Analysis of Dioxins in Feed and Food Using GC-MS/MS as Confirmatory Method in Complying with EU Regulation

Význam tématu

Dioxiny představují skupinu vysoce toxických a persistentních organických polutantů, které se hromadí v živočišném tuku a potravinovém řetězci. Jejich detekce v krmivech a potravinách živočišného původu je klíčová pro ochranu lidského zdraví a splnění legislativních limitů stanovených Evropskou unií. Efektivní, citlivé a nákladově dostupné analytické metody jsou proto nepostradatelné pro monitorování a řízení expozice dioxinům.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo ověřit použití tandemového plynového chromatografu hmotnostního spektrometru GCMS-TQ8040 (Shimadzu) jako potvrzovací metody pro stanovení sedmnácti nejtoxičtějších kongenerů dioxinů v krmivech a potravinách dle požadavků nařízení EU. Studie se zabývá rozvojem metody, validací analytických parametrů, testováním reálných vzorků a výpočtem toxického ekvivalentu (TEQ).

Použitá instrumentace

• GC-MS/MS systém Shimadzu GCMS-TQ8040
• Automatický injektor AOC-20i+s
• Kolonová vložka Rxi-5Sil MS (60 m × 0,25 mm × 0,25 μm)
• Software GCMSsolution Ver. 4.20
• Nosič plynu: helium v konstantním lineárním režimu (29,4 cm/s)

Použitá metodika

Vzorky (vejce, živočišné tuky, složená krmiva) byly odváženy, přidány 13C-značené interní standardy a extrahovány systémem Power-Prep. Čištění proběhlo pomocí DEXTech. Koncentrované extrakty (20 μl) obsahovaly 100 ng/ml interních a 200 ng/ml surrogátních standardů. GC podmínky: splitless injekce při 285 °C, program teploty 150 °C (1 min) → 20 °C/min do 220 °C → 2 °C/min do 260 °C (3 min) → 5 °C/min do 320 °C (8,5 min). MSD v režimu MRM: každá kongenerická dvojice monitorována dvojicí přechodů s optimalizovanými energiemi, relativní poměr iontových signálů pro potvrzení identity v toleranci ±15 %.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda splnila kritéria EU Reg. 589/2014:

• Kvadrupóly Q1 a Q3 pracovaly při rozlišení 0,9 u.m., což umožnilo separaci příbuzných izomerů s překrytím menším než 0,3 %.
• Linearity kalibračních křivek (5 koncentrací) pro všechny kongenery dosáhly R2 > 0,998.
• Mezní kvantifikovatelné hladiny (LOQ) stanovena na nejnižší kalibrační bod při odchylce RF < 30 % a RSD < 10 %, v rozsahu 0,5–5 ng/ml.
• Detekční limity (LOD) odhadnuty jako 1/3–1/5 LOQ (přibližně 0,1–1,6 pg/μl) v dolním femtogramovém rozsahu.
• Opakovatelnost při nejnižší hladině lepší než 10 % RSD (n = 10).
• Analýza pozitivního vzorku odhalila celkový TEQ 48,814 ng/kg, výrazně nad limity 1,5 ng/kg tuku a 0,75 ng/kg krmiva.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda GC-MS/MS GCMS-TQ8040 nabízí citlivou (< 1 pg/μl LOD), selektivní a legislativně akceptovanou alternativu ke GC-HRMS s nižšími provozními náklady a širší dostupností. Umožňuje rutinní monitorování dioxinů v laboratořích kontroly kvality potravin, krmiv a v environmentálních studiích.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozšíření tandemových MS technik do oblasti perzistentních organických polutantů, automatizace vzorkovacích linek, integrace s datovými platformami pro rychlejší vyhodnocování a využití umělé inteligence pro zpracování komplexních dat. Přicházejí nová nařízení a rozšířené profily cílových látek, včetně bromovaných a chlorovaných POPs.

Závěr

Shimadzu GCMS-TQ8040 v kombinaci s vyvinutou MRM metodou spolehlivě splňuje požadavky EU na potvrzovací analýzu dioxinů v krmivech a potravinách. Nabízí vysokou citlivost, selektivitu a opakovatelnost při nižších nákladech než tradiční GC-HRMS.

Reference

1. Nařízení Evropského parlamentu a Rady (ES) č. 152/2009.
2. Van den Berg M. et al., Toxicological Sciences 93(2), 223–241 (2006).
3. Nařízení Komise (EU) č. 589/2014.
4. Nařízení Komise (EU) č. 277/2012.