32
1 Development and validation of a UPLCMS/MS method for the simultaneous 4 determination of free and conjugated Alternaria toxins in cerealbased foodstuffs 5 Walravens J 1 *, Mikula H 2 , Rychlik M 3 , Asam S 4 , Njumbe Ediage E 1 , Diana Di Mavungu J 1 , Van 6 Landschoot A 5 , Vanhaecke L 6 and De Saeger S 1 7 1 Department of Bioanalysis, Laboratory of Food Analysis, Ghent University, Harelbekestraat 8 72, 9000 Ghent, Belgium 9 2 Institute of Applied Synthetic Chemistry, Vienna University of Technology, Getreidemarkt 9, 10 1060 Vienna, Austria 11 3 BIOANALYTIK Weihenstephan, ZIEL Research Center for Nutrition and Food Sciences, 12 Technische Universität München, Alte Akademie 10, 85354 Freising, Germany 13 4 Chair of Analytical Food Chemistry, Technische Universität München, Alte Akademie 10, 14 85354 Freising, Germany 15 5 Faculty of Bioscience Engineering, Laboratory of Biochemistry and Brewing, Ghent 16 University, Valentin Vaerwyckweg 1, 9000 Ghent, Belgium 17 6 Department of Veterinary Public Health and Food Safety, Laboratory of Chemical Analysis, 18 Ghent University, Salisburylaan 133, 9820 Merelbeke, Belgium 19 *Corresponding author: email: [email protected] 20 21 © 2014. This manuscript version is made available under the CCBYNCND 4.0 license 22 http://creativecommons.org/licenses/byncnd/4.0/ 23 24 Published in: Journal of Chromatography A, 1372 (2014) 91–101 The final publication is available at Elsevier via https://dx.doi.org/10.1016/j.chroma.2014.10.083

Published in: Journal Chromatography (2014) 91–101 file6 Walravens J1*, Mikula H2, Rychlik M3, Asam S4, Njumbe Ediage E1, Diana Di Mavungu J1, Van 7 Landschoot A5, Vanhaecke L6 and

  • Upload
    others

  • View
    1

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Published in: Journal Chromatography (2014) 91–101 file6 Walravens J1*, Mikula H2, Rychlik M3, Asam S4, Njumbe Ediage E1, Diana Di Mavungu J1, Van 7 Landschoot A5, Vanhaecke L6 and

1

 1 

 2 

 3 

Development and validation of a UPLC‐MS/MS method for the simultaneous 4 

determination of free and conjugated Alternaria toxins in cereal‐based foodstuffs 5 

Walravens J1*, Mikula H2, Rychlik M3, Asam S4, Njumbe Ediage E1, Diana Di Mavungu J1, Van 6 

Landschoot A5, Vanhaecke L6 and De Saeger S1 7 

1 Department of Bioanalysis, Laboratory of Food Analysis, Ghent University, Harelbekestraat 8 

72, 9000 Ghent, Belgium 9 

2 Institute of Applied Synthetic Chemistry, Vienna University of Technology, Getreidemarkt 9, 10 

1060 Vienna, Austria 11 

3 BIOANALYTIK Weihenstephan, ZIEL Research Center for Nutrition and Food Sciences, 12 

Technische Universität München, Alte Akademie 10, 85354  Freising, Germany  13 

4 Chair of Analytical Food Chemistry, Technische Universität München, Alte Akademie 10, 14 

85354 Freising, Germany 15 

5 Faculty of Bioscience Engineering, Laboratory of Biochemistry and Brewing, Ghent 16 

University, Valentin Vaerwyckweg 1, 9000 Ghent, Belgium 17 

6 Department of Veterinary Public Health and Food Safety, Laboratory of Chemical Analysis, 18 

Ghent University,  Salisburylaan 133, 9820 Merelbeke, Belgium 19 

*Corresponding author: email: [email protected] 20 

 21 

©  2014.  This  manuscript  version  is  made  available  under  the  CC‐BY‐NC‐ND  4.0  license 22 

http://creativecommons.org/licenses/by‐nc‐nd/4.0/  23 

 24 

Published in:  

Journal of Chromatography A, 1372 (2014) 91–101 

The final publication is available at Elsevier via https://dx.doi.org/10.1016/j.chroma.2014.10.083 

Page 2: Published in: Journal Chromatography (2014) 91–101 file6 Walravens J1*, Mikula H2, Rychlik M3, Asam S4, Njumbe Ediage E1, Diana Di Mavungu J1, Van 7 Landschoot A5, Vanhaecke L6 and

2

ABSTRACT 25 

A  UPLC‐ESI+/‐‐MS/MS  method  for  the  simultaneous  determination  of  free  (alternariol, 26 

alternariol  monomethyl  ether,  altenuene,  tenuazonic  acid,  tentoxin,  altertoxin‐I)  and 27 

conjugated  (sulphates  and  glucosides  of  alternariol  and  alternariol  monomethyl  ether) 28 

Alternaria toxins in cereals and cereal products (rice, oat flakes and barley) was developed. 29 

Optimization of the sample preparation protocol was achieved through experimental design, 30 

using  full  factorial  design  for  extraction  solvent  composition  optimization  and  fractional 31 

factorial design  to  identify  the critical  factors  in  the protocol.   Subsequently,  the method, 32 

applying  isotopically  labelled  internal  standards  ([2H4]‐alternariol monomethyl  ether  and 33 

[13C6,15N]‐tenuazonic acid), was validated for several parameters such as  linearity, apparent 34 

recovery,  limit  of  detection  and  quantification,  precision, measurement  uncertainty  and 35 

specificity  (in  agreement  with  the  criteria  mentioned  in  Commission  Regulation  N° 36 

401/2006/EC  and Commission Decision N° 2002/657/EC). During  validation, quality of  the 37 

bioanalytical data was  improved by counteracting the observed heteroscedasticity through 38 

the application of weighted least squares linear regression (WLSLR). Finally, 24 commercially 39 

available cereal‐based  foodstuffs were analyzed, revealing the presence of tenuazonic acid 40 

in both rice and oat flake samples (<LOQ ‐ 68 ± 7 µg.kg‐1) and tentoxin in rice samples (<LOQ 41 

‐ 10.9 ± 2.0 µg.kg‐1).  42 

 43 

KEYWORDS:  Alternaria,  (masked)  mycotoxins,  Ultra  high  performance  liquid 44 

chromatography/tandem mass spectrometry (UPLC‐MS/MS), survey. 45 

46 

Page 3: Published in: Journal Chromatography (2014) 91–101 file6 Walravens J1*, Mikula H2, Rychlik M3, Asam S4, Njumbe Ediage E1, Diana Di Mavungu J1, Van 7 Landschoot A5, Vanhaecke L6 and

3

1. INTRODUCTION 47 

Mycotoxins are naturally occurring toxic secondary metabolites produced by fungi. The most 48 

important mycotoxin producing fungi are Aspergillus, Penicillium, Fusarium and Alternaria.1–3 49 

The fungal genus Alternaria contains numerous species that can contaminate a wide variety 50 

of crops in the field and cause post‐harvest decay of various fruits, grains, and vegetables. In 51 

addition  to  causing  economic  losses,  several  of  these  species  (of  which  A.  alternata  is 52 

regarded as the most predominant one) are able to produce a number of mycotoxins with 53 

toxic properties, including alternariol (AOH), alternariol monomethyl ether (AME), altenuene 54 

(ALT),  altertoxins  (ATX),  tenuazonic  acid  (TeA)  and  tentoxin  (TEN).  TeA  is  toxic  to  several 55 

animal species, e.g. mice, chicken and dogs. AOH, AME, ALT and ATX‐I are not acutely toxic. 56 

There are several reports on the mutagenicity and genotoxicity of AOH and AME. Also, AOH 57 

has  been  identified  as  a  topoisomerase  I  and  II  poison  which  might  contribute  to  the 58 

impairment  of  DNA  integrity  in  human  colon  carcinoma  cells.4  Natural  occurrence  of 59 

Alternaria  toxins  in  food  in European countries has been previously  reviewed by Bottalico 60 

and Logrieco5, Scott6, Ostry 4 and Fernandez‐Cruz et al.2. The highest levels of AOH and AME 61 

were found  in  lentils, oilseeds, tomato paste, followed by fruit and vegetable  juices, wines, 62 

cereals  and  vegetables  (tomatoes  and  carrots).  The  highest  concentration  of  TeA  was 63 

reported for cereals, followed by commercial beers7. Recent data (Call for scientific data on 64 

mycotoxins, EFSA, 2010) demonstrated that AOH, AME and TeA mainly occur in cereal (oats, 65 

rice, barley and wheat),  in tomato  (products),  in  fruit and vegetable  juices,  in wines  (AOH, 66 

AME) and  in beer  (TeA).8 Maximum  levels of Alternaria mycotoxins  reported  in marketed 67 

products were  in  the  range of 1‐103  μg.kg‐1, whereas higher  levels were  found  in  samples 68 

visibly  infected  by  Alternaria  rot,  i.e.  in  products  obviously  not  suitable  for  human 69 

consumption.4 70 

Page 4: Published in: Journal Chromatography (2014) 91–101 file6 Walravens J1*, Mikula H2, Rychlik M3, Asam S4, Njumbe Ediage E1, Diana Di Mavungu J1, Van 7 Landschoot A5, Vanhaecke L6 and

4

There  are  currently  no  guideline  limits  set  for  Alternaria  mycotoxins  by  regulatory 71 

authorities. At the request of the European Commission, The European Food Safety Agency 72 

(EFSA) provided a scientific opinion on the risks for animal and public health related to the 73 

presence  of  Alternaria  toxins  in  feed  and  food.8  Risk  assessment  results  proved  to  be 74 

inconclusive  due  to  limited  representatitive  occurrence  and  toxicity  data.  Nevertheless, 75 

application of the threshold of toxicological concern (TTC) approach9–11 indicated that there 76 

might be  a possible  risk  for human health  related  to  the presence of Alternaria  toxins  in 77 

foodstuffs.8 Additionally, mycotoxins can as other xenobiotics partly be metabolised, e.g. the 78 

formation  of  conjugated  toxins  in  living  plants.12,13  In  a  recent  definition,  for  structurally 79 

altered mycotoxins  the  term  “modified”  has  been  suggested with  reserving  the historical 80 

term "masked" mycotoxins to conjugates generated by plants 14.  In the  latter,   the toxin  is 81 

usually  bound  to  a more  polar  substance  such  as  glucose,  and  these  compounds  are  of 82 

concern  as  it  has  been  shown  that  they  are  able  to  release  their  native  precursors  after 83 

enzymatic hydrolysis  in the digestive tract of organisms (zearalenone‐4‐sulphate (ZEN4S) to 84 

zearalenone  (ZEN)  in  swine15). Historically,  they  are  referred  to  be  “masked” mycotoxins 85 

because  they  have  the  ability  to  escape  established  analytical  methods  due  to  both 86 

differences  in  polarity  between  the  native  precursors  and  their  metabolites  and  the 87 

unavailability of reference standards, and their alledged contribution to the total mycotoxin 88 

content.14  In the  last 2 decades, several conjugated metabolites, such as deoxynivalenol‐3‐89 

glucoside  (DON3G)  and  ZEN4S, were  determined  in  various  cereals  and  plants12,16–18,  and 90 

these observations have marked  a  shift  towards multi‐mycotoxin methods  in which  toxin 91 

conjugates are also  included  [19, 20]. With  regards  to Alternaria  toxins, Ostry4 stated  that 92 

the occurrence of glucoside conjugates of AOH and AME in foodstuffs is a distinct possibility. 93 

