Plně automatizovaný pracovní postup pro analýzu těkavých PFAS v materiálech přicházejících do styku s potravinami pomocí GC/TQ

Auni Wong¹, Gwen Lim², Aimei Zou¹, Joel Ferrer³

¹Agilent Technologies, Singapore, ²CTC Analytics AG, Switzerland, ³Agilent Technologies Inc. , United States

Úvod

Analýza per- a polyfluoroalkylových látek (PFAS) v materiálech přicházejících do styku s potravinami (FCM) je vzhledem k potenciálním zdravotním a environmentálním rizikům zásadní. V zájmu splnění požadavků veřejnosti a nových předpisů je nutné zvýšit testování PFAS. Plynová chromatografie spojená s hmotnostní spektrometrií s trojitým kvadrupólem (GC/TQ) nabízí robustní a citlivou metodu pro detekci těkavých PFAS. Manuální příprava vzorků však může představovat překážku, která ovlivňuje produktivitu laboratoře. Tato studie představuje robustní a plně automatizovanou metodu využívající platformu PAL3 s GC/TQ pro kvantifikaci více než 30 těkavých PFAS v FCM, jako jsou papírové kávové kelímky. Automatizovaný přístup minimalizuje lidské chyby a zvyšuje spolehlivost a reprodukovatelnost rutinních analýz a hodnocení bezpečnosti PFAS v FCM.

Experimentální část

Automatizovaná příprava vzorků

Integrovaný 120cm autosampler PAL3 Series 2 RTC v kombinaci s Agilent 7010D GC/TQ umožnili plně automatizovaný pracovní postup kvantifikace PFAS v papírových kelímcích. Sloužil jako automatická platforma pro manipulaci s kapalinami pro přípravu kalibračních standardů, extrakci vzorků a jejich vstřikování do systému GC/TQ, vybaveného nezbytnými nástroji a moduly.

Altium International: Plně automatizovaný pracovní postup pro analýzu těkavých PFAS v materiálech přicházejících do styku s potravinami pomocí GC-trojitého kvadrupólu: Obrázek 1: Autosampler PAL3 Series 2 RTC s Agilent GC/TQ 7010D.

GCMS Instrumentace

7010D GC/TQ s iontovým zdrojem HES 2.0 byl propojen se systémem Agilent 8890 GC vybaveným vstupem MMI a splitless linerem (p/n 5190-2293). SWARM autotune optimalizoval nastavení přístroje. Pro analýzu byl použit Agilent 8890 GC v pulzním splitless módu se splitless inlet linerem. Systém PAL3-GC/TQ, řízený softwarem MassHunter Acquisition 13.0, poskytoval integrované prostředí s jedním softwarem. MassHunter Optimizer byl použit k získání MRM přechodů pro 34 analytů spolu s kolizními energiemi¹. Provozní podmínky a parametry přístroje jsou uvedeny v tabulce níže.

Parametry GC

• Režim dávkování: pulzní splitless
• Nosný plyn: helium, konstantní průtok, 1 ml/min
• Teplota transfer line: 240 °C
• Program pece:
  • 45 °C, udržovat po dobu 2 min;
  • 5 °C/min na 75 °C, udržovat po dobu 1 min;
  • 5 °C/min na 110 °C, udržovat po dobu 1 min;
  • 10 °C/min na 190 °C;
  • 5 °C/min na 210 °C;
  • 2 °C/min na 216 °C;
  • 10 °C/min na 236 °C, udržovat 1 minutu

Parametry MS – režim EI (zpoždění rozpouštědla: 5 minut)

• Režim sběru dat: dMRM
• Teplota iontového zdroje: 280 °C
• Teplota kvadrupólu: 150 °C
• Zesílení: 10

Pracovní postup

Systém PAL automatizoval přípravu devíti kalibračních roztoků (1 až 500 ng/ml), extrakci na bázi rozpouštědla pro slepé vzorky v papírových kelímcích a předem obohacené kontrolní vzorky. Celý automatizovaný analytický pracovní postup je znázorněn na obrázku 2.

Altium International: Plně automatizovaný pracovní postup pro analýzu těkavých PFAS v materiálech přicházejících do styku s potravinami pomocí GC-trojitého kvadrupólu: Obrázek 2: Automatizovaná příprava vzorků pomocí autosampleru PAL3 Series 2 RTC.

Výsledky a diskuse

Chromatografická separace

Plně automatizovaný pracovní postup umožnil přípravu vzorků a sběr dat v souběžném režimu. Kolona Agilent J&W DB-624 (30 m x 0,25 mm x 1,40 µm) poskytla optimální separaci všech 34 analytů pro jejich přesné kvantitativní stanovení.

Obrázek 3 ukazuje reprezentativní MRM chromatogram 34 analytů. Typické těkavé PFAS, jako jsou 4:2 FTOH, 6:2 FTOH, 8:2 FTOH a 10:2 FTOH, jsou označeny na obrázku 3 a jejich zvětšené chromatogramy jsou zobrazeny v rámečku. Symetrické, ostré píky potvrzují účinnou chromatografickou separaci pro přesné a spolehlivé kvantitativní stanovení sledovaných látek.

Altium International: Plně automatizovaný pracovní postup pro analýzu těkavých PFAS v materiálech přicházejících do styku s potravinami pomocí GC-trojitého kvadrupólu: Obrázek 3: Reprezentativní MRM křivka všech 34 analytů při 0,25 µg/ml a 4 ISTD při 0,50 µg/ml v ethylacetátu.

