Method Development and validation for Determination of Nitrofuran Metabolites in Food by LC-MS/MS

Authors

  • Thongsuk Payanan Bureau of Quality and Safety of Food, Department of Medical Sciences
  • Ladda Kaewklapanyacharoen Bureau of Quality and Safety of Food, Department of Medical Sciences

Keywords:

Nitrofuran metabolites, LC-MS/MS, food

Abstract

       Method for analysis of metabolites from nitrofuran drugs (furazolidone, furaltadone, nitrofurantoin and nitrofurazone) in food which are mainly employed for the treatment of bacterial diseases in livestock was studied and developed. Nitrofuran drugs are rapidly metabolized to form 3-amino-2-oxazolidinone (AOZ), 3-amino-5-morpholinomethyl-2-oxazolodinone (AMOZ), 1-aminohydantoin (AHD) and semicarbazide (SEM) and also strongly bound to proteins in target animals. Due to their carcinogenicity, nitrofuran drugs were prohibited to use as veterinary drugs in the EU. The development of an analytical method for the simultaneous determination of four nitrofuran metabolites was developed by LC-MS/MS. Sample was digested by diluted hydrochloric acid to release the metabolites from the protein in sample and then a derivatization step was performed. Next, the nitrofuran derivatives have been extracted with ethyl acetate and then defatted with hexane. Afterwards, LC-MS/MS was employed for qualitative and quantitative analysis of these compounds. Limits of detection (LOD) were 0.1 μg/kg for AOZ and AMOZ and 0.5 μg/kg for AHD and SEM. Limit of quantitation (LOQ) were 0.3 μg/kg for AOZ and AMOZ and 1.0 μg/kg for AHD and SEM. Method linear working range was 0.3-5.0 μg/kg with the correlation coefficient ranged from 0.9978-0.9999. The accuracy of method was presented in form of % mean recovery which equals to 65-120% while method precision (0.1-15.2%) was represented with % RSD value. From the validation results, this method was fit for intended use with for the regulations legislated by the Thai Food and Drug Administration and the EU commission. In 2011-2013, the proposed method was performed in meat, offal, aquatic animals, honey, milk powder, egg powder, and flour to inspect the nitrofuran metabolites residue. From 579 samples, the residues were found in 13 samples (2.2%). In 8 aquatic animal samples, AOZ was found in range of less than 1.0 to 2.4 and SEM was found at 2.2 μg/kg. Moreover, SEM was also found in range of less than 1.0 to 3.5 μg/kg in 5 samples of milk powder, egg powder, and flour.

References

McCracken RJ, Kennedy DG. Determination of the furazolidone metabolite, 3-amino-2-oxazolidinone, in porcine tissues using liquid chromatography-thermospray mass spectrometry and the occurrence of residues in pigs produced in Northern Ireland. J Chromatogr B 1997; 691: 87-94.

Valera-Tarifa NM, Plaza-Bolanos P, Romero-Gonzalez R, Martinez-Vidal JL, Garrido-Frenich A. Determination of nitrofuran metabolites in seafood by ultra high performance liquid chromatography coupled to triple quadrupole tandem mass spectrometry. J Food Comp Anal 2013; 30(2): 86-93.

สำนักงานคณะกรรมการอาหารและยา กระทรวงสาธารณสุข. ปัญหายาตกค้างในเนื้อสัตว์และแนวทางแก้ไข. กรุงเทพฯ : โรงพิมพ์ องค์การสงเคราะห์ทหารผ่านศึก; 2545. หน้า 145-146.

ประกาศกระทรวงสาธารณสุข ฉบับที่ 151 (พ.ศ. 2536) เรื่อง กำหนดวัตถุที่ห้ามใช้ในอาหาร ราชกิจจานุเบกษา ฉบับประกาศทั่วไป เล่ม 111 ตอนพิเศษ 9ง. (ลงวันที่ 4 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2537) หน้า 107.

สำนักงานคณะกรรมการอาหารและยา กระทรวงสาธารณสุข. ประกาศสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยา เรื่อง หลักเกณฑ์ เงื่อนไขและวิธีการตรวจวิเคราะห์การปนเปื้อนสารเคมีบางชนิดในอาหารราชกิจจานุเบกษา เล่ม 120 ตอนพิเศษ 50ง (ลงวันที่ 24 เมษายน 2546) หน้า 28.

Commission Decision 2002/657/EC of implementing Council Directive 96/23/EC concerning the performance of analytical methods and the interpretation of results. Official Journal of the European Communities L 221/8. August 2002.