Page 5: Published in: Journal Chromatography (2014) 91–101 file6 Walravens J1*, Mikula H2, Rychlik M3, Asam S4, Njumbe Ediage E1, Diana Di Mavungu J1, Van 7 Landschoot A5, Vanhaecke L6 and

5

Therefore, it is of paramount importance to develop analytical methodologies to detect and 94 

quantify these “masked” conjugates in various matrices.  95 

In  this  research article,  the development and validation of  reliable,  sensitive and  selective 96 

UPLC‐ESI‐MS/MS  methods  for  the  simultaneous  determination  of  free  and  conjugated 97 

Alternaria  toxins  in cereals and cereal based  foodstuffs  (rice, oats and barley)  is  reported.  98 

Additionally,  the  occurrence  of  these  (masked)  toxins  was  assessed  in  a  number  of 99 

commercially available rice and oat flakes samples. To the best of our knowledge, this is the 100 

first  analytical methodology  aiming  at  the  detection  and  quantification  of  both  free  and 101 

conjugated (sulphates and glucosides of AOH and AME) Alternaria toxins in any food matrix 102 

whatsoever.  103 

 104 

2. MATERIALS AND METHODS 105 

2.1 Reagents and chemicals 106 

AOH (1 mg, solid standard) was supplied by Fermentek (Jerusalem, Israel) and dissolved in 1 107 

mL  of  methanol:dimethylformamide  (60:40,  v/v).  Certified  reference  standards  of  AME 108 

(100.6 µg, dried down), TeA  (100.0 µg, dried down) and TEN  (102.0 µg, dried down) were 109 

purchased  from  Biopure  Referenzsubstanzen  GmbH  (Tulln,  Austria).  TeA  and  TEN  were 110 

reconstituted  in  1  mL  of  acetonitrile,  whereas  AME  was  reconstituted  in  1  mL  of 111 

methanol:dimethylformamide  (60:40,  v/v).  ALT  (1 mg.mL‐1,  in methanol)  was  purchased 112 

from  the  Institut  für Organische Chemie  (KIT, Karlsruher  Institut  für Technologie), whereas 113 

ATX‐I  (200 µg.mL‐1,  in acetonitrile) was kindly provided by Dr. Michele Solfrizzo  (ISPA‐CNR, 114 

Bari,  Italy). Reference  standards of conjugated Alternaria  toxins  (AOH‐3‐sulphate  [AOH3S], 115 

AOH‐3‐glucoside  [AOH3G],  AME‐3‐glucoside  [AME3G],  AME‐3‐sulphate  [AME3S])  were 116 

synthesized  and  provided  by  the  Institute  of  Applied  Synthetic  Chemistry  (University  of 117 

Page 6: Published in: Journal Chromatography (2014) 91–101 file6 Walravens J1*, Mikula H2, Rychlik M3, Asam S4, Njumbe Ediage E1, Diana Di Mavungu J1, Van 7 Landschoot A5, Vanhaecke L6 and

6

Technology, Vienna, Austria). Stock solutions of AOH3S (1 mg.mL‐1) and AME3S (1 mg.mL‐1) 118 

were prepared  in methanol, whereas stock solutions of AOH3G  (1 mg.mL‐1) and AME3G  (1 119 

mg.mL‐1) were prepared  in acetonitrile. Stock  solutions  in acetonitrile were  stored at 4°C, 120 

whereas  stock  solutions  in  other  solvents were  stored  at  ‐18°C.  The  isotopically  labeled 121 

internal standards [2H4]‐AME and [13C6,15N]‐TeA were synthesized and provided by the Chair 122 

of Analytical Food Chemistry  (Technische Universität München  (TUM), Freising, Germany). 123 

Stock solutions of 40 µg.mL‐1 were prepared in methanol and stored at ‐18 °C. 124 

Working  solutions of  TEN,  TeA, ATX‐I, AOH3G  and AME3G  (10 µg.mL‐1) were prepared  in 125 

acetontrile and  stored at 4  °C; whereas working  solutions of AOH, AME, ALT, AOH3S and 126 

AME3S were prepared in methanol and stored at ‐18 °C. All working solutions were renewed 127 

monthly. Working  solutions  of  [2H4]‐AME  and  [13C6,15N]‐TeA  (1  µg.ml‐1) were  prepared  in 128 

methanol and stored at ‐18 °C. 129 

Water was obtained from a Milli‐Q® SP Reagent water system from Millipore Corp. (Brussels, 130 

Belgium). Methanol  and  acetonitrile  (both  absolute,  LC‐MS  grade)  and  glacial  acetic  acid 131 

(ULC/MS)  were  purchased  from  BioSolve  BV  (Valkenswaard,  The  Netherlands),  whereas 132 

methanol, acetonitrile and n‐hexane (all HiPerSolv Chromanorm HPLC grade) were obtained 133 

from VWR International (Zaventem, Belgium). Acetic acid (glacial, 100%), ammonium acetate 134 

and ammonium carbonate were supplied by Merck (Darmstadt, Germany). Acetone (99.5+% 135 

for analysis) was purchased from Acros Organics (Geel, Belgium). Disinfectol® (denaturated 136 

ethanol with 5% ether) was supplied from Chem‐Lab NV (Zedelgem, Belgium). 137 

2.2 Synthesis of masked Alternaria mycotoxins: sulfates and glucosides of AOH and AME 138 

Following the procedure recently reported by Mikula et al.21, sulfates and glucosides of AOH 139 

and AME were prepared by total synthesis. Starting from commercially available compounds, 140 

the  synthetic  intermediates  alternariol‐7,9‐dimethyl  ether  (ADME)  and  alternariol‐7,9‐141 

Page 7: Published in: Journal Chromatography (2014) 91–101 file6 Walravens J1*, Mikula H2, Rychlik M3, Asam S4, Njumbe Ediage E1, Diana Di Mavungu J1, Van 7 Landschoot A5, Vanhaecke L6 and

7

dibenzyl ether (ADBE) were obtained applying palladium‐catalyzed C‐H‐activation as key step 142 

(Figure 1a). Furthermore, the mono‐silylated AOH derivative ASE was prepared by silylation 143 

and subsequent demethylation of ADME. Glucosylation of all  intermediates was performed 144 

using Königs‐Knorr conditions (Aceto‐bromo‐α,D‐glucose, Ag2O) followed by deprotection of 145 

acetyl,  benzyl  and/or  silyl  groups,  respectively,  to  afford  the  desired  conjugates  AOH‐9‐146 

glucoside, AOH‐3‐glucoside and AME‐3‐glucoside  (Figure 1b). Sulfation of ADME and ADBE 147 

using the sulfuryl  imidazolium salt SIS  followed by deprotection of benzyl groups or the 7‐148 

methyl group, respectively, and subsequent cleavage of the 2,2,2‐trichoroethyl group of the 149 

sulfate moiety led to the successful preparation of AOH‐3‐sulfate and AME‐3‐sulfate (Figure 150 

1c), both as ammonium salts. All compounds were obtained in milligram quantities as white 151 

solids, characterized by NMR spectroscopy and HPLC and stored under argon at  20°C. 152 

2.3.  Synthesis of  labeled  alternariol monomethyl  ether  ([2H4]‐AME)  and  tenuazonic  acid 153 

([13C6,15N]‐TeA). 154 

Deuterium‐labeled  AME  was  synthesized  by  palladium‐catalyzed  protium‐deuterium 155 

exchange  from  the unlabeled  toxin. After  stirring an aliquot of AME  in a mixture of  [2H8]‐156 

dioxane and deuterium oxide  for 4 days at 160 °C  in the presence of palladium on barium 157 

sulfate, a mixture of  isotopologues [2H3‐7]‐AME was recovered, of which [2H4]‐AME was the 158 

predominant  form  (59 %).  Further  details  about  the  synthesis  and  the  nuclear magnetic 159 

resonance  spectroscopic and mass  spectrometric  characterization of  the  internal  standard 160 

can be found elsewhere.22  161 

The  internal  standard  [13C6,15N]‐TeA  was  synthesized  from  [13C6,

15N]‐isoleucine  by 162 

Dieckmann  intramolecular cyclization after acetoacetylation with diketene. This  three‐step 163 

synthesis  involved  the  preparation  of  the  methyl  ester  of  [13C6,15N]‐isoleucine  with 164 

thionylchloride in methanol, the subsequent N‐acetoacetylation of the protected amino acid 165 

Page 8: Published in: Journal Chromatography (2014) 91–101 file6 Walravens J1*, Mikula H2, Rychlik M3, Asam S4, Njumbe Ediage E1, Diana Di Mavungu J1, Van 7 Landschoot A5, Vanhaecke L6 and

8

with the diketene‐releasing reagent 2,2,6‐trimethyl‐4H‐1,3‐dioxin‐4‐one  in toluene, and the 166 

Dieckmann  intramolecular cyclization with sodium methoxide  in methanol  to yield  labeled 167 

TeA together with its 5R epimer. Further details about the synthesis and the characterization 168 

of the internal standard can be found elsewhere.23  169 

2.4 LC‐MS/MS methodology 170 

Analysis was performed on a Waters Acquity UPLC ‐ Quattro Premier XE mass spectrometer 171 

(Waters, Milford, MA, USA), equipped with MassLynx and QuanLynx® version 4.1. software 172 

(Micromass, Manchester, UK) for data acquisition and processing.  173 

Chromatographic separation was achieved using an Acquity UPLC HSS T3 (1.8 µm, 2.1 x 100 174 

mm) column (Waters, Milford, MA, USA). Column and autosampler temperature were set at 175 

