Analýza dioxinů v potravinách a krmivech pomocí Shimadzu GC-MS/MS s BEIS

St, 14.4.2021
| Originální článek z: Shimadzu/Luna Cantillo
Historicky se pro analýzu dioxinů používá magnetická sektorová GC HRMS. Díky rostoucí výkonnosti GC-MS/MS systémů je již ale pro analýzu dioxinů možné použít i tyto nové oficiální zkušební metody.
Video placeholder
  • Foto: Pixabay/verfeed: Analýza dioxinů v potravinách a krmivech pomocí Shimadzu GC-MS/MS s BEIS
  • Video: Shimadzu: Image Video by Industry -Food-

Perzistentní organické znečišťující látky (POPs) jsou v potravinách a krmivech pro zvířata analyzovány různými metodami. Z řady POPs mají zejména dioxiny vysokou toxicitu, proto je nezbytná jejich kvantitativní analýza při nízkých koncentracích.

Doposud se při analýze dioxinů používala magnetická sektorová (dvojitě fokusovaná) GC-MS (GC HRMS), která poskytuje vysokou přesnost kvantitativní analýzy. Protože se však výkon kvantitativní analýzy pomocí GC-MS na bázi trojitého kvadrupólu (dále GC-MS/MS) v poslední době výrazně zlepšil, EU vydala nařízení Komise (EU) 589/2014 a 644/2017, kterým stanovila analytické metody pomocí GC-MS/MS jako oficiální zkušební metody na stejné úrovni jako metody pomocí GC-HRMS. Z tohoto důvodu vzbudila zájem analýza dioxinů pomocí GC MS/MS.

Při ionizaci metodou EI je v této aplikaci využíván iontový zdroj Boost Efficiency Ion Source (BEIS), který maximalizuje účinnost ionizace pomocí optimalizace ohniska elektronového paprsku. BEIS tak dosahuje přibližně čtyřikrát vyšší citlivosti než konvenční iontové zdroje.

V tomto článku byly analyzovány dioxiny v asi 250 vzorcích z přibližně 40 druhů potravin a krmiv za použití GC-MS/MS s BEIS. (Dioxiny však byly omezeny na polychlorované dibenzo-p-dioxiny (PCDD) a polychlorované dibenzofurany (PCDF).) Byl vyhodnocen výkon kvantitativní analýzy porovnáním výsledků analýz získaných pomocí GC-HRMS a GC MS/MS. Rovněž byl vyhodnocen počet analýz při zachování požadované citlivosti na nízkých koncentracích za účelem ověření stability a robustnosti GC-QQQ přístroje.

Příprava vzorků a podmínky analýzy

Všechny vzorky potravin a krmiv byly připraveny pomocí automatického zařízení pro úpravu vzorků (extrakce: SpeedExtractor (BÜCHI Labortechnik AG), čištění vzorku: GO-xHT (Miura Co., Ltd.)).

Jako konečné rozpouštědlo vzorků byl použit Nonan a konečný objem rozpouštědla byl 10 μl. Vzorky standardů byly připraveny mícháním DF-ST a DF-LCS (Wellington Laboratories Inc.).

Byly použity podmínky GC-QQQ analýzy, které jsou v souladu s podmínkami GC-MS/MS analýzy v registrovaných předpisech EU, jež splňuje balíček metod GC-MS/MS pro dioxiny v potravinách „GC-MS/MS Method Package for Dioxins in Foods“.

Tabulka 1: Podmínky GC-MS/MS analýzy

Výsledky analýz vzorků standardů

Stejně jako rozsah koncentrací kalibrační křivky byly připraveny také vzorky standardů v rozmezí koncentrací od 0,025 pg/μl do 1 pg/μl (dvojnásobná koncentrace pro Octa-PCDD/PCDF). V předpisech EU musí všechny sloučeniny splňovat dvě níže uvedená kritéria (částečně vyjmuta z EU 589/2014 a 644/2017) pro limit kvantitativní analýzy (LOQ). Tato studie potvrdila, že obě kritéria lze splnit v nejnižším bodě kalibrační křivky. Výsledky jsou uvedeny v Tabulce 2.

1. Poměr S/N

Koncentrace analytu v extraktu vzorku, který produkuje instrumentální odezvu na dvou různých iontech, je monitorován s poměrem S/N (signál/šumu) 3: 1 pro méně intenzivní signál v surových datech.

