Review on liquid chromatography coupled with mass spectrometry applied to food toxicological analysis

Authors

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v10i5.15419

Keywords:

Liquid chromatography; HPLC; Mass spectrometry; Toxicology; LC/MS; Foods.

Abstract

High performance liquid chromatography (HPLC) coupled with mass spectrometry (MS) is one of the most important analytical techniques used in the determination of non-volatile or thermally unstable compounds. The combination of both unites the excellence of the separation of the analyte of interest in the matrix through the high performance liquid chromatography technique, together with the mass spectrometry technique that confirms the chemical identification. Among the available alternatives, mass spectrometry is the one that best provides the necessary structural information. The coupling between these two techniques gives rise to a robust, versatile and great potential analytical tool in the qualitative and quantitative analysis in food toxicology. This article presents a literature review that aims to present the fundamentals of the application of the coupling of Liquid Chromatography and Mass Spectrometry in the area of food analysis.

References

ANVISA. (2006). Programa de Análise de Resíduos de Medicamentos Veterinários em Alimentos de Origem Animal – PAMVET. Relatório 2004/2005 – Monitoramento de Resíduos em Leite Exposto ao Consumo, Ministério da Saúde, 46 p.

ANVISA. (2009). Programa de Análise de Resíduos de Medicamentos Veterinários em Alimentos de Origem Animal. PAMVET. RELATÓRIO 2006/2007 - Monitoramento de Resíduos em Leite Exposto ao Consumo, Ministério da Saúde, 76 p.

Ammida, N. H. S., Micheli, L., & Palleschi, G. (2004). Electrochemical immunosensor for determination of aflatoxin B1 in barley. Analytica Chimica Acta, 520, 159-164.

Amorim, R., Galhardo, A., Valadão, C. A. A., & Peccinini, R. G. (2008). Determinação de cetamina em plasma por HPLC: aplicação em um estudo de farmacocinética de associação medicamentosa em cães. Revista de Ciências Farmacêuticas Básica e Aplicada, Araraquara, 29(1):69-75.

Ardrey, R. E. et al (2003). Liquid Chromatography-Mass Spectrometry: An Introdution, Wiley: Huddersfield, 296 p.

Barbosa, J. D., Oliveira, C. M. C., Tokarnia, C. H., & Riet-Correa, F. (2003). Comparação da sensibilidade de bovinos e búfalos à intoxicação por Palicourea marcgravii (Rubiaceae). Pesquisa Veterinária Brasileira, 23(4):167-172.

Batemanm, K., Castro-Perez, J., Wrona, M., Shockor, J. P., Yu, K., Oballa, R. et al. (2007). MSE with mass defect filtering for in vitro and in vivo metabolite identification. Rapid Communications in Mass Spectrometry.

Bok, J. W., Keller, N. P., & Lae, A. (2004). A regulator of secondary metabolism in Aspergillus spp. Eukaryotic Cell, 3, 527-535.

Bruno, R. L. A. (2000). Qualidade fisiológica e microflora de sementes de amendoim cv. Br- 1 durante o armazenamento. Revista de Oleaginosa e Fibrosa, Campina Grande, 4 (3):141-152.

Calvo, A. M. (2005). Mycotoxins. In: Dabrowski, W. A., Sikorski, Z. E. Toxins in Food. London: CRC Press, p.219-240.

Cardoso, O. M. C., Silva, T. J. P., Santos, W. L. M., & Pesquero, J. L. (1999). Ocorrência de resíduos de dietilestilbestrol e zeranol em fígado de bovinos 26 abatidos no Brasil. Ciência e Tecnologia de Alimentos, 19, 3.

Chiaradia, M. C., Collins, C. H., & Jardim, I C. S. F. (2008). O Estado da Arte da Cromatografia Associada à Espectrometria de Massas Acoplada à Espectrometria de Massas na Análise de Compostos Tóxicos em Alimentos. Química Nova, 31(3):623-636.

Chinchole, R., Hatre, P. M., Desai, U., & Chavan, R. (2012). Recent applications of hyphenated liquid chromatography techniques in forensic toxicology: a review. International Journal of Pharmaceutical Sciences Review and Research, 14, 1.

Cunha, L. C., Pípole, F., Carvalho, L. R., Lago, J. H. G., & Gorniak, S. L. (2012). Isolation and characterization of sodium 2-fluoroacetate from Mascagnia rigida using chromatography and infrared spectroscopy. Toxicon, 60, 329-332.