35°C and 10°C, respectively. A mobile phase consisting of eluents A [ultrapure water/acetic 176 

acid  (99:1, v/v)] and B  [acetonitrile/acetic acid  (99:1,  v/v)] was used at a  flow  rate of 0.4 177 

ml.min‐1.  A  gradient  elution  was  applied  as  follows:  95%  mobile  phase  A  for  0.5  min, 178 

followed by a linear increase from 31 to 38% mobile phase B between 0.6 and 4.25 min. An 179 

isocratic phase of 90% mobile phase B was initiated at 4.35 min and maintained for 0.85 min, 180 

after which column reequilibration took place, resulting in a total run time of 7 min.  181 

In order to achieve optimal sensitivity and selectivity of the MS conditions, data acquisition 182 

was performed applying multiple reaction monitoring (MRM) with an optimized dwell time 183 

(0.07  to  0.25  s).  For  each  target  analyte,  two  precursor  to  product  ion  transitions were 184 

determined.  In  accordance with  Commision  Decision  (EC)  N°  657/2002,  laying  down  the 185 

performance criteria of analytical methods, the use of two transitions allows determination 186 

of the ratio between these two transitions (relative  ion  intensity). This ratio, together with 187 

the  relative  retention  time  and  signal‐to‐noise  ratio  (S/N),  allows  the  confirmation of  the 188 

identity of  the detected compound.23 MS/MS  instrumental parameters were optimized via 189 

Page 9: Published in: Journal Chromatography (2014) 91–101 file6 Walravens J1*, Mikula H2, Rychlik M3, Asam S4, Njumbe Ediage E1, Diana Di Mavungu J1, Van 7 Landschoot A5, Vanhaecke L6 and

9

direct  infusion  (flow  rate  of  10  µL.min‐1)  of  a  tune  solution  (10  ng.µL‐1  of  each  analyte, 190 

dissolved  in methanol/ultrapure water (50/50; v/v, 0.1% formic acid). MRM transitions, the 191 

optimum cone voltages and collision energies selected for each transition are given in Table 192 

1,  as  well  as  the  indicative  retention  times  on  the  column.  The  first  transition,  which 193 

corresponds to the most abundant product ion was used for quantification, and the second 194 

one for confirmation purposes.  195 

The  mass  spectrometer  was  operated  both  in  the  positive  (ESI+)  and  negative  (ESI‐) 196 

electrospray ionization mode. Instrumental parameters were set as follows: ESI source block 197 

and desolvation  temperatures: 125 and 350°C,  respectively; capillary voltage: 3.2 kV  (ESI+) 198 

and  2,95  kV  (ESI‐);  argon  collision  gas  pressure:  9.1E‐3  bar;  cone  nitrogen  gas  flow  and 199 

desolvation gas flow: 50 and 800 L.h‐1, respectively.  200 

2.5. Collection of samples of commercial foodstuffs 201 

A total of 24 commercially available cereal based  food products  (rice, n=16 and oat  flakes, 202 

n=8) were obtained from several supermarkets in Belgium between February and July 2013. 203 

In accordance with Commission Regulation  (EC) N° 2006/401,  laying down  the method of 204 

sampling for the official control of the maximum levels established for aflatoxins, ochratoxin 205 

A and Fusarium  toxins  in cereals and cereal products,  the weight of  the aggregate sample 206 

(which represents the combined total of all the incremental samples) at retail stage must be 207 

at  least 1 kg.24 Therefore,  in this case, several retail units were combined to obtain a total 208 

sample  size  of  at  least  1  kg.  After  thorough  homogenization  and  grinding,  a  2,5000g  (± 209 

0,0025) laboratory sample was stored (4°C) until further analysis. 210 

2.6. Sample preparation and extraction methodology 211 

Rice,  oat  flakes  and  barley  samples were  thoroughly  ground  using  the M20‐grinder  (Ika 212 

Werke, Staufen, Germany). After each milling step, the device was thoroughly cleaned and 213 

Page 10: Published in: Journal Chromatography (2014) 91–101 file6 Walravens J1*, Mikula H2, Rychlik M3, Asam S4, Njumbe Ediage E1, Diana Di Mavungu J1, Van 7 Landschoot A5, Vanhaecke L6 and

10

decontaminated using water, soap and disinfectol. Before weighing, the ground material was 214 

vigorously homogenized. 215 

Homogenized sample  (2,5000g ± 0,0025) was spiked with  labeled  internal standards  [2H4]‐216 

AME and [13C6,15N]‐TeA at concentrations of 12 µg.kg‐1 and 8 µg.kg‐1, respectively. After 20 217 

sec  of  vortex mixing,  the  samples  were  allowed  to  equilibrate  in  the  dark  for  15 min. 218 

Samples  were  extracted  for  60  min  with  10  mL  of  extraction  solvent 219 

(acetonitrile/water/acetic acid [79/19.5/1.5, v/v/v]), combined with a hexane defatting step 220 

using  an  Agitelec  overhead  shaker  (J.  Toulemonde &  Cie,  Paris,  France).  Sample  extracts 221 

were  centrifuged  (12  min,  3000g)  and  after  removal  of  the  upper  hexane  layer,  the 222 

supernatant  was  filtered  through  a  paper  filter  (MN  617,  Ø  110mm,  Machery  Nagel, 223 

Germany).  Subsequently,  the  filtrate was  evaporated  to  dryness  under  a  gentle  nitrogen 224 

stream at 40°C using an evaporator module (Grant Instruments Ltd, Cambridge, UK). Finally, 225 

the residue was redissolved in 100 μL of injection solvent, consisting of mobile phase A and 226 

mobile  phase  B  (70/30,  v/v),  vigorously  vortexed  and  subjected  to  ultracentrifugation 227 

(Ultrafree®‐MC centrifugal device; Millipore, Bedford, MA, USA) for 10 min at 10000g prior 228 

to  LC‐MS/MS  analysis.  An  LC‐MS/MS  chromatogram  of  a  spiked  (40  µg.kg‐1)  oat  flakes 229 

sample is shown in Figure 2.  230 

2.7. Method validation 231 

Due to the unavailability of certified reference material, optimization and validation of the 232 

multi‐mycotoxin analytical methods for cereal (barley) and cereal products (rice, oat flakes) 233 

were performed using spiked blank samples. Performance criteria that were  in compliance 234 

with Commission Decision  (EC) N° 2002/657 and Commission Regulation  (EC) N° 401/2006 235 

were  assessed  for  the  following  validation  parameters:  specificity,  linearity,  limit  of 236 

detection  (LOD),  limit  of  quantification  (LOQ),  apparent  recovery,  repeatability  (intraday 237 

Page 11: Published in: Journal Chromatography (2014) 91–101 file6 Walravens J1*, Mikula H2, Rychlik M3, Asam S4, Njumbe Ediage E1, Diana Di Mavungu J1, Van 7 Landschoot A5, Vanhaecke L6 and

11

precision; RSDr), reproducibility (intermediate precision; RSDR) and expanded measurement 238 

uncertainty.24,25    Limit  of  detection  (LOD)  and  limit  of  quantification  (LOQ) were  assessed 239 

according to ICH harmonized guidelines [26]. All validation parameters were calculated using 240 

the response which is calculated as the ratio of the peak area of the analyte to the peak area 241 

of  the  isotopically  labeled  internal  standards  ([13C6,15N]‐TeA  was  used  for  AOH3G,  ALT, 242 

AME3G, TeA, ATX‐I, AOH, TEN and AME3S, whereas [2H4]‐AME was used for AME). 243 

2.7.1. Specificity, matrix effect, linearity, LOD and LOQ 244 

For every matrix, specificity and selectivity were tested by the analysis of 10 representative 245 

blank samples and 3 blank samples fortified with chemically related compounds (fumonisin 246 

B1 and deoxynivalenol at 100 µg.kg‐1, and ochratoxin A and aflatoxin B1 at 20 µg.kg‐1).  247 

Matrix  effects  were  assessed  according  to  Sulyok  et  al.17:  for  each  analyte  in  each 248 

investigated matrix,  calibration  curves  in  neat  solvent  were  constructed  by  plotting  the 249 

signal  intensity versus the analyte concentration. Likewise, signal  intensities obtained  from 250 

spiking the samples before and after extraction were plotted against the actual spiking levels. 251 

Subsequently,  using  the  slopes  of  the  resulting  functions,  the  efficiency  of  the  extraction 252 

step  (EE)  and  the  signal  suppression/enhancement  (SSE)  due  to  matrix  effects  were 253 

calculated. 254 

Linearity was  evaluated  using matrix matched  calibration  (MMC)  curves,  by  spiking  blank 255 

samples at six concentration  levels (5, 10, 20, 40, 60 and 80 µg.kg‐1) for the three different 256 

matrices. In addition to the commonly reported regression coefficients (R2), a lack‐of‐fit test 257 

(IBM SPSS 21) was also performed to assess the adequacy of the linear model. Furthermore, 258 

it  is  recognized  that  the  condition  of  equal  variances,  termed  homoscedasticity 259 

(homogeneity  of  variance),  should  be  tested  in  any  linear  regression  analysis. When  the 260 

assumption  of  homoscedasticity  is  not  met  for  analytical  data,  an  effective  way  to 261 

Page 12: Published in: Journal Chromatography (2014) 91–101 file6 Walravens J1*, Mikula H2, Rychlik M3, Asam S4, Njumbe Ediage E1, Diana Di Mavungu J1, Van 7 Landschoot A5, Vanhaecke L6 and

12

counteract the greater influence of the greater concentrations on the fitted regression line is 262 

to use weighted least squares linear regression (WLSLR).27–29 263 

LOD and LOQ were determined using MMC curves (in triplicate), by spiking blank samples at 264 

8 concentrations  levels (0.1 to 10 µg.kg‐1) for each  investigated matrix. For every analyte  in 265 

each matrix, the standard error of the y‐intercept, as well as the slope of the corresponding 266 

calibration curve (lower level equals concentration for which S/N ≥ 3 for both product ions, 267 

and upper concentration  level equals 10 µg.kg‐1) were calculated using  the  linest  function 268 

(Microsoft Excel 2010). LOD equaled the concentration corresponding to the blank response 269 

plus  three  times  the standard error of  the y‐intercept, whereas LOQ equals  two  times  the 270 

LOD value.  271 

2.7.2 Apparent recovery, repeatability, reproducibility and measurement uncertainty 272 

Apparent  recovery,  repeatability,  intermediate  precision  and  expanded  measurement 273 

uncertainty  were  all  calculated  from  a  combined  sample  plan,  which  comprised  of  the 274 

analysis of blank samples of each matrix spiked in triplicate with the different mycotoxins at 275 

concentration levels of 5, 40 and 80 µg.kg‐1 on three consecutive days.  276 

The apparent recovery was determined using MMC curves (six concentration levels, 5 to 80 277 

µg.kg‐1).  The measured  concentration  of  the  spiked  blank  samples  (for  each matrix) was 278 

determined by plotting  the observed  signal  (expressed as  the  relative peak area)  into  the 279 

corresponding  MMC  curves.  IUPAC  defines  the  apparent  recovery  as  the  ratio  of  the 280 

predicted  value obtained  from  the MMC  curves divided by  the  actual/theoretical  value.17 281 

