The possibilities of assessment of free fatty acids in food matrix

Tato bakalářská práce má rešeršní charakter a zabývá se možnostmi stanovení mastných kyselin v potravinách, s hlavním zaměřením na mléčné výrobky. Práce začíná přehledem obecných charakteristik lipidů a mastných kyselin. Stěžejní část práce pak tvoří souhrnný přehled metod, které je možné použít pro stanovení mastných kyselin. Zvláštní kapitola je věnována stanovení volných mastných kyselin. Před samotným stanovením je nezbytné nejprve izolovat lipidy/mastné kyseliny z matrice vzorku, k tomu je možné použít klasickou extrakci vhodným rozpouštědlem v různých aplikacích, příp. některé nové moderní extrakční techniky, jako např. extrakce na pevné fázi nebo superkritická fluidní extrakce. Po rozdělení jednotlivých lipidických frakcí, k čemuž se v praxi většinou používá extrakce na pevné fázi a/nebo chromatografie na tenké vrstvě, je většinou nutné mastné kyseliny převést na deriváty, vhodné pro následné analytické stanovení. Pro vlastní stanovení se používá nejčastěji plynová chromatografie s plamenově-ionizační příp. hmotnostní detekcí a mastné kyseliny se proto převádějí na podstatně těkavější methylestery. V některých případech lze pro stanovení použít vysokoúčinnou kapalinovou chromatografii a/nebo chromatografii na tenké vrstvě.This bachelor´s thesis has a research character and deals with the possibilities of determination of fatty acids in foodstuffs, mainly focused on dairy products. It starts by overview of general characteristics of lipids and fatty acids. The crucial part of thesis represents summary of the methods, which can be used for determination of fatty acids. A special chapter is devoted to determination of free fatty acids. The isolation of lipids/fatty acids from sample matrix is necessary before the determination itself, classic solvent extraction in various applications or several new extraction techniques, e.g. solid phase extraction or supercritical fluid extraction, can be used for this purpose. After the separation of individual lipid fractions, for which the solid phase extraction and/or thin layer chromatography are usually used in practice, the transformation of fatty acids to derivatives, which are suitable for following analytical determination, is often necessary. Gas chromatography with the flame-ionization or mass selective detection is most often used for determination and therefore fatty acids are converted to substantially more volatile methyl esters. In some special cases high performance liquid chromatography and/or thin layer chromatography can be used.

Determination of selected drugs by separation methods

Práce shrnuje základní informace týkající se výskytu a působení reziduí léčiv v životním prostředí, příčinami jejich existence v environmentálních složkách, jejich působením a vzniklými důsledky. Dále přináší informace spojené s problematikou farmaceutických odpadů a jejich likvidací. Součástí práce je i přehled konkrétních léčiv ze skupiny analgetik a popis jednotlivých kroků a metod vhodných pro jejich stanovení ve vodných matricích.This work summarizes the basic information regarding the occurence and incidence of pharmaceutical residues in the environment, causes of their existence in the environmental components, their effects and consequences arising. In addition, provides information related to the problem of pharmaceutical waste and its disposal. Part of the work is an overview of specific drugs from the group of analgesics, and a description of the various steps and methods suitable for their determination in aqueous matrices.

Application of Gas Chromatography with Mass Spectrometric Detection for the Assessment of Drug-residue Contamination of Wastewaters and Surface Waters

