Mykotoxine mit Wasser extrahieren - geht das?

Um Mykotoxine für ein Testverfahren zugängig zu machen, ist eine Extraktion notwendig. Während dieses Prozesses werden Mykotoxine, die im Getreidekorn eingeschlossen sind, in eine Flüssigkeit überführt. Dies wird normalerweise mit Hilfe von organischen Lösungsmitteln durchgeführt – gefährliche Substanzen, die sowohl für den Anwender als auch für die Umwelt schädlich sind.

Mykotoxin-Schnelltests: sicherer und umweltfreundlicher?

Die Antwort liegt im Wasser



Warum wurde nicht von Anfang an Wasser verwendet?

Während Fumonisine und Deoxynivalenol leicht mit Wasser extrahiert werden können, sind andere Mykotoxine wie Aflatoxine oder Zearalenon nicht besonders wasserlöslich.
Dies hatte zur Folge, dass organische Lösungsmittel wie Chloroform, Acetonitril und Methanol im Extraktionsprozess eingesetzt werden mussten, obwohl Laboren die Nachteile der Verwendung von organischen Lösungsmitteln bekannt ist, wie ihre hohen Anschaffungs- und Entsorgungskosten und Probleme in Bezug auf die Umwelt und der Anwendersicherheit. Um Wasser in einem Extraktionsprozess hydrophober Analyten effizient zu nutzen, sollten zunächst einige Grundlagen verstanden werden.

Die Polarität von Substanzen

Der Transfer von Mykotoxinen aus Getreide in eine Flüssigkeit ist nicht so einfach wie es scheint. Es hängt in erster Linie von den physikalischen Eigenschaften des zu extrahierenden Mykotoxins ab, wobei die Polarität in diesem Zusammenhang eine entscheidende Rolle spielt. Die Anordnung der einzelnen Elemente kann zu unterschiedlichen elektrischen Ladungen innerhalb eines Moleküls führen. Moleküle können so auf der einen Seite positive Ladungen und auf der anderen Seite negative Ladungen haben. Ein solches Molekül bezeichnet man als polar. Daher sind alle Substanzen einschließlich der Mykotoxinen in drei Hauptgruppen unterteilt:

1. Polare Substanzen wie Wasser

2. Unpolare Substanzen wie Öl

3. Amphiphile Substanzen wie Seife, die sowohl polare als auch unpolare Eigenschaften haben

Polare Moleküle werden auch „hydrophil” genannt, nach dem griechischen Wort für „wasserliebend”, da sie sich in Wasser lösen. Ihre Anziehung zueinander basiert auf ihren elektrischen Ladungen. Der negative Pol eines Moleküls wird elektrostatisch vom positiven Pol eines anderen Moleküls angezogen. Diese Wechselwirkung ist der Grund, warum sie mischbar sind. Salz und Zucker sind Beispiele für feste polare Substanzen. Zucker ist in Flüssigkeiten wie Kaffee perfekt löslich, zieht aber auch Feuchtigkeit aus der Luft an. Aus dem gleichen Grund werden Salze oft als Trockenmittel verwendet. Auf der anderen Seite werden unpolare Moleküle als hydrophob oder „wasserabweisend” bezeichnet. Ihre Anziehung zueinander ist eine Folge der gemeinsamen Abstoßung von Wasser und anderen polaren Substanzen. Amphiphile Moleküle haben sowohl unpolare als auch polare Eigenschaften. Seife kann zum Beispiel fettige (unpolare) Flecken von Haut, Haaren oder Kleidung anziehen und gleichzeitig an Wasser binden (polar), um sie abzuwaschen.

Picture 1. The highly hydrophobic surface of the lotus leaf repels water. The water molecules stick to each other to assume a nearly spherical shape.

Picture 1
electrostatic attraction

The search for a harmless extraction solution

To avoid the use of organic solvents, researchers are on the look-out for safe and harmless ways to extract mycotoxins. Detergents dissolved in water have turned out to be a promising solution. Detergents, like soaps, are amphiphilic substances. Their dual nature facilitates the mixture of nonpolar compounds like aflatoxins with water.
At the molecular level, detergents group themselves around the nonpolar mycotoxin with their nonpolar part, while the polar water-soluble part remains in the water. This characteristic allows detergents to literally leach out nonpolar mycotoxins from solid food or feed into water. A great benefit of such a method is that detergents extract nonpolar substances while the water in which the detergents are dissolved extract polar substances. In this way, one extraction can be used to dissolve various mycotoxins with different physical properties into a liquid.

WATEX® - The green solution that works

Due to the different types of mycotoxins and their respective polarities, water alone can’t be the solution. It is the combination of water and detergents (in the form of soluble buffer bags) that is capable of extracting multiple mycotoxins with diverse chemical properties. With the extraction buffer free of any hazardous substances, operators can conduct safe and fast mycotoxin analyses without harming the environment.

This article was published in our Spot On magazine

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  • Is accuracy the price we’re paying for faster results?
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