Repeatability  (RSDr)  and  intermediate  precision  (RSDR)  relative  standard  deviations were 282 

calculated using one‐way analysis of variance (ANOVA).  283 

The  combined  standard  uncertainty  (uc)  is  an  estimated  standard  deviation  equal  to  the 284 

positive  square  root  of  the  total  variance  obtained  by  combining  the  intralaboratory 285 

Page 13: Published in: Journal Chromatography (2014) 91–101 file6 Walravens J1*, Mikula H2, Rychlik M3, Asam S4, Njumbe Ediage E1, Diana Di Mavungu J1, Van 7 Landschoot A5, Vanhaecke L6 and

13

reproducibility  (RSDR)  and  the  bias  of  the  analytical  method,  which  consists  of  the 286 

uncertainty  associated with  the purity of  the  standards  (U[Cref]),  the  accuracy of  the bias 287 

(Sbias)  and  the  root  mean  square  of  the  bias  (RMSbias).  The  expanded  measurement 288 

uncertainty (U) is obtained by multiplying uc by a coverage factor of 2, which gives a level of 289 

confidence of approximately 95%.  290 

2.8. Statistical analysis 291 

Data processing and calculations were performed using Microsoft Office Excel 2010 and IBM 292 

SPSS Statistics 21.  293 

 294 

3. RESULTS AND DISCUSSION 295 

3.1. Optimization of the MS/MS conditions 296 

MS/MS instrumental parameters were optimized via direct infusion (flow rate of 10 µl.min‐1) 297 

of a tune solution (10 ng.µL‐1 of each analyte) in the inlet of the mass spectrometer. During 298 

30s, both in positive and negative ionization mode, a diagnostic MS spectrum was obtained, 299 

from which a precursor  ion  for each analyte was  selected. After optimization of  the  cone 300 

voltage,  the precursor  ion  for each analyte was mass‐selected by  the  first quadrupole and 301 

subjected  to  collision‐induced  dissociation  (CID)  by  applying  different  collision  energies, 302 

yielding  a product  ion mass  spectrum.  To  ensure high  specificity  and  selectivity,  for  each 303 

analyte, two product ions were selected and inserted in the final MS method. The optimized 304 

parameters for every analyte (ionization mode, cone voltage, collision energy, precursor and 305 

product ions) are shown in Table 1. Generally, it is recognized that operating in the negative 306 

electrospray  ionization mode  (ESI‐)  leads to  lower signal  intensity, but  is also  less prone to 307 

matrix  interferences,  yielding  a  lower background  signal  in  sample matrix.  ESI‐ mode was 308 

selected  for all but one of  the Alternaria  toxins present  in  the LC‐MS/MS method.22,23,30–32  309 

Page 14: Published in: Journal Chromatography (2014) 91–101 file6 Walravens J1*, Mikula H2, Rychlik M3, Asam S4, Njumbe Ediage E1, Diana Di Mavungu J1, Van 7 Landschoot A5, Vanhaecke L6 and

14

However,  for  ALT,  ESI+  mode  was  selected,  because  CID  in  ESI‐  mode  did  not  yield  a 310 

satisfactory product ion mass spectrum.   311 

3.2. Optimization of the LC conditions 312 

Optimization of the LC conditions aimed at both retention and separation of 10 analytes in a 313 

fast chromatographic run. Due to differences  in polarity of  the analytes, the selection of a 314 

suitable  stationary  phase was  imperative.  For  all  analytes,  preliminary  experiments with 315 

various gradient elution programmes of ultrapure water and MeOH or ACN pointed out that 316 

ACN  led  to  narrower  peak  shapes  compared with MeOH.29  The  performance  of  1  HPLC 317 

(Zorbax Eclips XDB‐C18  [3,5 µm, 2.1x100 mm]) and 2 UPLC  (Acquity UPLC HSS T3  [1.8 µm, 318 

2.1x100 mm]; UPLC BEH C18 [1.7 µm, 2.1x100 mm]) chromatographic columns was assessed. 319 

As  previously  shown19,  the  Eclips  XDB‐C18  column  column  proved  to  be  suitable  for  the 320 

simultaneous  determination  of  the  polar  conjugates  and  less  polar  mycotoxins. 321 

Chromatographic separation was achieved in an analytical run of 14 minutes. However, UPLC, 322 

which is characterized by column packing material with sub 2 micron particle size, leads to a 323 

significant  increase  in  speed,  resolution  and  sensitivity  as  compared  to HPLC.  Indeed,  for 324 

both  UPLC  columns,  chromatographic  separation  was  achieved  in  less  than  10 minutes. 325 

Furthermore,  an  improved  peak  shape  for  TeA  was  observed  with  the  HSS  T3  column, 326 

making this the column of choice for further optimization.29 Ten mobile phase modifiers (no 327 

modifier; formic acid (FA) (0.1‐0.3%); acetic acid (AA) (0.5‐1%); 0.1% FA/ammonium formate 328 

(2mM‐5mM);  0.5%  AA/  ammonium  acetate  (2mM);  1%  AA/ammonium  acetate  (5mM); 329 

ammonium  hydrogen  carbonate  (5mM)) were  tested  in  triplicate.  In  the  absence  of  any 330 

modifier, the highest absolute intensity for the majority of analytes (especially the sulphates) 331 

was observed, but the resulting pH (close to neutral) led to an impaired peak shape for TeA. 332 

For  all  analytes,  average  overall  results  (intensity,  peak  shape) were  satisfactory with  1% 333 

Page 15: Published in: Journal Chromatography (2014) 91–101 file6 Walravens J1*, Mikula H2, Rychlik M3, Asam S4, Njumbe Ediage E1, Diana Di Mavungu J1, Van 7 Landschoot A5, Vanhaecke L6 and

15

glacial  acetic  acid  (pH  2.9)  as  a  modifier.  A  flow  rate  of  0.400  ml.min‐1  and  a  column 334 

temperature maintained at 35°C resulted  in retention times ranging  from 1.81  (AOH3G) to 335 

5.25 min (AME). Finally, to  increase the sensitivity and selectivity of the MS conditions, the 336 

MRM  method  was  ultimately  divided  into  6  data  acquisition  windows  (based  on  these 337 

retention times), and the dwell time for each window was optimized (0.07 to 0.25 s).  338 

3.3. Optimization of the sample preparation 339 

Starting  from  an  in‐house  developed  sample  preparation  and  extraction methodology19, 340 

design of experiments (DOE) was applied for optimization of the sample preparation for rice 341 

and  oat  flakes matrices.  The  intuitive  approach  (Changing  one  separate  factor  at  a  time, 342 

COST)  to experimental work often does not  lead  to  the  real optimum, and gives different 343 

implications with different starting points. The solution  is to construct a carefully prepared 344 

set of representative experiments, in which all relevant factors are simultaneously varied. In 345 

contrast  with  COST,  DOE  enables  the  scientist  to  deal  with  factor  interactions  and 346 

differentiate  between  systematic  (real  effects)  and  unsystematic  (noise)  variability. 347 

Furthermore, DOE allows an interpretation of the results through the generation of response 348 

contour plots (MODDE® software).31  349 

In a first phase, for both matrices, the extraction solvent composition was optimized using a 350 

three‐level full factorial design (33) with three factors, i.e. type of organic solvent (methanol, 351 

acetontrile  or  acetone),  percentage  of  organic  solvent  (50,  70  or  90)  and  pH  (3,  6  or  9). 352 

Interpretation of the generated response contour plots (data not shown) indicated that the 353 

type of organic solvent proved to be a critical factor for multiple analytes, both  in rice and 354 

oat  flakes matrices. With  the exception of ALT,  TeA  and AME,  acetonitrile  resulted  in  far 355 

higher absolute responses for all analytes. The percentage of organic solvent also proved to 356 

be a critical  factor. For 2 analytes,  i.e. AME and ALT  in both matrices, 50% of acetonitrile 357 

Page 16: Published in: Journal Chromatography (2014) 91–101 file6 Walravens J1*, Mikula H2, Rychlik M3, Asam S4, Njumbe Ediage E1, Diana Di Mavungu J1, Van 7 Landschoot A5, Vanhaecke L6 and

16

resulted  in  the  highest  absolute  areas.  However,  for  all  other  analytes,  highest  absolute 358 

areas were observed using 90% of acetontrile. In case of conflicting outcomes, which is to be 359 

expected  in  the development of multi‐mycotoxin analytical methodologies, a  compromise 360 

was sought to determine the favourable level of a factor. Finally, an acidic pH resulted in the 361 

highest absolute areas for ALT, TeA, AOH and AME in both matrices, whereas pH proved to 362 

be a non‐critical factor for the other analytes. Ultimately, for both rice and oat flake matrices, 363 

considering  the  wide  range  of  polarities  of  the  analytes,  the  best  compromise  for  the 364 

extraction  solvent composition was as  follows: acetonitrile/water/acetic acid  (79/19.5/1.5, 365 

v/v/v), which is in good agreement with previously reported studies.1,13,18,20,34,35   366 

Next, using the optimal extraction solvent composition, the whole extraction procedure for 367 

both matrices was subjected to screening using a three‐level fractional factorial design with 368 

resolution  IV  (37‐3).  These  designs  allow  y  factors  to  be  examined  on  x  levels  with  xy−p 369 

experiments, where p  is  the number  to which  factors or  interactions are  confounded,  i.e. 370 

cannot be estimated  independently. When a factor proved to be significant after statistical 371 

analysis  (p=0.05),  the  level of  the  factor  corresponding  to  the highest absolute areas was 372 

built  in  to  the  protocol.  If  a  factor  proved  to  be  noncritical,  the  least  time‐consuming  or 373 

cheapest level of the factor was built into the protocol. Fractional factorial designs give little 374 

to  no  insight  in  possible  interactions  between  the  factors.  For  this  reason,  full  factorial 375 

designs were  set  up with  the  factors  that  proved  to  be  critical  in  the  fractional  factorial 376 

designs.  Investigated  factors were: extraction  solvent volume,  liquid‐liquid extraction  (LLE) 377 

with  different  hexane  volumes,  duration  of  vortex‐mixing,  duration  of  the  extraction, 378 

duration of centrifugation, evaporation temperature and duration of ultracentrifugation. For 379 

the majority of analytes  in both matrices, extraction solvent volume, LLE with hexane and 380 

duration of  the extraction were  factors  that proved  to be  critical, and were  subsequently 381 

Page 17: Published in: Journal Chromatography (2014) 91–101 file6 Walravens J1*, Mikula H2, Rychlik M3, Asam S4, Njumbe Ediage E1, Diana Di Mavungu J1, Van 7 Landschoot A5, Vanhaecke L6 and