Pokud z technických důvodů výpočet signálu k šumu neposkytuje spolehlivé výsledy:

2. Nejnižší bod koncentrace na kalibrační křivce

Nejnižší bod koncentrace na kalibrační křivce dává přijatelnou (≤30%) a konzistentní (měřeno alespoň na začátku a na konci analytické série vzorků) odchylku od faktoru průměrné relativní odezvy (average RRF z ang. relative response factor), vypočteného pro všechny body na kalibrační křivce v každé sérii vzorků.

Tabulka 2: Vyhodnocení výsledků LOQ pro analýzu vzorků standardů

Obrázek 1: Chromatogramy reprezentativních sloučenin při analýze vzorků standardů (koncentrace: 0,025 pg/μl)

Vyhodnocení citlivosti pro analýzu reálných vzorků

Byla ověřena citlivost na nízké koncentraci při analýze skutečných vzorků. Obr. 2 ukazuje chromatogramy reprezentativních sloučenin. Při analýze reálných vzorků byla získaná také uspokojivá citlivost blízko limitu kvantifikace (LOQ).

Obrázek 2: Chromatogramy reprezentativních sloučenin při analýze reálných vzorků

Vyhodnocení přesnosti kvantifikace v analýze skutečných vzorků

Bylo analyzováno více než 250 vzorků přibližně 40 druhů potravin a krmiv pro zvířata pomocí GC-MS/MS. Přesnost kvantifikace GC-MS/MS byla hodnocena pomocí analýzy stejných GC-MS/MS vzorků s GC-HRMS a porovnání výsledků. Výsledky byly porovnány převodem kvantitativních hodnot každého vzorku na TEQ (Ekvivalentní množství toxicity). Výsledky jsou uvedeny na Obr. 3.

Obrázek 3: Porovnání kvantativních hodnot GC-MS/MS a GC-HRMS (vlevo: lineární stupnice, vpravo: logaritmická stupnice)

Vlevo na Obr. 3 je vodorovná a svislá osa zobrazena lineárními stupnicemi. Na obrázku vpravo jsou použity logaritmické stupnice, aby bylo možné podrobně potvrdit výsledky vzorků s malými kvantitativními hodnotami. Oba obrázky ukazují kvantitativní hodnoty pomocí GC-HRMS na horizontální ose a provedené GC-MS/MS na vertikální ose. Na obou obrázcích, při existenci korelace hodnot GC-HRMS a GC-MS/MS, jsou hodnoty směrnice přímky blízké 1 (modrá přerušovaná čára).

Na Obr.3 vlevo jsou kvantitativní hodnoty pomocí GC-MS/MS a GC-HRMS podobné ve všech vzorcích, ve kterých byly kvantitativní hodnoty detekovány na úrovni 1 ng/kgTEQ nebo více.

Na obrázku vpravo jsou čáry (oranžové přerušované čáry), kde byl poměr kvantitativních hodnot pomocí GC-MS/MS a GC-HRMS 50 % nebo 200 % jako standard pro rozdíl mezi kvantitativními hodnotami získanými dvěma metodami.

Ve vzorcích, kde kvantitativní hodnota pomocí GC-HRMS byla 0,1 ng/kgTEQ nebo méně, byly pozorovány některé rozptýlené výsledky s poměrem kvantitativních hodnot mimo rozmezí 50–200 %.

Vzorek s nejmenší maximální přípustnou úrovní (ML) byl vepřový tuk s ML 1,0 ng/kgTEQ. Velký rozdíl v kvantitativních hodnotách (tj. kvantitativní hodnota poměru mimo rozsah 50 % až 200 %) je možný při úrovni koncentrace nejméně 10krát nižší než ML. Nicméně v kvantifikaci nebyl vidět žádný významný rozdíl ve výkonu GC-MS/MS a GC-HRMS při koncentraci požadované v analýze.

Vyhodnocení stability při analýze skutečných vzorků

Jako hodnocení spolehlivosti a robustnosti při analýze dioxinů v potravinách, byly analyzovány střídavě skutečné vzorky a standardní vzorky (koncentrace: 0,05 pg/μl). Dále byl vyhodnocen počet možných analýz při zachování citlivosti na základě stability citlivosti na nízkých koncentračních hladinách standardních vzorků. Celkem bylo provedeno více než 500 analýz standardní a reálných vzorků. Obr. 4 ukazuje výsledky.