Degani, A. L., Case, Q. L., & Viera, P. C. (1998). Cromatografia um breve ensaio. Química nova na escola, São Paulo, 7, 21-25.

Duarte, K. M. R., Silva, F. M. S. M., & Meirelles, C. F. (2002). Resíduos de anabolizantes na produção animal: importância e métodos de detecção. Ciência Rural, 32(4):731-737.

FAO. (2001). Micotoxinas em grãos. Países Baixos: FAO, n. 3.

Feltrin, C. W., Mello, A. M. S., Santos, J. G. R., Marques, M. V., Seibel, N. M., & Fontoura, L. A. M. (2007). Quantificação de sulfadimetoxina em leite por cromatografia líquida de alta eficiência. Química Nova, São Paulo, 30(1):80-82.

Garden, S. R., & Strachan, N. J. (2001). Novel colorimetric immunoassay for the detection of aflatoxin B1. Analytica Chimica Acta, Amsterdam, 444, 187-191.

Gentili, A., Caretti, F., Bellante, S., Rocca, L. M., Curini, R., & Venditti, A. (2012). Development and validation of two multiresidue liquid chromatography tandem mass spectrometry methods based on a versatile extraction procedure for isolating non-steroidal anti-inflammatory drugs from bovine milk and muscle tissue. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 404(5):1375 -1388.

Gilbert-López, B., Garcia-Reyes, J. F., & Molina-Diaz, A. (2012). Determination of fungicide residues in baby food by liquid chromatography-ion trap tandem mass spectrometry. Food Chemistry, 135, 780-786.

Kaiser, A. M., Mcfarland, W., Siemion, R. S., & Raisbeck, M. F. (2010). Secondary pentobarbital poisoning in two dogs: a cautionary tale. Journal of Veterinary Diagnostic Investigation, 22, 632-634.

Kennedy, D. G., Mccracken, R. J., Cannavan, A., & Hewitt, S. A. (1998). Use of liquid chromatography-Mas spectrometry in the analysis of residues of antibiotics in meat and a milk. Journal of Chromatography, 812(1-2):77-98.

Kolosova, A.Y., Shim, W., Yang, Z., Eremin, S.A., & Chung, D. (2006). Direct competitive ELISA based on a monoclonal antibody for detection of aflatoxin B1 – stabilization of ELISA kit components and application to grain samples. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 384, 286-294.

Kukusamude, C., Burakham, R., Chailapakul, O., & Srijaranai, S. (2012). High performance liquid chromatography for the simultaneous alalysis of penicillin residues in beef and milk using ion-paired extraction and binary water-acetonitrile mixture. Talanta, 92, 39-44.

Leeson, S., Diaz, G. J. & Summers, J. D. (1995). Poultry Metabolic Disorders and Mytoxins. Guelph, Ontario: University Books, p. 249-280.

Lee, S. T., Cook, D., Riet-Correa, F., Pfister, J. A., Anderson, W. R., Lima, F. G., & Gardner, D. R. (2012). Detection of monofluoroacetate in Palicourea and Amorimia species. Toxicon, 60: 791-796.

Lehotay, S. J., Son, K. A., Kwon, H., Koesukwiwat, U., Fu, W., Mastovska, K., Hoh, E., & Leepipatpiboon N. (2006). Comparison of QuEChERS sample preparation methods for the analysis of pesticide residues in fruits and vegetables. J. Chromatogr. A. 1217: 2548–2560.

Lobato, V., Rath, S., & Reyes, F. G. R. (2006). Ocurrence of iverectin in bovine milk from the Brazilian retail market. Food Additives and Contaminants, 23(7):668-673.

Machinski Jr., M., & Mídio, A. F. (1995). Patulina em alimentos – aspectos toxicológicos e analíticos. Revista de Farmácia e Bioquímica da Universidade de São Paulo, 31(1):1-19.

Manjarrez, J. L. A., Tellez, S. A., Martinez, R. R., & Hernandez, V. O. F. (2012). Determination of rifaximin in milk of dairy cows using high pressure liquid chromatography (HPLC). Revista Científica, FCV-LUZ, 22(2):112-119.

Marriott, P. J., Haglund, P., & Ong, R. C. Y. (2003). A review of environmental toxicant analysis by using multidimensional gas chromatography and comprehensive GC. Clinica Chimica Acta, 328: 1-19.