17

optimized using a three‐level full factorial design (33). No interaction effects were observed 382 

from the full factorial designs with the critical factors. Finally, applying the optimized sample 383 

preparation  and  extraction methodology  for  rice  and  oat  flakes  to  another  cereal‐based 384 

matrix, i.e. barley, also generated satisfactory results.  385 

3.4. Method validation 386 

The UPLC‐ESI+/‐‐MS/MS method was successfully validated for the (masked) Alternaria toxins 387 

AOH3G, ALT, AME3G, TeA, ATX‐I, AOH, TEN, AME3S and AME  in various matrices,  i.e. rice, 388 

oats and barley, based on the performance criteria stipulated in Commission Regulation (EC) 389 

N° 401/200624 and Commission Decision (EC) N° 2002/65723. 390 

Specificity concerns the ability of the analytical method to distinguish between the analyte 391 

being  measured  and  other  substances  or  interferences.23  In  order  to  determine  the 392 

specificity/selectivity, for every matrix, 10 representative blank samples and 3 blank samples 393 

fortified  with  chemically  related  compounds  were  subjected  to  analysis,  revealing  no 394 

interfering peaks  (S/N  ≥ 3)  in  the 2.5% margin of  the  relative  retention  time  for all  target 395 

analytes.  396 

Matrix effects result  from co‐eluting residual matrix components affecting  (suppression or 397 

enhancement)  the  ionization  efficiency of  target  analytes.  In  extreme  cases,  these matrix 398 

effects can result in complete suppression of the analytical signal.17 Since matrix effects may 399 

exert  a  negative  effect  on  important method  performance  parameters  and  subsequently 400 

lead  to  erroneous  quantitative  results,  they  have  to  be  tested  for  and  evaluated  during 401 

method development and validation. EE values varied from 35% (TeA  in all three matrices) 402 

to 98% (AME in oats matrix). Strong ion suppression (<10%) was observed for the glucosides 403 

(AOH3G, AME3G), TeA and AME in oats and barley matrix, while only limited ion suppression 404 

(>70%)  could  be  observed  for  the  sulphates  (AOH3S,  AME3S)  in  all  three  matrices. 405 

Page 18: Published in: Journal Chromatography (2014) 91–101 file6 Walravens J1*, Mikula H2, Rychlik M3, Asam S4, Njumbe Ediage E1, Diana Di Mavungu J1, Van 7 Landschoot A5, Vanhaecke L6 and

18

Furthermore,  comparison  by  visual  inspection  of  the  slopes  confirmed  the  presence  of 406 

matrix effects, and  indicated  the need  to use matrix specific  (since,  for all  target analytes, 407 

construction  of  a  calibration  curve  in  rice,  oats  or  barley matrix  resulted  in  significantly 408 

different  slopes,  i.e.  non‐parallelism  of  the  curves  confirmed  by  t‐test25) MMC  curves  for 409 

quantification purposes (Figure 3).  410 

Linearity was  evaluated  using MMC  curves  (in  triplicate),  by  spiking  blank  samples  at  six 411 

concentration levels (5‐80 µg.kg‐1) for each investigated matrix. In addition to the commonly 412 

reported regression coefficients (R2)34, the lowest observed value being 0.951 for AME3G in 413 

oats  (Table  3),  a  lack‐of‐fit  test was  also  performed  to  assess  the  adequacy  of  the  linear 414 

model35. The  linearity of the relative peak areas for all analytes  in each  investigated matrix 415 

was excellent in the applied range, with p‐values greater than 0.05, which demonstrated no 416 

lack of fit and thus good adequacy of the models in predicting linearity. 417 

Since  analyte  concentrations  in unknown  rice  and oat  flake  samples will be  evaluated by 418 

using  the  regression  results  obtained  from  calibration  curves,  a  well‐designed  and 419 

interpreted  calibration  curve  is  essential,  and  contributes  to  the  quality  of  bioanalytical 420 

data.26 Since  the condition of equal variances,  termed homoscedasticity or homogenity of 421 

variance,  is  frequently  not met  for  bioanalytical  data,  larger  deviations  present  at  larger 422 

concentrations tend to influence the regression line more than smaller deviations associated 423 

with  smaller  concentrations,  and  thus  the  accuracy  in  the  lower  end  of  the  range  is 424 

impaired.25–27  Therefore,  the  homoscedasticity  assumption  should  be  tested  in  any  linear 425 

regression analysis.  It can be performed by plotting  residuals versus concentration and by 426 

applying an F‐test in accordance with the following statistics: 427 

, ; ,  

Page 19: Published in: Journal Chromatography (2014) 91–101 file6 Walravens J1*, Mikula H2, Rychlik M3, Asam S4, Njumbe Ediage E1, Diana Di Mavungu J1, Van 7 Landschoot A5, Vanhaecke L6 and

19

where the experimental F‐value is expressed as the ratio between the variances obtained at 428 

the lowest (s12) and at the highest (s2

2) concentration level of the calibration range, and the 429 

tabled  F‐value  is obtained  from  the  F‐table at  the  confidence  level of 99%  for  f1=f2=(n−1) 430 

degrees of  freedom.  If variance  is constant over the whole calibration range, residuals will 431 

fall more or less randomly around the x‐axis and Fexp will be lower than Ftab, indicative for a 432 

situation of homoscedasticity.26 As an example, the residual versus concentration plot of TEN 433 

in  oat  flakes  clearly  shows  that  the  error  is  not  randomly  distributed  around  the 434 

concentration  axis  (Figure  4).  The  F‐test  (data  not  shown)  also  revealed  a  significant 435 

difference  between  the  variances,  when  the  experimental  F‐value  (Fexp  =  31.90)  was 436 

compared to the tabled one (Ftab = 6.03).   437 

An effective way  to  counteract  the observed heteroscedastic  situation  is  to use weighted 438 

least  squares  linear  regression  (WLSLR).26  The  first  step  in  WLSLR  is  the  choice  of  the 439 

weighing factor, wi, and possible empirical weighing factors to be studied are 1/x, 1/x2, 1/x1/2, 440 

1/y, 1/y2 and 1/y1/2. The best weighing  factor  is chosen according  to a percentage  relative 441 

error  (%RE),  which  compares  the  regressed  concentration  (Cfound)  calculated  from  the 442 

regression equation obtained for each wi, with the nominal standard concentration (Cnom): 443 

%

 

Calculating ∑%RE,  defined  as  the  sum  of  absolute %RE  values,  is  a  useful  and  sensitive 444 

indicator of goodness of  fit  in  the evaluation of  the effectiveness of a weighing  factor  for 445 

WLSLR.26 In Table 2, the sum of the relative errors (∑%RE) and accuracy (in terms of bias, %) 446 

at low (5 µg.kg‐1), medium (40 µg.kg‐1) and high (80 µg.kg‐1) concentration level obtained by 447 

using unweighted (wi = 1) and weighted (wi = 1/x2) linear regression for all target analytes in 448 

rice  and  oats matrix  are  displayed.  Compared  to  the  other  possible  empirical  weighing 449 

Page 20: Published in: Journal Chromatography (2014) 91–101 file6 Walravens J1*, Mikula H2, Rychlik M3, Asam S4, Njumbe Ediage E1, Diana Di Mavungu J1, Van 7 Landschoot A5, Vanhaecke L6 and

20

factors (1/x,  1/x1/2, 1/y, 1/y2 and 1/y1/2), the weighing factor 1/x2 produced the least ∑%RE 450 

for  this  data  set,  providing  the most  adequate  approximation  of  variance.  Additionally, 451 

wheighing  factor  1/x2  drastically  improved  the  accuracy  (expressed  as  bias,  in %)  at  the 452 

lowest concentration level of the calibration curve (Table 2).     453 

Limit of Detection  (LOD) and  Limit of Quantification  (LOQ) were determined using MMC 454 

curves,  by  spiking  blank  samples  at  8  concentrations  levels  (0.1‐10  µg.kg‐1)  for  each 455 

investigated matrix.  Although  no  regulatory  limits  have  been  set  for  Alternaria  toxins  in 456 

cereals and cereal‐based  foodstuffs, the developed UPLC‐MS/MS methodology allowed  for 457 

the determination of all target analytes at a low parts per billion (ppb) level. In Table 3, LOD 458 

and LOQ values are  represented  for every analyte  in each  investigated matrix. LOQ values 459 

ranged from 0.93 to 4.99 μg.kg‐1 except for AME3S  in rice (8.32 μg.kg‐1). For all analytes  in 460 

each investigated matrix, the calculated LODs and LOQs were also verified by the S/N ratio, 461 

which should be more  than 3 and 10 according  to  the  IUPAC  (International Union of Pure 462 

and Applied Chemistry) settings36,37. EFSA states that the database concerning toxicological 463 

effects of Alternaria toxins in experimental animals and/or in humans is currently too limited 464 

to be used as a basis for  identification of reference points for different toxicological effects 465 

(EFSA).  In  the absence of established  tolerable daily  intake  (TDI) values, a  risk assessment 466 

based  on  TDI  values  for  T‐2/HT‐2  toxins38  was  performed,  indicating  that  when  the 467 

incorporated amount of Alternaria toxins in grains and grain‐based products would result in 468 

a  concentration  at  LOQ  level,  the  dietary  exposure  to  humans,  based  on  standard  food 469 

basket consumption figures39, would be negligible with regard to toxicity. 470 

A combined sample plan, which comprised of the quantitative analysis  (using MMC curves 471 

with six concentration  levels, 5 to 80 µg.kg‐1) of spiked blank samples (concentration  levels 472 

of 5, 40 and 80 µg.kg‐1)  in triplicate on three consecutive days for each investigated matrix, 473 

Page 21: Published in: Journal Chromatography (2014) 91–101 file6 Walravens J1*, Mikula H2, Rychlik M3, Asam S4, Njumbe Ediage E1, Diana Di Mavungu J1, Van 7 Landschoot A5, Vanhaecke L6 and

21

was  used  to  determine  the  apparent  recovery,  repeatability,  intermediate  precision  and 474 

expanded measurement uncertainty. Results  for each  investigated matrix are displayed  in 475 

Table 4.  476 

The Apparent  recovery  (RA)  at and above  LOQ  level  ranged  from 94.4%  to 106.5%  for all 477 

analytes  in  all  three matrices  (Table  4).  These  results  are  in  good  agreement  with  the 478 

guideline ranges (80‐110%) imposed by Commission Decision N° (EC) 2002/65723.  479 

Repeatability  (RSDr)  and  intermediate  precision  (RSDR),  calculated  using  1‐way  ANOVA, 480 

ranged  from  2.0%  to  14.1%  and  2.2%  tot  14.1%,  respectively  (Table  4).  According  to 481 