Citlivost a linearita

Metoda prokázala vynikající citlivost s detekčními limity metody (MDL) <2 µg/kg pro většinu PFAS. Metoda LOQval pro 24 z 34 analytů, včetně 4:2 FTOH, 6:2 FTOH, 8:2 FTOH, 10:2 FTOH a PFOSA, dosáhla LOQ 20 µg/kg.

Kalibrační křivky pro všechny analyty od 1 do 500 ng/ml (9 úrovní: 1, 2,5, 5, 10, 25, 50, 100, 250 a 500 ng/ml) vykazovaly vysokou linearitu s korelačními koeficienty (R²) většími než 0,99.

Obrázek 4 ukazuje linearitu 8:2 FTOH v celém kalibračním rozsahu. Obrázek 5 zobrazuje MRM překrytí ¹³C₂-6:2 FTOH (ISTD 8:2 FTOH) ve stejném rozsahu. Tyto výsledky potvrzují spolehlivost automatizované přípravy kalibračních standardů pomocí autosampleru PAL3 Series 2 RTC.

Přesnost a správnost

Přesnost RT RSD byla < 0,05 %, což naznačuje konzistentní chromatografický výkon. Přesnost metody byla hodnocena na základě %RSD výtěžnosti QC (n=8). Celkově bylo dosaženo %RSD nižšího než 20 pro všechny cílové analyty ve třech úrovních QC.

Slepý vzorek (RB) a slepý vzorek matrice (MB)

RB byl zpracován za účelem vyhodnocení kontaminace spotřebním materiálem a činidly. Koncentrace všech analytů v RB byla nižší než 25 % MB, což naznačuje minimální pozadí PFAS. Některé PFAS, včetně PFOSA a MeFOSE, byly detekovány nad úrovní MDL v MB, což potvrzuje účinné vyluhování PFAS ze vzorků papírových kávových kelímků. Tyto poznatky mohou pomoci stanovit regulační limity pro PFAS v materiálech přicházejících do styku s potravinami (FCM).

Altium International: Plně automatizovaný pracovní postup pro analýzu těkavých PFAS v materiálech přicházejících do styku s potravinami pomocí GC-trojitého kvadrupólu: Obrázek 4: Linearita 8:2 FTOH nad kalibračními úrovněmi 1 až 9.

Altium International: Plně automatizovaný pracovní postup pro analýzu těkavých PFAS v materiálech přicházejících do styku s potravinami pomocí GC-trojitého kvadrupólu: Obrázek 5: MRM překrytí pro 13C2-6:2 FTOH z kalibračních úrovní 1 až 9.

Výtěžnost

Výtěžnost QC vzorků s předem přidanými standardy hodnotila účinnost extrakce a přesnost automatizovaného pracovního postupu. Autosampler PAL3 Series 2 RTC připravil tři úrovně těchto QC vzorků (LSQ: 20 µg/kg, MSQ: 100 µg/kg a HSQ: 200 µg/kg).

Cílová výtěžnost pro každou úroveň QC byla vypočítána z průměru osmi analýz (dva nástřiky na každou technickou přípravu). Celkově 71 % analytů na úrovni LSQ, 85 % na úrovni MSQ a 85 % na úrovni HSQ vykázalo výtěžnost v rozmezí 65 až 135 %, což splňuje obecná kritéria výkonnosti stanovená AOAC pro PFAS v potravinách.

Přesnost metody byla hodnocena na základě %RSD výtěžnosti QC (n=8). Celkově bylo dosaženo %RSD nižšího než 20 pro všechny cílové analyty ve třech úrovních QC.

Obrázek 6 ukazuje %RSD výtěžnosti na úrovni MSQ pro všechny analyty, což dokládá dobrou přesnost automatizovaného analytického pracovního postupu pro kvantifikaci těkavých PFAS v materiálech určených pro styk s potravinami (FCM). Přesnost výtěžnosti a reprodukovatelnost mezi šaržemi potvrdily vynikající výkon automatizovaného pracovního postupu pro rutinní analýzu PFAS v FCM.

Altium International: Plně automatizovaný pracovní postup pro analýzu těkavých PFAS v materiálech přicházejících do styku s potravinami pomocí GC-trojitého kvadrupólu: Obrázek 6: %RSD výtěžnosti při MSQ pro všechny cílové látky z analýz v rámci jedné šarže.

Závěry

• Tato studie prokázala robustní, plně automatizovanou metodu analýzy těkavých PFAS v FCM pomocí autosampleru PAL3 Series 2 RTC a systému Agilent 7010D GC/TQ.
• MassHunter Optimizer zjednodušil vývoj metody, zatímco iontový zdroj HES 2.0 poskytl výjimečnou citlivost a dosáhl MDL pod ppb.
• Pro všechny FTOH bylo dosaženo LOQ 20 µg/kg s výtěžností 65 % až 135 % a %RSD < 10 %, což zdůrazňuje vysokou účinnost extrakce, přesnost a spolehlivost automatizovaného pracovního postupu.
• Automatizace snižuje lidské chyby, snižuje spotřebu chemikálií a zvyšuje produktivitu, čímž nabízí spolehlivé monitorování těkavých PFAS na stopové úrovni v FCM pro regulační účely.