Předkládaná dizertační práce vychází z aktuální problematiky nárůstu přítomnosti reziduí léčiv v různých složkách životního prostředí. Jedná se o tzv. „nový“ druh environmentálních kontaminantů, které do těchto složek kontinuálně vstupují. Nejvíce zatíženou složkou životního prostředí z pohledu kontaminace rezidui léčiv je vodní prostředí. Tato práce je zaměřena na vývoj a optimalizaci metody, která spolehlivě a s dostatečnou přesností a správností dokáže kvalitativně i kvantitativně stanovit vybraná léčiva ve vodném prostředí (odpadní a povrchové vody). Cílové sloučeniny byly vybrány převážně ze skupiny nesteroidních protizánětlivých látek: kyselina salicylová, kyselina acetylsalicylová, kyselina klofibrová, ibuprofen, paracetamol, kofein, naproxen, kyselina mefenamová, ketoprofen a diklofenak. Léčiva patřící do této skupiny jsou jedny z nejvíce užívaných v České republice. Pro finální analýzu byla využita komplexní dvojrozměrná plynová chromatografie s hmotnostně spektrometrickou detekcí Time-of-Fligt (GCxGC-TOF MS) jako velice citlivá a účinná analytická metoda vhodná pro stopovou a ultrastopovou analýzu. V práci je současně uvedena optimalizace extrakční metody a především optimalizaci derivatizace, která je nezbytná pro úspěšné stanovení uvedených látek pomocí plynové chromatografie. Výsledná optimalizovaná analytická metoda, zahrnující extrakci tuhou fází (SPE), derivatizaci pomocí MSTFA (N-methyl-N-(trimethylsilyl)trifluoroacetamid) a finální analýzu s použitím GCxGC-TOF MS, byla úspěšně aplikována na reálných vzorcích odpadní a povrchové vody. Vzorky odpadní vody byly odebírány z velkokapacitní čistírny odpadních vod v Brně Modřících, vzorky povrchové vody z moravských řek Svratky a Svitavy. V odpadní vodě byly zjištěny koncentrace většiny sledovaných látek v rozmezí jednotek až desítek g/l a v povrchové vodě u některých analytů v rozmezí desítek až stovek ng/l. Závěrem práce je posouzena míra kontaminace jak odpadních, tak i povrchových vod rezidui vybraných léčiv, samovolná degradace vybraných léčiv ve vodném prostředí a účinnost odstraňování těchto látek v čistírně odpadních vod. Navržená metoda popsaná v této práci je použitelná pro monitoring a environmentální analýzu matric pocházejících z vodních ekosystémů. Je využitelná nejen pro analýzu vybraných léčiv, ale také ostatních organických sloučenin podobných vlastností jako mají vybraná léčiva.This work is based on the current issue of increasing concentrations of pharmaceutical residues in various components of the environment. These new environmental contaminants continuously enter the environment. The most affected environmental component is the aquatic environment. This study is focused on the development and optimization of reliable analytical method, which can determine selected drugs in the aquatic environment (waste waters and surface waters) qualitatively and quantitatively. The target compounds were selected mainly from the group of non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAID): salicylic acid, acetylsalicylic acid, clofibric acid, ibuprofen, acetaminophen, caffeine, naproxen, mefenamic acid, ketoprofen and diclofenac. NSAIDs are one of the most used drugs in Czech Republic. For the final analysis of this study was used the comprehensive two-dimensional gas chromatography with mass spectrometric detection Time-of-Flight (GCxGC-TOF MS). It is a very sensitive and reliable analytical method for trace and ultra-trace analysis. Simultaneously, solid phase extraction (SPE) and derivatization are optimized in this work. Optimized analytical method including SPE, derivatization with MSTFA (N-methyl-N-(trimethylsilyl) trifluoroacetamide) and final analysis by GCxGC-TOF MS were applied successfully for the analysis of real samples. Samples of waste water were collected from the waste water treatment plant in Brno – Modřice and samples of surface water were collected from two river streams Svratka and Svitava in Moravian region. The range of concentrations of selected drug residues varied from one to tens of g/L in wastewater and from tens to hundreds of ng/L in surface waters. The degree of wastewater and surface waters contamination by drug residues is assessed in conclusions of the work. Simultaneously, spontaneous degradation of selected drugs in water and removal efficiency of the wastewater treatment plant is assessed in conclusions of the work. The developed method is usable for monitoring and environmental analysis of water ecosystems. It is usable not only for selected drugs, but even for other organic compounds with similar properties.

