تعيين تركيبات فوراني در پودرهاي قهوه‌ بازار تهران به روش ريزاستخراج با فاز مايع به همراه كروماتوگرافي گازي- طيف سنجي جرمي

Determination of furanic compounds from coffee powders in Tehran market using Liquid phase microextraction followed by gas chromatography-mass spectrometry

سابقه و هدف: آژانس بين المللي تحقيقات سرطان در سال 1995 فوران را به عنوان يك تركيب سرطان‌زاي احتمالي براي انسان طبقه‌بندي كرد. كميته مشترك FAO/WHO در سال 2010 حداكثر مقدار مجاز فوران را 2 ميكروگرم به ازاي هر كيلوگرم وزن بدن در روز اعلام كرد. قهوه نسبت به ساير غذاهاي فراوري شده حاوي مقدار فراواني فوران است. با توجه به افزايش روزافزون مصرف قهوه در كشور، هدف از اين تحقيق، بررسي ميزان فوران در انواع مختلف پودرهاي قهوه موجود در بازار تهران با استفاده از روش ريزاستخراج با فاز مايع از فضاي فوقاني(HS-LPME) بود. مواد و روشها: تعيين نقاط بهينه‌ي عوامل موثر بر استخراج فوران به روش طرح مركب مركزي به ايجاد 32 آزمايش براي 4 متغير در 5 سطح منجر شد. به منظور معتبرسازي روش پيشنهادي جهت تعيين تركيبات فوراني ارقام شايستگي روش تعيين شدند. استخراج تركيبات فوراني از 66 نمونه‌ي قهوه مختلفِ تهيه شده از سطح بازار تهران با استفاده از روش HS-LPME در نقاط بهينه انجام گرفت. تاثير دم كردن و نوع روش آن بر ميزان تركيبات فوراني توسط دو روش جوشاندن و تحت فشار قرار دادن آب داغ بررسي شد. يافتهها: ارقام شايستگي روش پيشنهادي، قابل مقايسه و در مواردي بهتر از روش هاي پيشين بود. قهوه هاي تهيه شده به روش هاي متفاوت از نظر ميزان تركيبات فوراني تفاوت معني‌داري با يكديگر داشتند (05/0 p < ). نوع قهوه و روش توليد آن از عوامل اصلي تاثيرگذار در ميزان اين تركيبات بود. در اين تحقيق، كمترين و بيشترين غلظت فوران در قهوه‌هاي آزمون شده‌ي تجاري به ترتيب ppb 10 و ppb 6320 به دست آمد. نتيجه گيري: در پژوهش حاضر يك روش ساده و سريع ريزاستخراجي براي استخراج و پيشْ‌تغليظ تركيبات فوراني از نمونه هاي قهوه ابداع و معتبر شد. كاهش مصرف حلّال، استفاده از وسايل ساده‌ي آزمايشگاهي، دقت و صحت قابل قبول، پيش ْتغليظ خوب و حذف اثر مزاحمت بافت نمونه از مزاياي اين روش هستند. اختلاف معني‌دار در مقدار تركيبات فوراني يافت شده در نمونه هاي قهوه‌ي موجود در بازار به سبب تفاوت در نوع دانه قهوه خام و نوع فرايند فراوري است. نتايج حاصل از اين تحقيق نشان داد كه با تهيه و دم كردن قهوه در ظروف "در" باز مي توان مقدار اين تركيبات را تا حد زيادي كاهش داد. واژگان كليدي: فوران، قهوه، روش ريزاستخراج با فاز مايع، كروماتوگرافي گازي- طيف‌سنجي جرمي، روش سطح پاسخ

Background and Objective: Furan was classified as "possibly carcinogenic to humans" by the International Agency for Research on Cancer in 1995. The joint FAO/WHO Committee set the maximum permissible furan at 2 mcg/kg body weight/day in 2010. The furan content of coffee is high as compared to other processed foods.Considering the increasing trend of coffee consumption in Iran, this study was initiated to determine the furan content of different kinds of coffee powder available in Tehran Market by headspace liquid-phase microextraction coupled with gas chromatography mass spectrometry (HS-LPME-GC-MS). Materials and methods: The e CCD mployed included 32 treatments at 5levels for 4 factors with8 replicates of center point. The furanic compounds from 66 different coffee samples were extracted by HS-LPME atoptimal extraction conditions(salt 0 gram, stirrer rate 700 rpm, extraction temperature 45°C, and extraction time 15 min). The effect of coffee brewing and coffee mix preparation on furanic compound content of coffee was also determined. The proposed method was validated by determining linearity, repeatability, recovery, enrichment factor, LOD, and LOQ. Results: Determination of furan in coffee samples showed that there were significant differences (p < 0.05) in furan concentration of different coffees (prepared by different methods) and that preparation method was the most important factor influencing the furan content of coffee. The coffee brewing and preparation of instant coffee and coffee mixes reduced furanic compounds concentration except furfural. The lowest and highest concentrations of furan in commercial coffee products were10 and 6320 ppb, respectively. Conclusion: In the present work, a simple, fast micro-extraction method (HS-LPME) for extraction and pre-concentration of furanic compounds in coffee samples was developed and validated. The advantages of this method are reduced solvent use, low-cost equipment use, simple experimental setup, acceptable precision and accuracy, a high enrichment factor, and no matrix interference. Differences detected in the furanic compound contents in the coffee samples are due to different green coffee bean species, coffee production process (roasting condition (time and temperature), time of degassing, and grade of grinding process). Brewing coffee in open systems can result in decreases in the content of these compounds to an acceptable level. Keywords: Furan, Coffee, Headspace liquid-phase micro-extraction, GC-MS, Response surface methodology