Thesis (Ph.D)-Cairo University,2022

Bibliography: p. 308-333.

Functional foods provide nutritional and health benefits, yet they could be contaminated with residues like pesticides and polychlorobiphenyls. These residues affect the safety, quality, and consequently the commercial value of functional foods. Therefore, the validity and efficiency of residue determination methods constitute a major analytical concern. Reduction of matrix effect (ME) has always been the golden key for guaranteed sensitivity, selectivity, and high throughput analysis. This study aims for accurate determination and streamlined quantification of 200 pesticide residues in 16 matrices. Hence, a modified QuEChERS extraction protocol coupled to GC-MS/MS was then employed and separations were obtained in 25 min. Dilution of the final extracts of fresh and herbal samples was carried out to achieve an acceptable balance between sensitivity and peak characteristics. Dilution factors of 1x and 5x were selected for fresh and herbal samples, respectively. Principal component analysis (PCA) was then independently applied on the digitally exported total ion chromatograms (TICs) of the studied matrices and the calculated ME%. PCA score/loading plots of TICs demonstrated the key matrix constituents that influenced the obtained trends. Similarly, three main clusters were obtained after PCA of ME% indicating a dependent relationship between matrix type and the obtained effects. Out of the obtained three clusters, an appropriate representative matrix-matched calibration (R-MMC) was selected for ME compensation. Based on the EU validation guidelines, the proposed protocol was validated at 2 and 10 μg/Kg with acceptable method performance. Four proficiency testing (PT) and commercial samples were successfully analyzed. The proposed protocol would help laboratories to increase sample processing capacity and to ensure the safety of functional food products. This work should serve in setting standards that warranty the quality/safety of functional foods by national regulatory authorities.
On the other hand, Infant formulae (IF) are a significant category of special foods designed to replace a mother’s breast milk. In this regard, IF quality and safety testing is critical to ensuring the health and development of this high-risk, vulnerable group. This study aims to develop and validate a streamlined assay protocol for water-soluble vitamins, vitamin D3, and some unauthorized antibacterial residues from various chemical classes. Hence, different IF compositions (cow and goat milk-based formulae) were extracted using an acetonitrile, water, and methanol (3:4:3 v/v/v) mixture. Following that, the compounds were determined using a direct injection into an ultra-sensitive LC-MS/MS. Separations were carried out in a single chromatographic run over 12.0 minutes, using a Poroshell 120 EC-C18 column. Gradient elution was carried out with a buffered mobile phase of 10 mMole ammonium formate and methanol. The performance characteristics of the method were tested and validated in accordance with EU validation guidelines 808/2021/EC, 657/2002/EC, and Eurachem/CITAC. For all analytes, decision limits (CCα) and detection capabilities (CCβ) as well as LODs and LOQs were well below the RPA of chloramphenicol (0.15 μg/kg) and the lowest achieved calibration levels (LCLs) per each studied compound. The LODs, LOQs, R2, CCα, CCβ, percentage recovery, and CV% ranges were (0.0001-0.104 µg/mL, and 0.002-2.36 ng/mL), (0.00004-0.342 µg/mL, and 0.005-7.78 ng/mL), ≥ 0.990, (0.02-10.29 µg/Kg), (0.04-17.48 µg/Kg), (85.4-110.3%), and (0.8-19.3%), respectively. The reliability of the proposed assay was successfully attested through its application to thirty domestic commercial IF samples from global manufacturers as well as two previously analyzed PT samples. The results confirmed the practicality of the assay along with the suitability of the surveyed samples for infant consumption. This protocol would assist Egyptian regulatory authorities in making the proper decisions regarding the quality and safety of IF shipments while maintaining the least amount of disruption to the stream of commerce.