Study of the Selected Types of Sulphur Compounds in Beer and Brewing Materials

V poslední době je celosvětově a rovněž v ČR věnována zvýšená pozornost senzoricky aktivním látkám ovlivňujícím kvalitu piva. Mezi senzoricky aktivními látkami ovlivňujícími zásadně kvalitu piva hrají významnou úlohu heterocyklické a sirné sloučeniny, z nichž některé se vyznačují vysokou senzorickou aktivitou i v extrémně nízkých koncentracích. Stopová množství těchto sloučenin, která lze běžně nalézt v potravinách, se spolupodílejí na vytváření jejich aroma a tento vliv lze obecně hodnotit jako příznivý. U sladu, resp. u piva však toto platí jen v omezené míře a přítomnost heterocyklických a sirných látek se hodnotí spíše nepříznivě. Cílem předložené práce je poskytnout přehled o problematice sirných sloučenin v ječmeni, sladu a pivu, popsat metabolické dráhy vedoucí k jejich vzniku a experimentálně ověřit možnosti jejich stanovení s využitím moderních analytických metod. Sirné aminokyseliny, které jsou přirozenou součástí ječmene, sladu i piva jsou prekursory vzniku těkavých sirných látek. Pro analytická sledování byly vybrány nejčastěji se vyskytující sirné aminokyseliny metionin, cystein a homocystein. K jejich stanovení v ječmeni, sladu a pivu byla použita metoda plynové chromatografie. Před vlastní analýzou byly sirné aminokyseliny derivatizovány za vzniku těkavých N(O,S)-ethoxykarbonyl propyl esterů, které byly následně identifikovány metodou plynové chromatografie ve spojení s hmotnostním detektorem (GC/MSD) a analyzovány metodou plynové chromatografie s plamenofotometrickým detektorem (GC/ FPD). Přímá analýza sirných těkavých látek je možná jen zřídka, protože se nacházejí v analyzovaných matricích (slad, pivo) ve velmi nízkých koncentracích ( g/kg,l - ng/kg,l). Před vlastní analýzou je třeba analyty extrahovat z matrice a zakoncentrovat. K extrakci a následnému zakoncentrování sirných těkavých látek byly experimentálně porovnávány moderní analytické metody SPME (mikroextrakce na pevnou fázi), SPDE (dynamická mikroextrakce na pevnou fázi) a TDAS (automatizovaná termická desorpce). Pro vlastní analýzu sirných těkavých látek byla použita plynová chromatografie ve spojení s plamenofotometrickým detektorem. Byly sledovány tyto těkavé sirné látky: dimethylsulfid, dimethyldisulfid, dimethyltrisulfid, sirouhlík, ethylsulfid, diethyldisulfid, methionol, 3-methylthiofen, ethylthioacetát, 2-methyl-1-buthanthiol. V analyzovaných vzorcích ječmene byl ve významném množství detekován pouze metionin. Sledován byl nejen obsah, ale i závislost na odrůdě a lokalitě. Byly také sledovány změny obsahu methioninu, cysteinu a PDMS v průběhu sladování. Výsledky prokázaly výrazný pokles obsahu těchto látek v závislosti na teplotě hvozdění. Pro analýzy vybraných sirných těkavých látek v pivu byly u metody SPME testovány tři typy vláken. PEG - vlákno se stacionární fází Carbowax, PDMS - vlákno se stacionární fází polydimethylsiloxan a kombinované vlákno CAR/PDMS - Carboxen a polydimethylsiloxan. Touto metodou byly detekovány sirouhlík, methionol, dimethylsulfid, 3-methylthiophen a diethyldisulfid. Obsah ostatních analyzovaných sirných těkavých látek byl pod mezí detekce. Dále byla ověřována možnost použití metod SPDE a TDAS. Bylo zjištěno, že obě metody jsou vhodné pro stanovení sirných těkavých látek v pivu.Much attention has been recently devoted to sensorially active substances affecting beer quality in the Czech Republic and worldwide. Among them, the heterocyclic and sulphur containing compounds play an important role, some of them with high sensorial activity even in extremely low concentrations. Trace amounts of these compounds, which can be frequently found in foods, participate in formation of their aroma and this effect can be generally evaluated as favorable However, in malt or beer it is true only to a limited extent and the presence of heterocyclic and sulphur containing compounds are in this respect assessed rather unfavorably. The aim of the present study was to provide a survey about of problems in the field of sulphur containing compounds in barley, malt and beer, to describe metabolic paths leading to their formation and to verify experimentally possibilities of their determination using modern analytical methods. Sulphur-containing amino acids are a natural part of barley, malt and beer and are precursors of the origin of volatile sulphur substances. The most frequently occurring sulphur amino acids, metionine, cysteine and homocysteine, were selected for analytical monitoring. The method of gas chromatography was used to determine sulphur-containing amino acids in barley, malt and beer. Prior to the analysis, sulphur-containing amino acids were derived and volatile N(O,S)-ethoxycarbonyl propyl esters were formed; they were subsequently analyzed using the gas chromatography with mass detector (GC/ MSD) and the gas chromatography with flame photo detector (GC/ FPD). Direct analysis of sulphur volatile substances is possible only rarely as they are found in the analyzed matrices (malt, beer) only in very low concentrations ( g/kg,l - ng/kg,l). Before the analysis, the analytes must be extracted from the matrix and concentrated. The modern analytical methods SPME (Solid Phase Micro Extraction), SPDE (Solid Phase Dynamic Extraction) and TDAS (Thermal Desorption Autosampler) were experimentally compared for the extraction and subsequent concentration of sulphur volatile substances. The method of gas chromatography with flame photo detector was used to determine sulphur volatile substances. Following volatile sulphur substances were monitored: dimethyl sulphide, dimethyl disulphide, dimethyl trisulphide, carbon disulphide, ethyl sulphide, diethyl disulphide, methionol, 3-methylthiophen, ethyl thioacetate, 2-methyl-1-buthanthiol. Only metionine was detected in significant amounts in the barley samples analyzed. Not only content but also dependence on a variety and locality were studied. Further, changes in methionine, cysteine and PDMS content during malting were followed. Results proved a significant decline in these substances content depending on the kilning temperature. Three types of fibers were tested for the analyses of the selected volatile sulphur substances in beer in the SPME method. PEG - a fiber with stationary phase Carbowax, PDMS - a fiber with stationary phase polydimethylsiloxan and a combined fiber CAR/PDMS - Carboxen and polydimethylsiloxan. Carbon disulphide, methionol, dimethyl sulphide, 3-methylthiophen and diethyl disulphide were detected with this method. Content of the other analyzed volatile sulphur substances was below the limit of detection. Further was tested usage the SPDE and TDAS methods. Both methods appear to be the suitable for the determination of volatile sulphur substances in beer.