Obrázek 4: Stabilita Peak area (plochy píků) při opakovaných analýzách

Na Obr. 4 zobrazuje vodorovná osa počet analýz a svislá osa ukazuje plochu píku u každého čísla analýzy. Po více než 500 analýzách nedošlo k žádnému velkému poklesu citlivosti analýzy. Dále Tabulka 3 ukazuje průměrnou plochu píku a opakovatelnost od 1. do 530. analýzy. Opakovatelnost byla menší než 20 % RSD pro všechny sloučeniny, což naznačuje, že tuto citlivost lze udržovat během celého testu.

Tabulka 3: Průměrná Peak area (plocha píků) a opakovatelnost pro vzorky standardů (koncentrace: 0,05 pg/μl) v testu robustnosti a spolehlivosti

Závěr

V tomto experimentu byly analyzovány dioxiny ve více než 250 vzorcích přibližně 40 druhů potravin a krmiv pomocí GC-MS/MS s BEIS a byla vyhodnocena kvantitativní výkonnost GC-MS/MS tak, že se porovnaly výsledky analýz GC-MS/MS a GC-HRMS. Na základě tohoto hodnocení nebyl zjištěn rozdíl v kvantitativním výkonu GC-MS/MS a GC-HRMS na úrovni koncentrace nezbytné při těchto analýzách. Byla hodnocena také robustnost a spolehlivost analýzy při analýze dioxinů ve skutečných vzorcích a nedošlo k poklesu citlivosti při nízké koncentraci ani po více než 500 analýzách. Na základě těchto výsledků jsme zjistili, že BEIS má vysokou citlivost pro dioxiny a také umožňuje analýzu s vysokou životností.

Poděkování

Rádi bychom při této příležitosti vyjádřili upřímné poděkování do Laboratoire d’Etude des Résidus et Contaminants dans les Alimenty pro spolupráci při poskytování vzorků, vedení a další pomoc při přípravě této práce.

SHIMADZU Handels GmbH - organizační složka
 

Mohlo by Vás zajímat

Řešení falešně pozitivních detekcí ropných uhlovodíků pocházejících z přírodních organických látek

Instrumentace
GC
Výrobce
---
Zaměření
Životní prostředí

Enhancing Water Analysis: A Twin Line GC-MS/MS Approach to Pesticides and Nitrosamines Analysis

Instrumentace
GC/MSD, GC/MS/MS, GC/QQQ
Výrobce
Shimadzu
Zaměření
Životní prostředí

Determination of 18 nitrosamine impurities in sartan drug products using gas chromatography coupled with high-resolution Orbitrap mass spectrometry (GC-HRMS)

Instrumentace
GC/MSD, GC/MS/MS, GC/HRMS, GC/Orbitrap
Výrobce
Thermo Fischer Scientific
Zaměření
Farmaceutická analýza

Automated Sample Preparation Using the PAL3 RTC System for EPA 8270E Semivolatile Organic Analysis by GC/TQ

Instrumentace
GC/MSD, GC/MS/MS, Příprava vzorků, GC/QQQ
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Životní prostředí

Raw Material Identification of mRNA Lipid Nanoparticle Components with the Agilent Vaya Raman Spectrometer

Instrumentace
RAMAN Spektrometrie
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Farmaceutická analýza
 

Podobné články


Článek | Produkt

Zkoumání sloučenin síry v pivě pomocí GC-SCD

Aplikační využití plynové chromatografie (GC) s detektorem chemiluminiscence (SCD) síry a spojení s headspace (HS) nástřiku vzorků v analýze nápojů/piva.

Článek | Aplikace

Možnosti využití analytické koncovky GC-MS/MS (QQQ) pro stanovení polychlorovaných dibenzo-p-dioxinů a dibenzofuranů – porovnání s technikou GC-HRMS

V tomto článku jsou shrnuty výsledky měření PCDD a PCDF, které bylo provedeno firmou ALS v laboratoři HRMS v Pardubicích.

Článek | Aplikace

Analýza reziduí ethylenoxidu a 2-chlorethanolu v potravinách pomocí GC-MS/MS

Možnosti využití plynového chromatografu Thermo TRACE 1610 ve spojení s GC-MS/MS systémem Thermo TSQ 9610 pro analýzu reziduí ethylenoxidu a 2-chlorethanolu ve vzorcích potravin.