Council Directive 96/23/EC of on measures to monitor certain substances and residues thereof in live animals and animal products and repeating Directives 85/358/EEC and 86/469/EEC and Decision 89/187/EEC and 91/664/EEC. Official Journal of the European Communities L 125/10. April 1996.

Regulation (EC) 178/2002 of the European Parliament and of the Council of laying down the general principles and requirements of food law, establishing the European Food Safety Authority and laying down procedures in matters of food safety. Official Journal of the European Communities L 31/1. January 2002

The Rapid Alert System for Food and Feed (RASFF). Annual report 2008. Luxembourg: European Commission; 2009.

Verdon E, Couedor P, Sanders P. Multi-residue monitoring for the simultaneous determination of five nitrofurans (furazolidone, furaltadone, nitrofurazone, nitrofurantoine, nifursol) in poultry muscle tissue through the detection of their five major metabolites (AOZ, AMOZ, SEM, AHD, DNSAH) by liquid chromatography coupled to electrospray tandem mass spectrometry-in-house validation in line with Commission Decision 657/2002/EC. Anal Chim Acta 2007; 586(1-2): 336-47.

Szilagyi S, de la Calle B. Development and validation of an analytical method for the determination of semicarbazide in fresh egg and in egg powder based on the use of liquid chromatography tandem mass spectrometry. Anal Chim Acta 2006; 572: 113-20.

Chu PS, Lopez MI. Liquid chromatography-tandem mass spectrometry for the determination of protein-bound residues in shrimp dosed with nitrofurans. J Agric Food Chem 2005; 53(23): 8934-9.

Cooper KM, Elliott CT, Kennedy DG. Detection of 3-amino-2-oxazolidinone (AOZ), a tissue-bound metabolite of the nitrofuran furazolidone, in prawn tissue by enzyme immunoassay. Food Addit Contam 2004; 21(9): 841-8.

EURACHEM. The fitness for purpose of analytical method: a laboratory guide to method validation and related topics. United Kingdom: LGC (Teddington) Ltd; 1998. p. 5-24.

Fajgelj A, Ambrus A. Principles and practices of method validation. Budapest, Hungary; 1999.

Ellison SLR, Rosslein M, Williams A, editors. EURACHEM/CITAC Guide: quantifying uncertainty in analytical measurement. 2nd ed. United Kingdom: EURACHEM; 2000.

กรมวิทยาศาสตร์การแพทย์ กระทรวงสาธารณสุข. แนวทางปฏิบัติการทดสอบความถูกต้องทางเคมีโดยห้องปฏิบัติการเดียว. นนทบุรี : กรมวิทยาศาสตร์การแพทย์; 2549.

Vass M, Hruska K, Franek M. Nitrofuran antibiotics: a review on the application, prohibition and residual analysis. Vet Med 2008; 53(9): 469-500.

ธงชัย นิติรัฐสุวรรณ, วีระพร ศรีอรรคพรหม. การใช้ยาและสารเคมีในการเลี้ยงกุ้งกุลาดำในอำเภอสิเกา จังหวัดตรัง ปี 2542. ตรัง : คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีการประมง สถาบันเทคโนโลยีราชมงคล; 2543. หน้า 45.

ลิลา เรืองแป้น, สถาพร ดิเรกบุษราคม, เยาวนิตย์ ดนยดล, ยุบลรัตน์ ศรีแก้ว. ประสิทธิภาพของยารักษาโรคกุ้งกุลาดำในท้องตลาดที่ยับยั้งการเจริญของแบคทีเรียเรืองแสงและวิบริโอ. เอกสารวิชาการ ฉบับที่ 19/2540. สงขลา : สถาบันวิจัยการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำชายฝั่ง กรมประมง; 2540. หน้า 10.

Gräslund S, Karlsson K, Wongtavatchai J. Responsible use of antibiotics in shrimp farming. Aquaculture Asia Magazine 2002; 7(3): 17.

McCracken R, Hanna B, Ennis D, Cantley L, Faulkner D, Kennedy D. The occurrence of semicarbazide in the meat and shell of Bangladeshi fresh-water shrimp. Food Chem 2013; 136(3-4): 1562-7.

Downloads

Published

30-06-2015

How to Cite

1.
Payanan T, Kaewklapanyacharoen L. Method Development and validation for Determination of Nitrofuran Metabolites in Food by LC-MS/MS. ว กรมวิทย พ [internet]. 2015 Jun. 30 [cited 2026 Feb. 23];57(2):91-108. available from: https://he02.tci-thaijo.org/index.php/dmsc/article/view/242582

Issue

Section

Original Articles