Spectrométrie de masse avec interface CCM : Analyses de colorants Sudan

Introduction

Advion TLC-MS system: Advion expression CMS, Plate ExpressTM, Isocratic pump.

Les Colorants Sudan sont des colorants azotés synthétisés qui sont largement utilisés pour générer la coloration dans les plastiques, cuir, tissus, huile, cire, etc… Ils sont classés dans la catégorie 3 (cancérigène) par le Centre International de la Recherche sur le Cancer (CIRC) et sont interdits comme additifs alimentaires dans le monde. Toutefois, dans certains pays, ces colorants sont encore parfois utilisés pour intensifier la coloration de produits alimentaires. Dans cette application, une méthode CCM/MS utilisant un spectromètre de masse compact expression couplé à une interface CCM (Plate Express Advion) est présentée pour la détection de 7 colorants Soudan dans une matrice de piment. Le premier avantage de l’analyse CCM/MS est la capacité à prélever l’échantillon directement à partir de la chromatographie sur couche mince une fois la séparation effectuée. Les poids moléculaires des composés contenus dans l’échantillon peuvent être déterminés par le spectre de masse provenant des différents spots sur la CCM.

Structure des 7 colorants Sudan :

Méthode :

Produits chimiques :

Les colorants Sudan : Sudan I, Sudan II, Sudan III, Sudan IV, Sudan orange G, Sudan Red 7B et Sudan Red B proviennent de Sigma Aldrich. Des solutions étalons à 1mg/mL ont été préparées avec un mélange de solvant MeOH/CCl4, 50/50 (v/v). Tous les solvants et tampons (eau, méthanol, acétonitrile, acide formique, et acétate d’ammonium) sont de qualité LC/MS provenant de Sigma.

Préparation d’échantillon :

La poudre de piment provient d’une enseigne alimentaire locale. 2,5g de poudre de piment homogénéisée est extraite avec 25mL d’acétonitrile en mélangeant pendant 15 minutes, puis en filtrant avec un filtre 0,4µm. Une série de solution témoins à différentes concentrations est préparée : 0, 0,5, 5, 10, 20, 50 et 100ng/µL dopant l’extrait de poudre de piment.

Séparation CCM des Colorants Sudan :

Plaques CCM Merck TLC Si60 F254. Le solvant de développement CCM utilisé est un mélange d’éthyl acétate et d’hexane (15/85, v/v). Pour chaque concentration, 1µL d’échantillon est spotté sur la plaque CCM. Sur la plaque CCM développée, 5ng est la concentration minimum détectée.

CCM/MS Analyses :

L’analyse CCM/MS des colorants Sudan est effectuée sur un spectromètre de masse CMS Advion (simple quadrupole) couplé avec le système Advion Plate Express. Ce dernier est un système d’extraction de surface plane couplé directement à la source d’ion du CMS. Le solvant d’élution CCM (0,1% acide formique dans MeOH/ACN, 50/50) est délivré par une pompe isocratique LC avec un débit de 250µL/min. Une source APCI en mode positif est utilisée avec les paramètres de source suivants : Température capillaire : 250°C, Voltage capillaire : 150V, Voltage Source : 20V, Température Source : 350°C, Décharge Corona : 5µA.

Résultats :

L’extrait de poudre de piment ne contient aucun des 7 colorants Sudan étudiés dans cette application, ce qui est confirmé avec l’analyse CCM/MS (résultat non exposé dans cette application). L’analyse CCM/MS de 50ng de chaque colorants est présentée figure 1. Sudan IV et Sudan red 7B ne sont pas bien séparés par la plaque CCM. Cela sera difficile pour le détecteur UV de les distinguer en utilisant une seule longueur d’onde. Cependant ce problème peut être réglé par l’analyse CCM/MS car ils ont des m/z différents : m/z 381,1 pour le Sudan IV et m/z 380,1 pour le Sudan Red 7B. L’ensemble des 7 colorants Sudan peut être directement analysé avec le CCM/MS. Avec le mode SIM (Selected Ion Monitoring), les performances peuvent être améliorées en diminuant le bruit de fond et en augmentant la sensibilité. Les différentes concentrations de colorants dopant l’extrait de poudre de piment sont (5, 10, 20, 50 et 100ng/µL). Sur la plaque CCM, les spots de 5ng sont difficiles à localiser pour l’ensemble des 7 colorants. 3 colorants : Sudan I, II et III sont utilisés comme exemple pour la démonstration de l’analyse CCM/MS en mode SIM. (figure 2)

Figure 2. The TLC-MS analysis of 7 Sudan Dyes in Chili powder extract at different concentrations (5, 10, 20,50 and 100ng). A. total ion current of the 7 Sudan Dyes in Chili powder extract at different concentrations(5, 10, 20,50 and 100ng); B. the extract Ion current of the m/z 277.1, Sudan II at different concentrations(5, 10, 20,50 and 100ng); C. the extract Ion current of the m/z 249.1, Sudan I at different concentrations(5, 10, 20,50 and 100ng); D. the extract Ion current of the m/z 353.2, Sudan III at different concentrations(5, 10, 20,50 and 100ng).

Figure 4. The TLC-MS (SIM scan) analysis of 7 Sudan dyes (0.5ng) in Chili power extract. The extract ion currents of 7 Sudan Dyes were shown in: (A) Sudan II at m/z 277.1, (B) Sudan Red 7B at m/z 380.1, (C) Sudan I at m/z 249.0, (D) Sudan IV at m/z 381.1, (E) Sudan III at m/z 353.2, (F) Sudan Red G at m/z 279.1 and (G) Sudan Orange G at m/z 215.1.

Pour les spots de 5ng, les profiles XIC (extracted ion current) des 7 colorants sont présentés figure 3. Les ratios signal / bruit à 5ng sont 495 pour le Sudan orange G, 567 pour le Sudan I, 301 pour le Sudan II, 538 pour le Sudan Red G, 538 pour le Sudan III, 678 pour le Sudan Red 7B et 601 pour le Sudan IV. Une expérience supplémentaire avec 0,5ng de colorant Sudan est présentée figure 4. Avec une référence à 50ng, tous les colorants Sudan peuvent être détectés à 0.5ng sur la plaque. Même si la plaque présente des interférences pour le Sudan II à m/z 277,1 et Sudan IV à m/z 381,1, les deux colorant sont observés grâce à leurs hauts ratio signal / bruit. Compte tenu du bruit de fond de la plaque, le niveau de détection pour les 7 colorants Sudan avec le CCM/MS est acceptable à 1,0ng avec une précision acceptable pour chaque colorant. Figure 4. The TLC-MS (SIM scan) analysis of 7 Sudan dyes (0.5ng) in Chili power extract. The extract ion currents of 7 Sudan Dyes were shown in: (A) Sudan II at m/z 277.1, (B) Sudan Red 7B at m/z 380.1, (C) Sudan I at m/z 249.0, (D) Sudan IV at m/z 381.1, (E) Sudan III at m/z 353.2, (F) Sudan Red G at m/z 279.1 and (G) Sudan Orange G at m/z 215.1.

En résumé :

Les colorants Sudan dans l’alimentation peuvent être détectés par méthode CCM/MS avec le système Advion Expression CMS couplé au système Advion Plate Express. Le niveau de détection de 1ng pour les 7 colorants peut être atteint par CCM/MS Le système Advion CCM/MS peut analyser les échantillons directement à partir de la plaque CCM sans autre préparation d’échantillon. Le système Advion CCM/MS est suffisamment compact et facile à utiliser pour une analyse sur site.