Development of a liquid chromatography tandem mass spectrometry method for the determination of organophosphate flame retardants in baby food

Abstract

Organofosfat flammehemmere (OPFR) har fått økende oppmerksomhet ettersom produksjonsvolumet har økt, som et resultat av at polybrominerte difenyl etere er faset ut som flammehemmere. Bevisstgjøring av risikoen for uheldige effekter etter eksponering av OPFR på levende organismer og miljøet har økt, ettersom flere studier har påvist potensielt toksiske effekter, som et resultat av eksponering for OPFR. Forskning på forekomsten av organofosfat flammehemmere i luft, støv, vann og sedimenter, sammen med noen metabolitter i urin er vesentlig forsket på, mens forskning på OPFR i mat som en rute for menneskelig eksponering er mindre forsket på. Babymat er spesielt interessant ettersom noen av OPFRene er mistenkt for å ha en effekt på menneskelig utvikling. 49 ulike varianter av babymat skulle bli analysert for 19 forskjellige typer OPFR og 2 metabolitter. Uheldigvis ble laboratoriene stengt på grunn av SARS-CoV-2, og det eksperimentelle arbeidet var ikke mulig å fullføre. Kun utvikling av ekstraksjonsmetoden ble mulig å gjennomføre. En av babymatprøvene ble brukt som eksempelmatriks for metodeutviklingen. To ulike ekstraksjonsprotokoller ble testet med henholdsvis etylacetat (EA) og diklormetan:heksan (50:50) som hovedløsemiddel. Protokollen hvor etylacetat ble brukt som løsemiddel viste betraktelig bedre resultater enn ekstraksjonen med diklormetan:heksan.

Væskekromatografi tandem massespektroskopi (LC-MS/MS) ble brukt for å analysere flammehemmerene. Fem av de 21 analyserte organofosfatene hadde konsentrasjoner over LOQ. De kvantifiserbare konsentrasjonene var mellom 0.25-23.5 ng/g dw, hvor TClPP hadde den høyeste detekterte konsentrasjonen (TClPP > TnBP > TMP > TPP > TEP). De estimerte grensene for deteksjon varierte fra 0.02-3.97 ng/g. Forurensning av prøvene resulterte i høye verdier for noen av blankprøvene, som førte til vanskeligheter med å detektere tre av stoffene (EHDP, TEHP og TDClPP). Recoveries varierte fra 30.9-103\%, med unntak av EHDP, TEHP, TDClPP, TTBP, IDPP and TClPP. Deteksjon av datterfragmenter for hver OPFR ble gjort med SRM-detektoren. Strukturer for datterfragmenter er foreslått sammen med en generell fragmenteringsmekanisme for OPFR.

Organophosphate flame retardants (OPFRs) have received increasing attention as production has escalated, as a result of the polybrominated diphenyl ethers being phased out as flame retardants. The attention on adverse effects of OPFRs in living organisms and the environment has increased as several studies have indicated potential toxic effects as a result of exposure of OPFRs. Research on the occurrence of organophosphate flame retardants in air, dust, water and sediments, together with some metabolites in urine, are substantially studied. Research on OPFRs in foodstuffs as a pathway for human exposure is on the other hand less studied. Baby food is of special interest, since some of the OPFRs have suspected developmental effects. 49 baby foods were supposed to be examined for 19 OPFRs and 2 metabolites. Unfortunately labs were closed due to SARS-CoV-2, and the experimental work was not possible to complete. Only the extraction method development was able to be performed. One of the baby foods was uses as example sample matrix for this purpose. Two different extraction protocols were tested with respectively ethyl acetate (EA) and Dichloromethane:Hexane (50:50) as the main solvent. The protocol where the extraction was executed with EA as the solvent showed considerably better recoveries and results than the extraction with DCM:Hex.

Liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) was used to analyze the OPFRs. Five of the 21 analyzed OPFRs showed concentrations above the estimated LOQ. Their concentrations ranged from 0.25-23.5 ng/g dw, where TClPP showed the highest detected concentration (TClPP > TnBP > TMP > TPP > TEP). The estimated LOD for all compounds ranged from 0.02-3.97 ng/g. Contamination of samples resulting in high blank values lead to difficulties to detect three of the OPFRs (EHDP, TEHP and TDClPP). Recoveries ranged from 30.9-103\%, with exception of EHDP, TEHP, TDClPP, TTBP, IDPP and TClPP. Detection of daughter fragments for each OPFR was obtained from the SRM detector. Structures for the daughter fragments were suggested together with a general fragmentation mechanism for OPFRs.