Mühlen, C. V., Zini, C. A., Caramão, E. B., & Marriott, P. J. (2006). Caracterização de amostras petroquímicas e derivados utilizando cromatografia gasosa bi-dimensional abrangente (GCxGC). Química Nova, 29(4):765-775.

Netto, D. P., Zanluchi, A. R., Sassahara, M., & Yanaka, E. K. (2002). Micotoxinas em alimentação animal no período de maio/1997 a março/2001 no Laboratório de Toxicologia Veterinária da Universidade Estadual de Londrina – Londrina – PR. Semina, 23(1):63-69.

Nunes, I. L., Magagnin, G., Bertolin, T. E., & Furlong, E. B. (2003). Arroz comercializado na região sul do Brasil. Ciência e Tecnologia de Alimentos, 23(2):190-194.

Oga, S. (1996). Fundamentos de toxicologia. 2 ed. São Paulo: Atheney, 515p.

Oliveira-Filho, J. C., Camo, P M. S., Iversen, A., Nielsen, K. F. & Barros, C. S. L. (2012). Experimental poisoning by Baccharis megapotamica var. weirii in buffalo. Pesquisa Veterinária Brasileira, 32(5):383-390.

OMS. (1983). Critérios de salud amblental 11: Micotoxinas. O.P.S., Cidade do México. 131p.

Pallaroni, L., & Von Holst, C. (2003). Determination of zearalenone from wheat and corn by pressurized liquid extraction and liquid chromatography–electrospray mass spectrometry. Journal of Chromatography, 993(1-2):39-45.

Patel, K. M., Patel, J. K., Patel, M. P., Rajput, G. C., & Patel, H. A. (2010). Introduction to hyphenated techniques and their application in pharmacy. Pharmaceutical Methods, 1, 1.

Pereira, M. M. G., Carvalho, E. P., Pedro, G., Rosa, C. A. R., Veloso, T., Souza, L. A. F., & Ribeiro, J. M. M. (2005). Aflatoxinas em alimentos destinados a bovinos e em amostras de leite da região de Lavras, Minas Gerais – Brasil. Ciência e Tecnologia de Alimentos, Campinas, 29(1):106-122.

Peres, T. B. (2002). Noções básicas de cromatografia. Biológico, 64(2):227-229.

Pestka, J. J., Azcona-Oliveira, J. I., Plattner, R. D., Minervini, F., Doko, M. B., & Visconti, A. (1994). Comparative assessment of fumonisin in grain based foods by ELISA, GC-MS, and HPLC. Journal of Food Protection, 57(2):169- 172.

Pettersson, H., & Aberg, L. (2003). Near infrared spectroscopy for determination of mycotoxins in cereals. Food Control, 14(4):229-232.

Pietrón, W., Cybulski, W., Kos, K., & Mitura, A. (2011). Analytical procedure for the determination of tylosin a in feedingstuff by liquid chromatography–ultraviolet detection. The Bulletin of Veterinary Institute in Pulawy, 55:725-729.

Pitt, J. I., & Hocking, A. D. (1986). Mycotoxins in foods: implications for human health. In: Wahlqvist, M. L., Truswell, A. S. (Ed.). Recent advances in clinical nutrition. London: John Libby, 161-168.

Pozzi, C. R., Arcaro, J. R. P., Arcaro Júnior, I., Fagundes, H., & Corrêa, B. (2002). Aspectos relacionados à ocorrência e mecanismo de ação de fumonisinas. Ciencia Rural, 32(5):901-907.

Prado, G., Carvalho, E.P., Madeira, J. E. G., Morais, A.D., Oliveira, M. S., Corrêa, R. F., & Cardoso, V. N. (2006). Efeito da irradiação (60C°) na frequência fúngica de amendoim in natura em função do tempo de prateleira. Ciência e Agrotecnologia, 30(5):930-936.

Sabino, M., Prado, G., Inomata, E. I., et aI. (1988). Ocorrência natural de aflatoxinas e zearalenona em milho no Brasil -11 parte. In: Encontro Nacional de Micotoxinas, 5. São Paulo, SP. 16-18 maio, 1988 a. Resumos... São Paulo, Instituto Adolfo Lutz, 21p.

Saito, M., & Machida, S. (1999). A rapid identification method for aflatoxin-producing strains of Aspergillus flavus and A. parasiticus by ammonia vapor. Mycoscience, 40;205-208.

