Determination of Fat-Soluble Vitamins in Foods Based on Supercritical Fluid Extraction

Abstract: Popular Abstract in Swedish De fettlösliga vitaminerna upptäcktes i början av 1900 talet, och indelas i klasserna A, D, E och K. Brist på vitaminer i kroppen kan leda till svåra sjukdomar som nattblindhet, benskörhet och cancer. Även en överdos kan vara mycket allvarlig, och därför finns det bestämmelser om vilka livsmedel som ska vitaminberikas samt med hur mycket av varje vitamin. Dessutom utförs det analyser av en mängd livsmedelsprodukter för att kontrollera de faktiska vitaminhalterna. I de flesta rutinlaboratorier utförs vitaminanalyser genom att livsmedelsprovet först hydrolyseras (dvs sönderdelas till mindre komponenter) och därefter extraheras de fettlösliga vitaminerna med ett organiskt lösningsmedel. Vid varje sådan extraktion åtgår det ca 150-200 ml lösningsmedel. Dessa traditionella vätskeextraktionsmetoder bidrar till att många tusentals liter organiska lösningsmedel måste avfallshanteras varje år. Detta är ett stort miljöproblem, som har lett till restriktiv användning av flera organiska lösningsmedel, t ex metylenklorid och kloroform, som brukligt används vid traditionell vätskeextraktion. Syftet med den här avhandlingen har varit att utveckla nya extraktionsmetoder som i stället för organiska lösningsmedel använder koldioxid av högt tryck. Tekniken kallas för överkritisk vätskeextraktion (eng. SFE, supercritical fluid extraction), och går i stora drag ut på att koldioxid pumpas genom en extraktionscell som fyllts med prov. Fettlösliga vitaminer löser sig i koldioxiden och följer med den till en fälla, där de fångas in och kan analyseras vidare. Förutom att endast små volymer organiska lösningsmedel används, finns det även andra fördelar med denna teknik jämfört med traditionell vätskeextraktion. En sådan är att instrumenten som används ofta är automatiserade, vilket betyder att flera prover kan behandlas i en följd utan att manuella insatser krävs mellan eller under pågående extraktion. Detta medför att ett större antal prover kan behandlas per dygn, samt att fel orsakade av den mänskliga faktorn kan minimeras. På så vis kan man med denna teknik uppnå högre precision och riktighet i sina analyser. Min forskning har gått ut på att utveckla tekniken och använda den för bestämning av halterna av fettlösliga vitaminer i olika livsmedel, såsom mjölkpulver, mjölk, köttfärs, leverpastej, barnmat och välling. Arbetet med att utveckla metoder som möjliggör fullständig (100%) extraktion av vitaminerna ur ett prov är beskrivet i artiklarna I-III. Därefter har tekniken förbättrats ytterligare, genom att det manuella hydrolyssteget ersatts med enzymatisk hydrolys. Genom att använda lipaser (enzymer som kan hydrolysera fetter) i extraktionscellen, så möjliggörs samtidig extraktion och hydrolys av fetter och vitaminer. På så vis har metoden för bestämning av fettlösliga vitaminer i livsmedel gjorts ännu snabbare, mer automatiserad och resultaten ännu säkrare. Detta arbete beskrivs i artikel IV och V. Dessutom har en metod för analys av E vitamin (tokoferoler) i matoljor utvecklats, där hydrolyssteget helt har kunnat uteslutas tack vare att en extra lång fastfas fälla användes (artikel VI). Vitaminerna kunde med den här metoden redan i extraktionssteget separeras från triglycerider, vilka utgör huvuddelen av den totala massan av en matolja. Av ovanstående framgår att det är fördelaktigt att låta överkritisk vätskeextraktion ersätta de traditionella vätskeextraktionsmetoderna vid bestämning av vitaminhalter i livsmedel, eftersom de nya metoderna förbrukar 20 gånger mindre lösningsmedel och är ca 4 gånger snabbare. På sikt innebär detta även en ekonomisk vinst, trots den relativt höga investeringskostnaden av SFE instrumentering.