توفر الأغذية الوظيفية/الخاصة فوائد غذائية وصحية، ومع ذلك يمكن أن تكون ملوثة بمتبقيات مثل مبيدات الآفات ومركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور. تؤثر هذه المتبقيات على سلامة وجودة هذه المنتجات وبالتالي تتأثر القيمة التجارية لها. لذلك، فإن صلاحية وكفاءة طرق الكشف والتقدير الكمي للمتبقيات تمثل إهتماماً كبير في الأوساط المعنية بالتحاليل. لطالما كان تقليل تأثير المصفوفة (ME) أو مكونات السلعة الغذائية هو المفتاح الذهبي لضمان الحساسية والانتقائية والتحليل بإنتاجية عالية. تهدف هذه الدراسة إلى الكشف والتقدير الكمي الدقيق والمبسط لعدد 200 من متبقيات المبيدات في 16 سلعة غذائية خاصة. ومن ثم، تم استخدام بروتوكول الإستخلاص المعدل والمعروف بـ QuEChERS مقترناً بـجهاز الغاز الكروموتوجرافي الملحق به مطياف الكتلة المتتالي (GC-MS/MS) وتم فصل المركبات في غضون 25 دقيقة. كما تم إجراء التخفيف للمستخلصات النهائية للعينات الطازجة (خضر وفواكه) والعشبية (النباتات الطبية التقليدية) لتحقيق توازن مقبول بين الحساسية وخصائص المركب. تم اختيار عوامل التخفيف مضروبةً في واحد وخمسة للعينات الطازجة والعشبية، على التوالي. تم بعد ذلك تطبيق تحليل المكون الرئيسي (PCA) بشكل مستقل على مخططات كروماتوجرام الأيونات الكلية والمصدرة رقميًا (TICs) للمصفوفات المدروسة ونسبة تأثير المصفوفة المحسوبة. و أظهرت دلائل تحليل المكون الرئيسي (PCA) من قيم الدرجات/التحميل لـمخططات كروماتوجرام الأيونات الكلية (TICs) مكونات المصفوفة الرئيسية التي أثرت على التوجهات التي تم الحصول عليها. وبالمثل، تم الحصول على ثلاث مجموعات رئيسية بعد تطبيق تحليل المكون الرئيسي (PCA) على النسب المئوية لتأثير المصفوفة (ME%) مما يشير إلى وجود علاقة تبعية بين نوع المصفوفة والتأثيرات التي تم الحصول عليها. من بين المجموعات الثلاث التي تم الحصول عليها، تم اختيار انسب الممثليين لمنحنيات المعايرة المقابلة للمصفوفة لتعويض تأثير المصفوفة (R-MMC). استنادًا إلى إرشادات التحقق الصادرة من الاتحاد الأوروبي، تم التأكد من صحة البروتوكول المقترح عند مستويات تركيز 2 و10 مكجم/كجم بتحقيق أداءً مقبولاً لطريقة التحليل. تم بنجاح إجراء التحليل لعدد أربع عينات اختبار للكفاءة (PT) وعينات تجارية من السوق المحلي المصري. إن هذا البروتوكول المقترح سوف يدعم المعامل المعتمدة على زيادة القدرة الإستيعابية للعينات اليومية وضمان سلامة وامان المنتجات الغذائية الوظيفية/الخاصة. يجب أن يخدم هذا العمل في وضع المعايير التي تضمن جودة وسلامة الأغذية الوظيفية أوالخاصة من قبل السلطات التشريعية والتنظيمية الوطنية. من ناحية أخرى، تعد تركيبات الرضع (IF) مجموعة هامة من الأغذية الخاصة المصممة لتعمل كبديل لبن الأم. في هذا الصدد، يعد اختبار الجودة والسلامة في محضرات البان الأطفال أمرًا بالغ الأهمية لضمان صحة ونمو هذه المجموعة الضعيفة والمعرضة بشدة للمخاطر. تهدف هذه الدراسة إلى تطوير والتحقق من صحة بروتوكول تحليل مُبسَط للفيتامينات القابلة للذوبان في الماء ، وفيتامين د، و كذلك بعض متبقيات مضادات البكتيريا من مجموعات كيميائية مختلفة وغير مصرح بتواجدها في هذه المنتجات. ومن ثم، تم استخلاص تركيبات مختلفة من محضرات البان الأطفال (تركيبات تعتمد على لبن البقر والمعز) باستخدام خليط من مذيبات الميثانول والماء والأسيتونيتريل بنسب تكوين 3:4:3. بعد ذلك، تم الكشف والتقدير الكمي للمركبات باستخدام الحقن المباشر في جهاز السائل الكروموتوجرافي عالي الكفاءة والمقترن بمطياف الكتلة المتتالي شديد الحساسية (LC-MS/MS). تمت عملية الفصل الكروموتوجرافي للمركبات موضع الدراسة في غضون 12 دقيقة، باستخدام عمود الفصل (Poroshell 120 EC-C18). وبإستخدام مزيجاً متحركاً متباين التركيب ومتعادل (buffered mobile phase) من فورمات الأمونيوم ذات تركيز 10 ملي مول والميثانول، تم فصل المركبات تدريجياً. ووفقاً لإرشادات التحقق الصادرة من الاتحاد الأوروبي (808/2021/EC و657/2002/EC و Eurachem/CITAC)، فقد اختبار خصائص وكفاءة الأداء لطريقة التحليل المقترحة وكذلك التحقق من صحتها. بالنسبة لجميع المركبات، كانت حدود القرار (CCα) وقدرات الكشف (CCβ) وكذلك حدود الكشف LODs)) وحدود التقدير الكمي (LOQs) أقل بكثير من الحد المرجعي للعمل ((RPA للكلورامفينيكول (0.15 مكجم/كجم) وكذلك أقل من أدنى مستويات المنجنيات العيارية التي تم تحقيقها (LCLs) لكل مركب تمت دراسته. وكان نطاق العمل لكلاً من حدود الكشف وحدود التقدير الكمي ومربع معامل الإرتباط و حدود القرار وقدرات الكشف و نسب الإسترادد و نسب معامل الإنحراف المعياري هي (0.0001-0.104 مكجم/مل و 0.002-2.36 نانوجرام/مل) و (0.00004-0.342 مكجم/مل و 0.005-7.78 نانوجرام/مل)، ≥ 0.990، (0.02-10.29 مكجم/ كجم)، (0.04-17.48 مكجم/ كجم)، (85.4-110.3%)، (0.8-19.3%) على التوالي. تم التحقق من موثوقية طريقة التحليل المقترحة بنجاح من خلال تطبيقه على عدد ثلاثين عينة تجارية من منتجات محضرات البان الأطفال لعلامات تجارية عالمية وطروحة للتداول بالسوق المصري، إضافةً إلى إجراء التحليل المزمع أيضاً على عينتين من اختبارات الكفاءة سالفة التحليل. أكدت النتائج التطبيق العملي لطريقة التحليل جنبًا إلى جنب مع ملائمة نتائج تقصي العينات لإستهلاك الرضع وصغار الأطفال من حيث سلامة وأمان وجودة المنتجات. إن هذا البروتوكول من شأنه أن يساعد السلطات التنظيمية والتشريعية بجمهورية مصر العربية على اتخاذ أمثل القرارات فيما يتعلق بجودة وسلامة شحنات محضرات البان الأطفال والحد من معرقلات التجارة والطرح للتداول

Issues also as CD.

Text in English and abstract in Arabic & English.