Analysis of saccharides and markers of wood combustion in atmospheric aerosols

Diplomová práce se zabývá analýzou sacharidů a markerů spalování dřeva a biomasy v atmosférickém aerosolu ve velikostní frakci PM2,5. Teoretická část se zaměřuje na obecnou charakteristiku atmosférických aerosolů a na vlastnosti, zdroje a metody analýzy vybraných analyzovaných organických sloučenin. Experimentální část se zabývá optimalizací metody pro společnou analýzu sacharidů a markerů spalování dřeva a biomasy v atmosférickém aerosolu. Optimalizace metody zahrnuje výběr vhodného rozpouštědla pro extrakci sloučenin a optimalizaci podmínek derivatizace a GC/MS analýzy. Optimalizovaná metoda byla poté použita pro analýzu sacharidů a markerů spalování dřeva a biomasy v reálných vzorcích atmosférického aerosolu frakce PM2,5. Koncentrace analyzovaných sloučenin byly porovnány během ročních období.Diploma thesis deals with the analysis of saccharides and markers of biomass and wood combustion in atmospheric aerosol, PM2,5. Theoretic part is focused on general characterisation of atmospheric aerosols and on the properties, sources and analysis methods of selected analysed organic compounds. The experimental part is focused on the optimization of method for simultaneous analysis of saccharides and tracers from biomass and wood combustion. Optimization of method includes selection of solvent for the extraction of compounds and optimization of derivatization process and GC/MS analysis. The optimized method was then applied for the analysis of selected compounds in real aerosol samples in the size fraction PM2.5. The concentrations of analysed compounds were compared in term of sampling seasons.

Tin and its compounds in the environment

Cílem této bakalářské práce je vypracování aktuální literární rešerše, týkající se problematiky cínu v životním prostředí. Zahrnuje chemické a fyzikální vlastnosti, výskyt a koloběh cínu v životním prostředí. Obsahuje také možné metody extrakce a stanovení cínu a jeho sloučenin.The aim of this thesis is the actual elaboration literature search concerning the issue tin in the environment. It includes chemical and physical properties, occurrence and tin cycle in the environment. It also contains possible methods for extraction and determination of tin and its compounds.