Commission Decision N° (EC) 2002/657, repeatability and  intermediate precision values for 482 

the repeated analysis of fortified material, under repeatability and reproducibility conditions, 483 

shall not exceed the  level calculated by the Horwitz Equation (RSDr = ⅔(2[1 – 0,5 log C]); RSDR = 484 

2[1  –  0,5  log  C]).  However,  for mass  fractions  lower  than  100  μg.kg‐1  the  application  of  the 485 

Horwitz  Equation  gives  unacceptable  high  values.23  Therefore,  according  to  an  in‐house 486 

developed  standard  operating  procedure  on  analytical method  validation,  RSDr  and  RSDR 487 

values  for  concentrations  lower  than  100  μg.kg‐1  should  be  lower  than  20%  and  25%, 488 

respectively.  489 

Uncertainty  of  the measurement  is  defined  as  a  parameter, which  is  associated with  the 490 

results  of  a  measurement  and  characterizes  the  dispersion  of  the  values  that  could 491 

reasonably be attributed to the measurand.40,41 The expanded measurement uncertainty (U) 492 

is an estimated  standard deviation equal  to  the positive  square  root of  the  total variance 493 

obtained by combining the intralaboratory reproducibility (intermediate precision; RSDR) and 494 

the  bias  of  the  analytical method, multiplied  by  a  coverage  factor  of  2,  giving  a  level  of 495 

confidence of approximately 95%. U was calculated at three concentration levels (5, 40 and 496 

80 µg.kg‐1) for all analytes in all three matrices, and ranged from 6.1% to 52.3% (Table 4). In 497 

Page 22: Published in: Journal Chromatography (2014) 91–101 file6 Walravens J1*, Mikula H2, Rychlik M3, Asam S4, Njumbe Ediage E1, Diana Di Mavungu J1, Van 7 Landschoot A5, Vanhaecke L6 and

22

general, lower U values were obtained for AOH, AME, TeA and TEN (values ranging from 6.1 % 498 

to 22.4%) except for AME and TEN at medium (40.5% and 30.2% respectively) and high (26.7% 499 

and 32.0%  respectively) concentration  levels  in barley matrix. The availability of  reference 500 

standards with a certificate of analysis for these analytes indeed leads to a significantly lower 501 

value for the U[Cref] term in the calculation of U.  502 

3.5. Analysis of commercially available cereal based foodstuffs 503 

Subsequent  to  the  optimization  and  validation  of  these  analytical methods,  commercially 504 

available  rice  (n=16) and oat  flake  (n=8) samples were sampled  (between March and  June 505 

2013)  and  subsequently  subjected  to  analysis.  Analytical  results  are  reported  as  x  ±  U 506 

whereby  x  is  the  analytical  result  and  U  is  the  (concentration  dependent)  expanded 507 

measurement uncertainty.24 A  total of 75%  (12/16) of  rice  samples, and 38%  (3/8) of oat 508 

flake samples were contaminated with TeA, with concentrations in the range of 1.9 ± 0.1 to 509 

68 ± 7 µg.kg‐1 and 2.1 ± 0.2 to 39 ± 5 µg.kg‐1, respectively. Furthermore, 25% (4/16) of rice 510 

samples were contaminated with TEN (4.1 ± 0.7 to 10.9 ± 2.0 µg.kg‐1), yet no TEN was found 511 

in oat flake samples. Although the prevalence of TeA and TEN in these samples is higher, the 512 

observed levels are in good agreement with the mean lower bound (LB) ‐ upper bound (UB) 513 

concentrations for TeA and TEN in grain and grain‐based products reported by EFSA8. None 514 

of the other target analytes (AOH, AME, ALT, ATx‐I) nor AOH and AME conjugates (AOH3G, 515 

AOH3S, AME3G, AME3S) were detected in any of the samples analyzed.  516 

 517 

4. CONCLUSIONS 518 

A  UPLC‐ESI+/‐‐MS/MS  method  for  the  simultaneous  determination  of  both  free  and 519 

conjugated  Alternaria  toxins  in  cereal  and  cereal  based  foodstuffs  was  successfully 520 

developed  and  validated,  using  Regulation  401/2006/EC  and  Decision  2002/657/EC  as 521 

Page 23: Published in: Journal Chromatography (2014) 91–101 file6 Walravens J1*, Mikula H2, Rychlik M3, Asam S4, Njumbe Ediage E1, Diana Di Mavungu J1, Van 7 Landschoot A5, Vanhaecke L6 and

23

guidelines24,25 . Accordingly, these methods, applying isotopically labeled internal standards, 522 

were  validated  for  several  parameters  and  proved  to  be  fit‐for‐purpose.  Subsequently,  a 523 

mini‐survey,  conducted  between March  and  June  2013,  revealed  the  presence  of  TeA  in 524 

both  rice  and  oat  flake  samples  and  TEN  in  rice  samples.  The  validated  analytical 525 

methodologies will be further used to analyze cereal‐based foodstuffs within the framework 526 

of  a  research project  funded by  the Belgian  Federal Public  Service of Health,  Food Chain 527 

Safety and Environment (Contract RF 12/6261 ALTER). The principal aim of this project is to 528 

gather  quantitative  occurrence  data  on  free  and  conjugated  Alternaria  toxins  in  various 529 

foodstuffs available on the Belgian market.  530 

 531 

ACKNOWLEDGMENTS 532 

This  study  was  funded  by  the  Federal  Public  Service  of  Health,  Food  Chain  Safety  and 533 

Environment (Contract RF 12/6261 ALTER).  534 

Page 24: Published in: Journal Chromatography (2014) 91–101 file6 Walravens J1*, Mikula H2, Rychlik M3, Asam S4, Njumbe Ediage E1, Diana Di Mavungu J1, Van 7 Landschoot A5, Vanhaecke L6 and

24

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 1 ‐ (a) Chemical structures of AOH derivatives, (b) chemical glucosylation and deprotection, (c) 

chemical sulfation and deprotection. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

Page 25: Published in: Journal Chromatography (2014) 91–101 file6 Walravens J1*, Mikula H2, Rychlik M3, Asam S4, Njumbe Ediage E1, Diana Di Mavungu J1, Van 7 Landschoot A5, Vanhaecke L6 and

25

Table 1 ‐ Optimized LC‐MS/MS instrumental parameters for all analytes, including the isotopically 

labeled internal standards [13C6,15N]‐TeA and [2H4]‐AME. 

 

Analyte (a) Precursor ion 

(m/z) Molecular ion 

Cone 

voltage (V) 

Product ions (b) 

(m/z) 

Collision 

energy (eV) 

Retention 

time (min) 

AOH3G  419.0  [M‐H]‐  65  256.1  32  1.81 228.1  40 

AOH3S  337.1  [M‐H]‐  34  213.0  38  2.40 

257.0  24 

ALT  292.9  [M+H]+  23  257.1  14  2.62 

239.0  11 

AME3G  433.0  [M‐H]‐  63  270.1  31  2.97 

227.1  45 

TeA  196.1  [M‐H]‐  55  139.0  20  3.28 

112.0  24 

ATX‐I  351.2  [M‐H]‐  35  315.1  18  3.73 

333.1  12 

AOH  257.1  [M‐H]‐  54  213.0  24  3.97 

215.0  26 

TEN  413.3  [M‐H]‐  44  141.0  24  4.33 

271.2  18 

AME3S  351.1  [M‐H]‐  34  271.1  24  4.66 

256.1  38 

AME  271.1  [M‐H]‐  48  256.0  24  5.25 

228.0  30 

[13C6,15N]‐TeA  202.9  [M‐H]‐  52  141.9  20  3.28 

112.9  24 

[2H4]‐AME  274.9  [M‐H]‐  57 260.0  24 

5.25 232.0  30 

(a) AOH: alternariol ‐ AME: alternariol monomethyl ether ‐ ALT: altenuene ‐ TeA: tenuazonic acid ‐ TEN: tentoxin ‐ ATX‐I: altertoxin‐I 

‐ AOH3S: AOH‐3‐sulphate ‐ AOH3G: AOH‐3‐glucoside ‐ AME3S: AME‐3‐sulphate ‐ AME3G: AME‐3‐glucoside.  

(b) The underlined product ion is the most abundant and thus used for quantification purposes 

   

Page 26: Published in: Journal Chromatography (2014) 91–101 file6 Walravens J1*, Mikula H2, Rychlik M3, Asam S4, Njumbe Ediage E1, Diana Di Mavungu J1, Van 7 Landschoot A5, Vanhaecke L6 and

 

Figure 2 

 

 

 

 

 

 

Figure 3 

 

 ‐ LC‐MS/MS

‐ Compariso

solution, r

 chromatogr

n of the slop

revealing the

 

am (quantifie

es of calibrat

e presence of

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

er ions displa

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tion curves o

f varying (ma

ayed) of a 40

of altertoxin‐

atrix depende

0 μg.kg−1 spik

I in rice, oats

ent) signal su

ked oat flakes

s, barley and 

uppression. 

26

s sample. 

standard 

Page 27: Published in: Journal Chromatography (2014) 91–101 file6 Walravens J1*, Mikula H2, Rychlik M3, Asam S4, Njumbe Ediage E1, Diana Di Mavungu J1, Van 7 Landschoot A5, Vanhaecke L6 and

 

Figure 4

The resid

 

Table 2 ‐

(80 µg.