Sanches, S. M., Da Silva, C. H. T. P., Campos, S. X., & Vieira, E. M. (2003). Pesticidas e seus respectivos riscos associados à contaminação da água. Pesticidas: Revista Ecotoxicologia e Meio Ambiente, 13:53-58.

Scott, P. M., & Trucksess M. W. (1997). Application of Immunoaffinity Columns to Mycotoxin Analysis. Journal of AOAC International, 80(5):941- 949.

Soleas, G. J., Yan, J., & Goldberg, D. M. (2001). Assay of ochratoxin A in wine and beer by high pressure liquid chromatography photodiode array and gas chromatography mass selective detection. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 49(6):2733-2740.

Songsermsakul, P., & Razzazi-Fazeli, E. (2008). A Review of Recent Trends in Applications of Liquid Chromatography-Mass Spectrometry for Detection of Mycotoxins. Journal of Liquid Chromatography & Related Technologies, 31:1641-1686.

Souza, S. V. C., Silva, G., Diniz, M. H. G. M., Santos, E. V., Lima, J. A., & Teodoro, J. C. (2003). Determinação de resíduos de avermectinas em fígado bovino por cromatografia líquida de alta eficiência. Ciência e Tecnologia de Alimentos, 23(1):54-58.

Sydenham, E.W., & Shephard, G.S. (1996). Chromatographic and allied methods of analysis for selected mycotoxins. In: GILBERT, J. Progress in Food Contaminants Analysis. London: Blackie Academic & Professional, p.65-146.

Teixeira, A. S., Freitas-Silva, O., Godóy, R. L. O., Vargas, E. A., & Martins, A. (2008). Análise e quantificação de aflatoxinas por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) em amostras de castanha-do-Brasil. Revista Ciência da Vida, 28:22-24.

Valenta, H. (1998). Chromatographic methods for the determination of ochratoxin A in animal and human tissues and fluids. Journal of Chromatography A, 815:75-92.

Van Der Gaag B., Spath, S., Dietrich, H., Stigter, E., Boonzaaijer, G., Van Osenbruggen, T., & Koopal, K. (2003). Biosensors and multiple mycotoxin analysis. Food Control, 14(4):251- 254.

Vanhaecke, L., Vanden Bussche, J., Wille, K., Bekaert, K., & De Brabander, H. F. (2012). Ultra-high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry in high-throughput confirmation and quantification of 34 anabolic steroids in bovine muscle. Analytica Chimica Acta, 1(2):70-77.

Veja, P. V., & Florentino, B. L. (2000). Toxicologia de Alimentos, Centro Nacional de Salud Ambiental: México, 2000.

Matínez Vidal, J. L. et al. (2006). Validation of a gas chromatography-triple quadrupole mass spectrometry based method for the quantification of pesticides in food commodities. Rapid Communications in Mass Spectrometry, 20:365- 375.

Xiulan, S., Xiaolan, Z., Jian, T., & Chu, F.S. (2005). Preparation of gold-labeled antibody probe and its use in immunochromatography assay for detection of aflatoxin B1. International Journal of Food Microbiology, 99:185-194.

Xu, X. M., Yu, S., Li, R. et al. (2012). Distribution and migration study of pesticides between peel and pulp in grape by online gel permeation chromatography-gas chromatography/mass spectrometry. Food Chemistry, v. 135, p. 161 - 169.

Yu, J., Cleveland, T.E., Nierman, W.C., & Bennett, J.W. (2005). Aspergillus flavus genomics: gateway to human and animal health, food safety, and crop resistance to diseases. Revista Iberoamericana de Micologia, 22:194-202.

Zhang, X. L., Zhao, T., Cheng, T., Liu, X. Y., & Zhang, H. X. (2012). Rapid resolution liquid chromatography (RRLC) analysis of amino acids usingpr- column derivatization. Journal of Chromatography B-Analytical Technologies in the Biomedical and Life Sciences, 906:91-95.

Published

14/05/2021

How to Cite

TOLENTINO JÚNIOR, D. S. .; SANTOS, S. N.; MARQUES, A. B. de S.; FARIAS, K. P.; SOUZA, A. B.; LIMA, G. N.; RODRIGUES, J. L. Review on liquid chromatography coupled with mass spectrometry applied to food toxicological analysis. Research, Society and Development, [S. l.], v. 10, n. 5, p. e47910515419, 2021. DOI: 10.33448/rsd-v10i5.15419. Disponível em: https://www.rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/15419. Acesso em: 16 apr. 2024.

Issue

Section

Review Article