Study of derivatization reactions for ESI-MS analysis of hardly ionizable rhenium aryl chlorocomplexes

Hmotnostní spektrometrie s ionizací elektrosprejem je metoda vhodná pro strukturní analýzu koordinačních sloučenin s výbornou citlivostí a selektivitou. Některé komplexní sloučeniny však nejsou pomocí měkkých ionizačních technik přímo ionizovatelné. Tato diplomová práce se zabývá zkoumáním derivatizační reakce obtížně ionizovatelných komplexů komplexy rhenia s 1,2-dihydroxybenzem a 2,3-dihydroxytoluenem a strukturní analýzou produktů. Struktura a fragmentační mechanismy připravených derivátů byly zkoumány pomocí kolizně indukované disociace (CID). Teorie funkcionálu hustoty (DFT) byla použita pro predikci štěpených vazeb při fragmentaci na základě prodloužení vazeb během ionizace a pro popis struktury připravených komplexů.Mass spectrometry with electrospray ionization is an excellent method for structural analysis of coordination compounds with outstanding sensitivity and selectivity. However, it fails to detect some low-polar rhenium complexes. This master thesis describes derivatization method of non-ionizable rhenium complexes with 1,2-dihydroxybenzene and 2,3- dihydroxytoluenene. Fragmentation mechanisms and structure of prepared complexes was studied using high resolution mass spectrometry and collision-induced dissociation (CID). Furthermore, density functional theory (DFT) computational method was used for prediction of bond cleavage based on bond lengthening.Katedra analytické chemieDepartment of Analytical ChemistryPřírodovědecká fakultaFaculty of Scienc

Bisphenol A in water ecosystem

Tato diplomová práce se zabývá problematikou Bisfenolu A, zejména jeho vlivem na vodní ekosystém. V práci jsou přehledně shrnuty informace o jeho vlastnostech, výrobě a současném využití. Byl zde popsán jeho škodlivý dopad na životní prostředí, především na vodní ekosystém, a také na lidský organismus. V rámci vodního prostředí byly popsány také způsoby jeho degradace. Součástí práce je shrnutí možností stanovení Bisfenolu A ve vzorcích vody. V experimentální části je porovnána metoda plynové chromatografie s hmotnostní detekcí (GC/TOF-MS) a metoda dvoudimenzionální plynové chromatografie s hmotnostní detekcí (GCxGC/TOF-MS). Vlastnímu analytickému stanovení předchází izolace analytu ze vzorku vody metodou extrakce tuhou fází (SPE) s použitím kolonek SupelcleanTM ENVITM – 18 a derivatizace použitím silylačního činidla N,O-bis(trimethylsilyl)trifluoroacetamidu (BSTFA). Výsledkem této práce je analýza série reálných vzorků z Čistírny odpadních vod Brno Modřice a Luhačovice metodou dvoudimenzionální plynové chromatografie s hmotnostní detekcí (GCxGC/TOF-MS).This diploma thesis deals with Bisphenol A, especially with its impact on the aquatic ecosystem. Information about its properties, production and current use are summarized here. Its harmful impact on the environment, especially on the aquatic ecosystem and the human body is characterized. Also the methods of its degradation within the aquatic environment have been described. A summary of the options of a determination of Bisphenol A in water samples is incorporated and the method of gas chromatography with mass spectrometry (GC/TOF MS) and comprehensive two-dimensional gas chromatography with mass spectrometry (GCxGC/TOF-MS) is compared in the experimental part. Analytical determination precedes the isolation of the analyte from the water samples by solid phase extraction (SPE) using SupelcleanTM ENVITM - 18 and derivatization using the silylation reagent, N,O-bis(trimethylsilyl)trifluoroacetamide (BSTFA). The result of this work is the analysis of a series of real samples from wastewater treatment plants Brno Modřice and Luhačovice by a two-dimensional gas chromatography with mass spectrometry (GCxGC/TOF-MS).