Článek | Aplikace

Kvantitativní analýza CO₂ a CH₄ v atmosféře pomocí Jetanizéru

Jednoduchá analýza a kvantifikace CO₂ a CH₄ v atmosféře s využitím spojení Jetanizéru s plynovým chromatografem Shimadzu Nexis GC-2030 s FID detektorem.
 

Podobné články


Článek | Produkt

Zkoumání sloučenin síry v pivě pomocí GC-SCD

Aplikační využití plynové chromatografie (GC) s detektorem chemiluminiscence (SCD) síry a spojení s headspace (HS) nástřiku vzorků v analýze nápojů/piva.

Článek | Aplikace

Možnosti využití analytické koncovky GC-MS/MS (QQQ) pro stanovení polychlorovaných dibenzo-p-dioxinů a dibenzofuranů – porovnání s technikou GC-HRMS

V tomto článku jsou shrnuty výsledky měření PCDD a PCDF, které bylo provedeno firmou ALS v laboratoři HRMS v Pardubicích.

Článek | Aplikace

Analýza reziduí ethylenoxidu a 2-chlorethanolu v potravinách pomocí GC-MS/MS

Možnosti využití plynového chromatografu Thermo TRACE 1610 ve spojení s GC-MS/MS systémem Thermo TSQ 9610 pro analýzu reziduí ethylenoxidu a 2-chlorethanolu ve vzorcích potravin.

Článek | Aplikace

Kvantitativní analýza CO₂ a CH₄ v atmosféře pomocí Jetanizéru

Jednoduchá analýza a kvantifikace CO₂ a CH₄ v atmosféře s využitím spojení Jetanizéru s plynovým chromatografem Shimadzu Nexis GC-2030 s FID detektorem.
 

Podobné články


Článek | Produkt

Zkoumání sloučenin síry v pivě pomocí GC-SCD

Aplikační využití plynové chromatografie (GC) s detektorem chemiluminiscence (SCD) síry a spojení s headspace (HS) nástřiku vzorků v analýze nápojů/piva.

Článek | Aplikace

Možnosti využití analytické koncovky GC-MS/MS (QQQ) pro stanovení polychlorovaných dibenzo-p-dioxinů a dibenzofuranů – porovnání s technikou GC-HRMS

V tomto článku jsou shrnuty výsledky měření PCDD a PCDF, které bylo provedeno firmou ALS v laboratoři HRMS v Pardubicích.

Článek | Aplikace

Analýza reziduí ethylenoxidu a 2-chlorethanolu v potravinách pomocí GC-MS/MS

Možnosti využití plynového chromatografu Thermo TRACE 1610 ve spojení s GC-MS/MS systémem Thermo TSQ 9610 pro analýzu reziduí ethylenoxidu a 2-chlorethanolu ve vzorcích potravin.

Článek | Aplikace

Kvantitativní analýza CO₂ a CH₄ v atmosféře pomocí Jetanizéru

Jednoduchá analýza a kvantifikace CO₂ a CH₄ v atmosféře s využitím spojení Jetanizéru s plynovým chromatografem Shimadzu Nexis GC-2030 s FID detektorem.
 

Podobné články


Článek | Produkt

Zkoumání sloučenin síry v pivě pomocí GC-SCD

Aplikační využití plynové chromatografie (GC) s detektorem chemiluminiscence (SCD) síry a spojení s headspace (HS) nástřiku vzorků v analýze nápojů/piva.

Článek | Aplikace

Možnosti využití analytické koncovky GC-MS/MS (QQQ) pro stanovení polychlorovaných dibenzo-p-dioxinů a dibenzofuranů – porovnání s technikou GC-HRMS

V tomto článku jsou shrnuty výsledky měření PCDD a PCDF, které bylo provedeno firmou ALS v laboratoři HRMS v Pardubicích.

Článek | Aplikace

Analýza reziduí ethylenoxidu a 2-chlorethanolu v potravinách pomocí GC-MS/MS

Možnosti využití plynového chromatografu Thermo TRACE 1610 ve spojení s GC-MS/MS systémem Thermo TSQ 9610 pro analýzu reziduí ethylenoxidu a 2-chlorethanolu ve vzorcích potravin.

Článek | Aplikace

Kvantitativní analýza CO₂ a CH₄ v atmosféře pomocí Jetanizéru

Jednoduchá analýza a kvantifikace CO₂ a CH₄ v atmosféře s využitím spojení Jetanizéru s plynovým chromatografem Shimadzu Nexis GC-2030 s FID detektorem.