Experimental determination of pesticide processing factor during extraction of maize germ oil

• Published in: Oléagineux corps gras lipides Vol. 30; p. 21
• Main Authors: Carré, Patrick, Lacoste, Florence, Arnaud, Jean-Noël, Leitner, Loïc, Roiz, Julie
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: EDP Sciences 2023
• Subjects: gc–ms/ms; organophosphorus; pyrethroids; spiking; transfer
• ISSN: 2272-6977; 2257-6614
• DOI: 10.1051/ocl/2023021

As there is a lack of regulations on pesticide levels in crude oils, this study aimed to evaluate transfer factors for extrapolating concentration limits established for maize kernels to the crude oils extracted from their germs. Maize kernels were spiked with 4 organophosphates insecticides (chlorpyriphos, chlorpyriphos-methyl, fenitrothion, pirimiphos-methyl), 2 pyrethroids (cypermethrin and deltamethrin) and a pyrethroid synergist, piperonyl butoxide (PB) targeting a dose of 1 mg/kg grain. The kernels were transformed in a pilot starch-mill to separate the germs (wet-milling) then these germs underwent an oil extraction process in a mini-pilot comprising a thermal conditioning stage, a mechanical extraction followed by a solvent extraction and a desolventization-toasting stage for the meal. Analyses were carried out by gas chromatography coupled to MS/MS detector. The pesticides content was measured on kernels, spiked kernels, germ, crude oil and meal. Surprisingly, a significant difference in behavior was observed between organophosphates and pyrethroids in the transition from grain to germ. For the former, the applied pesticides were recovered at levels between 48% and 81% in the germ, compared to only 9–11% for the latter and 31% for PB. It has been shown by means of acetonitrile washing on spiked seeds that the pyrethroids remained bound to the hydrophobic cuticle of the grains. On the other hand, from the germ to the oil, the initial hypothesis of an almost total transfer of the pesticides in the fat fraction of the material was confirmed. The germ to meal concentration ratios were on average 0.019, 0.065 and 0.109 for organophosphates, PB and pyrethroids respectively. In the same order, the concentration ratios between germ and crude oil were 1.87, 1.98 and 2.17. Grain to final oil transfer factors ranged from 7.4 to 12.7 for organophosphates, 4.8 for PB and 1.4 and 1.7 for cypermethrin and deltamethrin respectively.
Comme il n’existe pas de réglementation sur les teneurs en pesticides dans les huiles brutes, cette étude visait à évaluer les facteurs de transfert permettant d’extrapoler les limites de concentrations établies pour les graines aux huiles brutes de maïs. Des grains de maïs ont été dopés avec 4 insecticides organophosphorés (chlorpyriphos, chlorpyriphos-méthyl, fénitrothion, pyrimiphos-méthyl), 2 pyréthroïdes (cyperméthrine et deltaméthrine) et un synergiste des pyréthroïdes, le piperonyl butoxyde (PB) en visant une dose de 1 mg/kg de grain. Les grains ont été transformé dans un atelier pilote d’amidonnerie pour en séparer les germes (procédé voie humide) puis ces germes ont subi un procédé d’extraction de l’huile en mini-pilote comprenant une étape de conditionnement thermique, une extraction mécanique suivie d’une extraction par solvant et une étape de désolvantation-toastage pour le tourteau. Les analyses ont été effectuées par chromatographie en phase gazeuse couplée à détecteur MS/MS. Les teneurs en pesticides ont été mesurées sur grain, grain dopé, germes, huile brute et tourteaux. De manière surprenante, il a été observé une différence importante de comportement entre organophosphorés et pyréthroïdes pour ce qui est du passage du grain au germe. Pour les premiers, les pesticides appliqués se retrouvent de 48 à 81 % dans les germes contre seulement 9–11% pour les seconds et 31% pour le PB. Il a pu être montré au moyen de lavage à l’acétonitrile sur graines dopées que les pyréthroïdes restaient fixés sur la cuticule hydrophobe des grains. En revanche, du germe à l’huile, on confirme l’hypothèse initiale d’un transfert quasi-total des pesticides dans la fraction grasse de la matière. Les rapports de concentration germe
versus
tourteau étaient en moyenne de 0.019, 0.065 et 0.109 pour organophosphorés, PB et pyréthroïdes respectivement. Dans le même ordre, les rapports de concentration entre germes et huile brute étaient de 1.87, 1.98 et 2.17. Du grain à l’huile finale des facteurs de transfert étaient compris entre 7.4 et 12.7 pour les organophosphorés, 4.8 pour le PB et 1.4 et 1.7 pour cyperméthrine et deltaméthrine respectivement.