Cycling of mercury and mercury species in the environment

Tato práce se zabývá osudem rtuti v životním prostředí. Shrnuje informace o vlastnostech rtuti a jejích sloučeninách, o výskytu rtuti v atmosféře, vodě, půdě a sedimentech. Pojednává o jednotlivých vstupech rtuti do životního prostředí, jak antropogenních tak přírodních a sleduje transport rtuti mezi jednotlivými složkami životního prostředí. Část práce je věnována akumulaci rtuti a jejích sloučenin v rostlinách a organismech. Poukazuje na toxicitu rtuti a jejích jednotlivých forem, její účinek na lidský organismus. V poslední kapitole jsou shrnuty a popsány nejběžnější instrumentální metody používané pro stanovení rtuti a jejích spécií.This bachelor’s thesis deals with the role of mercury in an environment. It summarizes informations about properties of mercury and its species. The thesis is engaged in the presence of mercury in atmosphere, water, soil and sediments. It deals with individual mercury intakes into the environment, anthropogenic or natural, and it follows transport of mercury between individual components of environment. Part of this thesis is given to the accumulation of mercury and mercury species into plants and organisms. It points out the toxicity of mercury, mercury species, and their effect to human organism. In the last chapter there is a resume and description of the instrumantal methods, which are commonly used for determination mercury and its compounds.

Production of biogenic amines in double moulded cheese

Na výrobu dvouplísňových sýrů se využívají bakterie mléčného kvašení a to jak ve formě nestartující mléčné kultury, tak i ve formě startovací nebo doplňkové kultury. Převažujícími mikroorganismy zastoupených v těchto kulturách jsou bakterie rodu Lactobacillus spp. a Enterococcus spp. Nejenom, že nás tyto bakterie zajímají z hlediska jejich schopnosti koagulace, proteolytické schopnosti, probiotické funkce, rezistence na antibiotika, ale zajímají nás zvláště z hlediska jejich dekarboxylační schopnosti. Tyto bakterie obsahují dekrboxylační enzymy, které můžou dekarboxylovat uvolněné aminokyseliny vznikající při proteolýze v průběhu procesu výroby a zrání sýru. Výsledkem dekarboxylační aktivity je vznik biogenních aminů. Biogenní aminy se vyskytují prakticky ve všech potravinách jako běžné produkty metabolismu. Jejich větší množství se vyskytuje ve fermentovaných výrobcích (sýry), kde vznikají právě mikrobiální činností. Mezi typické zástupce biogenních aminů, které se vyskytují u dvouplísňových sýrů (Sedlčanský Vltavín, Bresse bleu) a modrých sýrů (Bleu des Causses, Bleu d'Auvergne) se řadí zejména kadaverin, putrescin, tyramin, 2 fenylethylamin a v mnohem menším množství také histamin, spermidin a spermin. Na stanovení BA se využívá vysokotlaká kapalinová chromatografie s reverzní fází (PR HPLC) s využitím jednoduché přímé derivatizace pomocí dansylchloridu a detekcí pomocí UV VIS detektoru.For production of double moulded chesses are used lactic acid bacteria, which can be present in a form of non-starter lactic acid bacteria or as starter or adjunct culture. Genera Lactobacillus spp. and Enterococcus spp. are prevalent microorganisms present in these cultures. Of course, these microorganisms are for us interesting because of their possibility of coagulation, proteolytic possibility, probiotic function and antibiotic resistance, but especially because of their decarboxylation abilities. Bacteria contain decarboxylation enzymes, which are able to decarboxylized free amino acid, which rising at proteolysis during process of manufacturing and cheese ripening. Biogenic amines are the result of proteolytic activity. Biogenic amines occur practically in all foodstuffs as a common product of metabolic processes. BA are mainly presented in fermented food (cheeses), where rice just microbial action. Typical representatives of biogenic amines, which occurs in double moulded cheeses (Sedlčanský Vltavín, Bresse bleu) and in blue cheeses (Bleu des Causses, Bleu d'Auvergne) are cadaverine, putrescine, tyramine a 2 fenylethylamine and in much smaller amount histamine, spermidine and spermine too. On assessment concentration of BA is used high pressure liquid chromatography with reverse phase (RP HPLC) with utilizing simple direct derivatization with dansyl chloride and detection by UV VIS detector.