AOH

 

AOH

 

AL

 

AME

 

Te

 

ATX

 

AO

 

TE

 

AM

 

AM

AOH: a

 

 

4 ‐ Residuals

dual plot clea

‐ Sum of the 

kg‐1) concent

RICE

wi 

H3G  1 

  1/x2

H3S  1 

  1/x2

LT  1 

  1/x2

E3G  1 

  1/x2

eA  1 

  1/x2

X‐I  1 

  1/x2

OH  1 

  1/x2

EN  1 

  1/x2

E3S  1 

  1/x2

ME  1 

1/x2

alternariol ‐ AME

AOH3S: AO

s plotted agai

arly shows th

i

relative erro

tration level 

regressio

E   

∑%RE 

218.1 2  197.1 

398.4 2  271.6 

248.7 2  199.0 

233.1 2  199.9 

186.1 2  149.8 

247.4 2  212.9 

266.4 2  209.6 

222.4 2  172.0 

493.7 2  349.3 

243.2 2  187.4 

: alternariol mon

OH‐3‐sulphate ‐ A

 

inst TEN conc

hat the error 

ndicative of h

rs (∑%RE) an

obtained by 

on for all targ

Bias (

low  mediu

15.6  3.8

0.9  0.9

12.4  5.7

1.4  1.3

9.9  3.5

1.9  0.3

3.2  3.5

1.3  0.8

4.6  1.9

0.4  0.7

10.8  2.6

2.3  1.8

13.6  4.5

2.0  0.9

6.9  3.3

5.3  0.9

16.6  14.2

3.1  0.4

2.8  0.9

0.1  1.9

nomethyl ether ‐ A

OH3G: AOH‐3‐glu

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

centrations (

is not random

heterogeneit

nd accuracy a

using unwei

get analytes i

 

(%) 

um high 

8  3.4 

9  0.5 

7  4.1 

3  0.1 

5  4.1 

3  0.3 

5  4.7 

8  1.1 

9  0.1 

7  0.9 

6  4.8 

8  0.9 

5  6.4 

9  1.2 

3  4.7 

9  0.1 

2  1.6 

4  0.2 

9  0.6 

9  0.1 

ALT: altenuene ‐

ucoside ‐ AME3S

oat flakes) fo

mly distribut

ty of variance

t low (5 µg.k

ghted (wi = 1

in rice and oa

  OATS 

  wi 

  1 

  1/x2 

  1 

  1/x2 

  1 

  1/x2 

  1 

  1/x2 

  1 

  1/x2 

  1 

  1/x2 

  1 

  1/x2 

  1 

  1/x2 

  1 

  1/x2 

  1 

  1/x2 

TeA: tenuazonic 

: AME‐3‐sulphate

or the inter‐d

ted around th

e. 

kg‐1), medium

1) and weight

ats matrix 

 

∑%RE  low 

393.6  15.0 

257.6  1.5 

504.8  14.5 

315.4  0.9 

403.2  16.1 

264.9  11.5 

944.8  14.4 

665.8  3.4 

334.1  17.6 

206.3  1.5 

434.7  18.2 

273.4  1.5 

498.9  17.5 

281.3  1.2 

426.1  18.6 

254.6  2.8 

561.6  0.4 

322.6  0.9 

421.5  11.0 

260.5  2.4 

acid ‐ TEN: tento

e ‐ AME3G: AME‐

day validatio

he concentra

m (40 µg.kg‐1)

ted (wi = 1/x

Bias (%) 

medium 

  4.6 

3.2 

  0.8 

0.6 

  1.5 

  0.1 

4  1.1 

2.0 

  1.6 

0.1 

  4.9 

3.4 

  4.9 

3.2 

  2.6 

0.8 

0.5 

0.4 

  0.6 

1.7 

oxin ‐ ATX‐I: altert

‐3‐glucoside.

27

n assay. 

ation axis, 

and high 2) linear 

high 

2.0 

3.9 

0.2 

0.3 

1.9 

4.1 

2.3 

1.1 

2.4 

5.4 

2.1 

4.3 

2.3 

4.4 

1.0 

3.6 

0.9 

0.2 

0.3 

2.5 

toxin‐I ‐ 

Page 28: Published in: Journal Chromatography (2014) 91–101 file6 Walravens J1*, Mikula H2, Rychlik M3, Asam S4, Njumbe Ediage E1, Diana Di Mavungu J1, Van 7 Landschoot A5, Vanhaecke L6 and

28

Table 3 ‐ R² values and ranges of the matrix‐matched calibration curves in rice, oats and barley, 

supplemented with limits of detection (LOD) and limits of quantification (LOQ) for all analytes (µg.kg‐1) 

 

  Rice    Oats    Barley 

  Range  R²  LOD  LOQ    Range  R²  LOD  LOQ    Range  R²  LOD  LOQ 

AOH3G  5‐80  0.992  0.82  1.65    5‐80  0.992  0.74  1.49    5‐80  0.986  2.11  4.23 

AOH3S  5‐80 0.989  1.54  3.08    5‐80  0.991  1.24  2.48    5‐80  0.988  2.41  4.82 

ALT  5‐80 0.991  1.63  3.26    5‐80  0.990  1.19  2.38    5‐80  0.984  2.21  4.43 

AME3G  5‐80 0.993  0.77  1.53    5‐80  0.951  2.46  4.91    5‐80  0.984  2.50  4.99 

TeA  5‐80 0.996  0.93  1.86    5‐80  0.996  0.61  1.21    5‐80  0.995  1.18  2.35 

ATX‐I  5‐80 0.990  1.01  2.02    5‐80  0.992  1.75  3.49    5‐80  0.983  1.81  3.62 

AOH  5‐80 0.992  0.80  1.60    5‐80  0.991  0.50  1.00    5‐80  0.987  0.85  1.70 

TEN  5‐80 0.994  0.91  1.82    5‐80  0.992  0.46  0.93    5‐80  0.981  0.86  1.71 

AME3S  10‐80 0.974  4.16  8.32    5‐80  0.988  0.79  1.58    5‐80  0.985  0.84  1.68 

AME  5‐80 0.993  0.67  1.35    5‐80  0.991  1.25  2.50    5‐80  0.975  1.32  2.52 

AOH: alternariol ‐ AME: alternariol monomethyl ether ‐ ALT: altenuene ‐ TeA: tenuazonic acid ‐ TEN: tentoxin ‐ ATX‐I: altertoxin‐

I ‐ AOH3S: AOH‐3‐sulphate ‐ AOH3G: AOH‐3‐glucoside ‐ AME3S: AME‐3‐sulphate ‐ AME3G: AME‐3‐glucoside. 

Page 29: Published in: Journal Chromatography (2014) 91–101 file6 Walravens J1*, Mikula H2, Rychlik M3, Asam S4, Njumbe Ediage E1, Diana Di Mavungu J1, Van 7 Landschoot A5, Vanhaecke L6 and

29

Table 4 ‐ Repeatability (RSDr), intermediate precision (RSDR), apparent recovery (RA, %) and expanded measurement uncertainty (U, %) values for all analytes on 

low, medium and high concentration level in rice, oats and barley 

    AOH3G    AOH3S    ALT    AME3G    TeA 

    RSDr  RSDR  RA  U    RSDr  RSDR  RA  U    RSDr  RSDR  RA  U    RSDr  RSDR  RA  U    RSDr  RSDR  RA  U 

Rice  5 µg.kg‐1  2.5  3.0  99.1  35.63    2.6  3.2  101.4  36.54    3.3  3.5  98.1  36.18    2.8  2.8  98.7  35.59    2.2  2.2  100.4  6.07 

  40 µg.kg‐1 4.0  4.0  100.9  36.31    3.2  4.5  101.3  37.81    4.3  4.3  99.7  36.70    5.0  5.0  100.8  37.07    5.8  5.8  99.3  14.75 

  80 µg.kg‐1 4.1  5.2  100.5  37.37    5.8  7.6  99.9  39.53    3.6  4.9  99.7  36.98    3.1  4.4  101.1  36.61    3.2  3.6  100.9  10.34 

Oats  5 µg.kg‐1 2.7  2.7  98.5  35.54    4.1  4.3  100.9  34.03    4.7  4.7  98.5  36.88    10.6  10.6  96.6  45.94    2.8  2.8  101.5  8.40 

  40 µg.kg‐1 7.0  7.3  103.2  40.83    8.3  8.3  99.4  40.73    7.8  7.8  100.1  40.07    6.4  11.3  98.0  45.27    4.1  4.4  99.9  12.47 

  80 µg.kg‐1  5.2  5.2  96.1  37.71    8.9  9.1  99.7  41.24    5.1  5.1  95.9  38.01    10.9  14.6  101.1  52.30    3.5  3.5  105.4  14.77 

Barley  5 µg.kg‐1 5.9  5.9  101.6  38.02    5.6  6.0  101.8  38.02    7.6  7.6  99.5  40.25    7.2  7.2  102.1  39.79    2.5  2.5  101.4  7.38 

  40 µg.kg‐1 7.8  9.5  99.3  43.16    7.9  7.9  99.3  41.23    6.8  7.2  101.9  40.27    8.0  9.1  100.6  42.75    5.5  5.5  99.4  13.99 

  80 µg.kg‐1 8.8  8.9  101.9  43.12    8.6  9.4  101.3  42.12    5.0  5.0  99.6  36.74    8.3  8.3  103.1  42.03    3.8  3.8  102.7  11.78 

 

    ATX‐I    AOH    TEN    AME3S    AME 

    RSDr  RSDR  RA  U    RSDr  RSDR  RA  U    RSDr  RSDR  RA  U    RSDr  RSDR  RA  U    RSDr  RSDR  RA  U 

Rice  5 µg.kg‐1  2.5  3.4  97.7  36.07    2.6  2.6  98.0  7.84    2.0  2.3  104.7  18.15    2.9  4.2  103.1  36.89    2.4  2.5  100.1  7.37 

  40 µg.kg‐1 4.4  5.5  101.8  37.88    5.9  5.9  100.9  15.26    4.5  4.5  100.9  12.91    8.4  9.2  100.4  42.73    5.2  7.7  101.9  20.95 

  80 µg.kg‐1 2.4  4.4  99.1  36.44    3.7  5.7  98.8  15.16    2.8  5.9  100.1  15.10    5.8  8.0  99.8  42.53    3.7  3.7  100.1  10.21 

Oats  5 µg.kg‐1 4.7  4.7  98.5  36.68    3.4  3.4  98.8  9.91    3.3  3.3  97.2  10.26    3.7  3.7  100.9  36.03    4.0  4.0  102.4  11.47 

  40 µg.kg‐1 5.5  6.0  103.4  39.13    8.3  8.3  103.2  22.44    6.0  6.0  100.8  16.29    9.3  9.3  100.4  42.73    5.9  5.9  101.7  16.36 

  80 µg.kg‐1  6.7  6.7  95.7  39.84    7.3  7.3  95.6  20.83    4.4  5.1  96.4  15.58    9.0  9.0  99.8  42.53    4.9  6.7  102.5  18.85 

Barley  5 µg.kg‐1 5.2  6.4  101.0  38.85    5.3  5.3  104.0  16.79    4.5  4.5  102.5  13.79    3.2  3.2  100.9  35.95    6.7  6.7  102.4  19.35 

  40 µg.kg‐1 6.0  6.2  98.0  38.91    6.2  6.2  103.3  17.29    11.0  11.0  102.3  30.21    6.5  6.5  98.7  39.30    14.1  14.1  94.4  40.54 

  80 µg.kg‐1 8.1  8.1  103.7  41.08    6.9  6.9  103.4  19.69    8.7  11.3  104.0  31.94    9.7  9.8  106.5  46.72    2.5  10.0  104.0  26.66 

AOH: alternariol ‐ AME: alternariol monomethyl ether ‐ ALT: altenuene ‐ TeA: tenuazonic acid ‐ TEN: tentoxin ‐ ATX‐I: altertoxin‐I ‐ AOH3S: AOH‐3‐sulphate ‐ AOH3G: AOH‐3‐glucoside ‐ AME3S: AME‐3‐sulphate ‐ 

AME3G: AME‐3‐glucoside. 

