçekleştirilmiştir.