GC and GC-MS Applications for Food Safety Analysis

Význam tématu
Bezpečnost potravin a kontrola reziduí pesticidů představují klíčový aspekt ochrany zdraví a životního prostředí. Rozsáhlé využívání pesticidů v zemědělství i v průmyslové výrobě bylin a potravin může vést k přítomnosti stopových až vyšších koncentrací organických i organochlorovaných látek v zelenině, ovoci, bylinách, potravinářských produktech a biotě. Přesná identifikace a kvantifikace těchto sloučenin v různých matricích je nezbytná pro splnění legislativních limitů a minimalizaci zdravotních rizik.

Cíle a přehled studie / článku
Cílem předložených aplikací je ukázat univerzální a citlivé multi-reziduální GC a GC-MS/MS metody umožňující analýzu stovek pesticidů v rozličných matricích. Představují se postupy vzorkování a preparace včetně technik QuEChERS, zrychlené extrakce (ASE), gelové permeační chromatografie (GPC) a použití PTV backflush injektoru. Detekce vychází z dvojkovadrupólových a triple-quadrupólových MS/MS systémů s řízením timed-SRM (t-SRM) a pokročilou technologii HyperQuad pro zajištění vysoké selektivity.

Použitá metodika a instrumentace
Významné prvky pracovních postupů:

• Metoda QuEChERS pro rychlou disperzní SPE očistu ovocných a zeleninových extraktů
• Zrychlená extrakce ASE 350 s extrakčními cykly v organickém rozpouštědle
• Gelová permeační chromatografie (Bio-Beads) pro odstranění vysokomolekulárních složek
• PTV backflush injektor pro ochranu chromatografické kolony a prodloužení její životnosti
• TRACE GC Ultra či TRACE GC 1310 s injektorem PTV nebo modu-lem split/splitless
• Kapilární kolony TraceGOLD TG-5MS a TG-5HT 5% fenylpolysiloxan pro nízký hlad a vysokou inertnost fáze
• TriPlus RSH nebo AS1300 autosamplery s rychlým band-injekčním režimem
• TSQ Quantum XLS Ultra a TSQ 8000 triple quadrupólové GC-MS/MS detektory s tim-ed SRM a možností U-SRM (Q1 0,1 Da)
• Datový záznam a kvantifikace v TraceFinder nebo ChromCard softwaru

Hlavní výsledky a diskuse
Metody dosahují detekčních limitů pod úrovní 1 µg/kg (0,001 mg/kg) v mnoha matricích. Kalibrační křivky vykazují lineárnost R2 >0,995 v rozsahu 0,004–2,5 mg/kg. Výjimečnou selektivitu potvrzuje odstranění izobarických rušivých signálů pomocí U-SRM (zúžení Q1 na 0,1 Da), což výrazně zvyšuje poměr signál/šum pro problematické sloučeniny. Robustnost systému potvrzuje stovky injekcí komplexních matrix s celkovou časovou úsporou, minimální údržbou injektoru a zdrojové komory. Iontové poměry jsou stabilní s odchylkami pod 10 % u standardních krav.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá a spolehlivá kontrola stovek pesticidů ve výrobcích (ovoce, zelenina, byliny, mořští živočichové)
• Vysoká citlivost a selektivita i v obtížných matricích bez rozsáhlé čistící přípravy
• Automatizované nastavení timed-SRM a integrování metodových parametrů z databáze pesticidů
• PTV backflush chrání kolonu a injektor před vysokomolekulárními kontaminanty
• Flexibilní nástroj pro splnění legislativních MRL i požadavků mezinárodních norem

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další rozšíření počtu analyzovaných sloučenin díky doplňování databáze SRM přechodů
• Integrace umělé inteligence pro rychlé rozpoznání rušivých šumů a automatickou detekci anomálií
• Zvýšení výkonnosti pomocí vysokorozlišovací GC-MS/MS technologií (Orbitrap, TOF-MS) v režimu MRM
• Miniaturizace a inline spojení ASE či QuEChERS s kapilární GC pro poliální transport vzorků
• Implementace green chemistry principů při volbě rozpouštědel a spotřebního materiálu

Závěr
Popsané metody představují univerzální a robustní přístup k multi-reziduální analýze pesticidů v širokém spektru potravinářských a farmaceutických matric. Vysoká citlivost, selektivita díky pokročilým GC-MS/MS režimům a řada automatizačních prvků umožňuje spolehlivou a ekonomickou kontrolu nejpřísnějších limitů MRL.

Reference

1. Pan B, Liu WX, Shi Z, Cao J, Shen WR, Qing BP, Sun R, Tao S. Sample Purification for Analysis of Organochlorine Pesticides in Sediments and Fish Muscle. J Environ Sci Health Part B. 2004;39(3):353–365.
2. Magdic S, Pawliszyn J. Analysis of Organochlorine Pesticides Using Solid-Phase Microextraction. J Chromatogr A. 1996;723:111–122.
3. Anastassiades M, Lehotay SJ, Stajnbaher D, Schenck FJ. Fast and Easy Multi-residue Method Employing Acetonitrile Extraction/Partitioning and Dispersive SPE for the Determination of Pesticide Residues in Produce. J AOAC Int. 2003;86(2):412–431.
4. SANCO/12495/2011. Method Validation and Quality Control Procedures for Pesticide Residue Analysis in Food and Feed. European Commission; 2011.
5. Codex Alimentarius. Pesticide Residues in Food and Feed. FAO/WHO; 2009.
6. Directive 2002/61/EC. Amending Directive 76/769/EEC on Restrictions for Certain Dangerous Substances (azocolourants). 2002.
7. EN ISO 14362-1. Textiles – Methods for the Determination of Certain Aromatic Amines Derived from Azo Colorants – Part 1. 2017.
8. Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. De Jong BHWS, Beerkens RGC, van Nijnatten PA, Le Bourhis E. Glass. Wiley-VCH; 2002.
9. ISO 719:1985. Glass – Hydrolytic Resistance of Glass Grains at 98 °C – Method of Test and Classification.
10. US EPA Method 8141B. Organophosphorus Pesticides by Gas Chromatography. 2007.