Page 30: Published in: Journal Chromatography (2014) 91–101 file6 Walravens J1*, Mikula H2, Rychlik M3, Asam S4, Njumbe Ediage E1, Diana Di Mavungu J1, Van 7 Landschoot A5, Vanhaecke L6 and

30

REFERENCES 

1.  Shephard, G. S. Determination of mycotoxins in human foods. Chem. Soc. Rev. 37, 2468–77 (2008). 

2.  Fernández‐Cruz, M. L., Mansilla, M. L. & Tadeo, J. L. Mycotoxins in fruits and their processed products: Analysis, occurrence and health implications. J. Adv. Res. 1, 113–122 (2010). 

3.  Köppen, R. et al. Determination of mycotoxins in foods: current state of analytical methods and limitations. Appl. Microbiol. Biotechnol. 86, 1595–612 (2010). 

4.  Ostry, V. Alternaria mycotoxins: an overview of chemical characterization, producers, toxicity, analysis and occurrence in foodstuffs. World Mycotoxin J. 1, 175–188 (2008). 

5.  Bottalico, A. & Logrieco, A. in Mycotoxins Agric. Food Safety. Eds Sinha KK Bhatnager D, Marcel Dekker, New York 65–108 (1998). 

6.  Scott, P. Analysis of agricultural commodities and foods for Alternaria mycotoxins. J. AOAC Int. 84, 1809–1817 (2001). 

7.  Siegel, D., Merkel, S., Koch, M. & Nehls, I. Quantification of the Alternaria mycotoxin tenuazonic acid in beer. Food Chem. 120, 902–906 (2010). 

8.  (EFSA) European Food Safety Authority. EFSA on Contaminants in the Food Chain (CONTAM); Scientific Opinion on the risks for animal and public health related to the presence of Alternaria toxins in feed and food. EFSA J. 9, 97 (2011). 

9.  Kroes, R. & Kozianowski, G. Threshold of toxicological concern (TTC) in food safety assessment. Toxicol. Lett. 127, 43–6 (2002). 

10.  Kroes, R. et al. Structure‐based thresholds of toxicological concern (TTC): guidance for application to substances present at low levels in the diet. Food Chem. Toxicol. 42, 65–83 (2004). 

11.  Kroes, R., Kleiner, J. & Renwick, a. The threshold of toxicological concern concept in risk assessment. Toxicol. Sci. 86, 226–30 (2005). 

12.  Berthiller, F. et al. Masked mycotoxins: determination of a deoxynivalenol glucoside in artificially and naturally contaminated wheat by liquid chromatography‐tandem mass spectrometry. J. Agric. Food Chem. 53, 3421–5 (2005). 

13.  Berthiller, F., Sulyok, M., Krska, R. & Schuhmacher, R. Chromatographic methods for the simultaneous determination of mycotoxins and their conjugates in cereals. Int. J. Food Microbiol. 119, 33–7 (2007). 

14.  M. Rychlik, H.U. Humpf, D. Marko, S. Danicke, A. Mally, F. Berthiller, H. Klaffke, N. Lorenz, Proposal of a comprehensive definition of modified and other forms of mycotoxins including “masked” mycotoxins, Mycotoxin Res. 30 (2014) 197–205. 

15.         Gareis M, Bauer J, Thiem J, Plank G, Grabley S, G. B. Cleavage of zearalenone‐glycoside, a masked mycotoxin, during digestion in swine. J Vet Med B – Zentralblatt fur Vet. R. B – Infect Dis Vet Publ Hlth. 236–240 (1990). 

16.  Engelhardt, G., Zill, G. & Wohner, B. Transformation of the Fusarium mycotoxin Zearalenone in maize cell‐suspension cultures. Naturwissenschaften 75, 309–310 (1988). 

Page 31: Published in: Journal Chromatography (2014) 91–101 file6 Walravens J1*, Mikula H2, Rychlik M3, Asam S4, Njumbe Ediage E1, Diana Di Mavungu J1, Van 7 Landschoot A5, Vanhaecke L6 and

31

17.  Schneweis, I., Meyer, K., Engelhardt, G. & Bauer, J. Occurrence of zearalenone‐4‐beta‐D‐glucopyranoside in wheat. J. Agric. Food Chem. 50, 1736–8 (2002). 

18.  Sulyok, M., Berthiller, F., Krska, R. & Schuhmacher, R. Development and validation of a liquid chromatography / tandem mass spectrometric method for the determination of 39 mycotoxins in wheat and maize. Rapid Commun. Mass Spectrom. 20, 2649–2659 (2006). doi:10.1002/rcm 

19.  Vendl, O., Berthiller, F., Crews, C. & Krska, R. Simultaneous determination of deoxynivalenol, zearalenone, and their major masked metabolites in cereal‐based food by LC‐MS‐MS. Anal. Bioanal. Chem. 395, 1347–54 (2009). 

20.  De Boevre, M. et al. Development and validation of an LC‐MS/MS method for the simultaneous determination of deoxynivalenol, zearalenone, T‐2‐toxin and some masked metabolites in different cereals and cereal‐derived food. Food Addit. Contam. Part A. Chem. Anal. Control. Expo. Risk Assess. 29, 819–35 (2012). 

21.  Mikula, H., Skrinjar, P., Sohr, B., Ellmer, D. & Hametner, C. Total synthesis of masked Alternaria mycotoxins d sulfates and glucosides of alternariol ( AOH ) and alternariol‐9‐methyl ether. Tetrahedron, 69, 10322–10330 (2013). 

22.  Asam, S., Konitzer, K., Schieberle, P. & Rychlik, M. Stable isotope dilution assays of alternariol and alternariol monomethyl ether in beverages. J. Agric. Food Chem. 57, 5152–60 (2009). 

23.  Asam, S., Liu, Y., Konitzer, K. & Rychlik, M. Development of a stable isotope dilution assay for tenuazonic acid. J. Agric. Food Chem. 59, 2980–7 (2011). 

24.  2002/657/EC. COMMISSION DECISION 2002/657 of 12 August 2002 implementing Council Directive 96/23/EC concerning the performance of analytical methods and the interpretation of results. 8–36 (2002). 

25.  401/2006/EC. COMMISSION REGULATION (EC) 401/2006 of 23 February 2006 laying down the methods of sampling and analysis for the official control of the levels of mycotoxins in foodstuffs. (2006). 

26.        International Conference on Harmonisation of Technical Requirements for Registration of Pharmaceuticals for Human Use, Validation of Analytical Procedures: Text and Methodology Q2(R1), 2005. 

27.  Almeida, A., Castel‐Branco, M. & Falcão, A. Linear regression for calibration lines revisited: weighting schemes for bioanalytical methods. J. Chromatogr. B. Analyt. Technol. Biomed. Life Sci. 774, 215–22 (2002). 

28.         J. Van Loco. in Determ. Chem. Elem. Food Appl. At. Mass Spectrom. 135–163 (2007). 

29.  Singtoroj, T. et al. A new approach to evaluate regression models during validation of bioanalytical assays. J. Pharm. Biomed. Anal. 41, 219–27 (2006). 

30.  Lau, B. P. et al. L iquid chromatography – mass spectrometry and liquid chromatography – tandem mass spectrometry of the Alternaria mycotoxins alternariol and alternariol monomethyl ether in fruit juices and beverages. J. Chromatogr. A 998, 119–131 (2003). 

31.  Noser, J., Schneider, P., Rother, M. & Schmutz, H. Determination of six Alternaria toxins with UPLC‐MS/MS and their occurrence in tomatoes and tomato products from the Swiss market. Mycotoxin Res. 27, 265–71 (2011). 

Page 32: Published in: Journal Chromatography (2014) 91–101 file6 Walravens J1*, Mikula H2, Rychlik M3, Asam S4, Njumbe Ediage E1, Diana Di Mavungu J1, Van 7 Landschoot A5, Vanhaecke L6 and

32

32.  Asam, S., Lichtenegger, M., Liu, Y. & Rychlik, M. Content of the Alternaria mycotoxin tenuazonic acid in food commodities determined by a stable isotope dilution assay. Mycotoxin Res. 28, 9–15 (2012). 

33.  Eriksson, L., Johansson, E., Kettaneh‐Wold, N., Wikström, C. & Wold, S. Design of Experiments: Principles and Applications. Umetrics Acad. (2008). 

34.  Sulyok, M., Krska, R. & Schuhmacher, R. Application of an LC–MS/MS based multi‐mycotoxin method for the semi‐quantitative determination of mycotoxins occurring in different types of food infected by moulds. Food Chem. 119, 408–416 (2010). 

35.  Varga, E. et al. Development and validation of a (semi‐)quantitative UHPLC‐MS/MS method for the determination of 191 mycotoxins and other fungal metabolites in almonds, hazelnuts, peanuts and pistachios. Anal. Bioanal. Chem. 405, 5087–104 (2013). 

36.  Sonnergaard, J. M. On the misinterpretation of the correlation coefficient in pharmaceutical sciences. Int. J. Pharm. 321, 12–7 (2006). 

37.  Ediage, E. N., Di Mavungu, J. D., Monbaliu, S., Van Peteghem, C. & De Saeger, S. A validated multianalyte LC‐MS/MS method for quantification of 25 mycotoxins in cassava flour, peanut cake and maize samples. J. Agric. Food Chem. 59, 5173–80 (2011). 

38.  Monbaliu, S. et al. Development of a multi‐mycotoxin liquid chromatography / tandem mass spectrometry method for sweet pepper analysis. Rapid Commun. Mass Spectrom. 23, 3–11 (2009). doi:10.1002/rcm 

39.  Monbaliu, S. et al. Occurrence of mycotoxins in feed as analyzed by a multi‐mycotoxin LC‐MS/MS method. J. Agric. Food Chem. 58, 66–71 (2010). 

40.  2013/165/EC. COMMISSION RECOMMENDATION of 27 March 2013 on the presence of T‐2 and HT‐2 toxin in cereals and cereal products. 9, 2011–2014 (2013). 

41.  (EFSA) European Food Safety Authority. The EFSA Comprehensive European Food Consumption Database ‐ Chronic food consumption statistics reported in grams/kg body weight/day. (2011). at <http://www.efsa.europa.eu/en/datexfoodcdb/datexfooddb.htm> 

42.  Hund, E., Massart, D. L. & Smeyers‐verbeke, J. Operational definitions of uncertainty. Trends Anal. Chem. 20, 394–406 (2001). 

43.  Hund, E., Massart, D. L. & Smeyers‐verbeke, J. Comparison of different approaches to estimate the uncertainty of a liquid chromatographic assay. Anal. Chim. Acta, 480, 39–52 (2003).