High Efficiency, Broad Scope Screening of Pesticides Using Gas Chromatography High Resolution Orbitrap Mass Spectrometry

Význam tématu

Analýza reziduí pesticidů je nezbytná pro ochranu zdraví spotřebitelů a dodržování legislativních limitů (MRL) v potravinách a krmivech. Široké spektrum chemických tříd a nízké koncentrace pesticidů vyžadují metody s vysokou citlivostí, selektivitou a efektivitou, které zvládnou komplexní vzorky v rychlém čase a za konkurenceschopné náklady.

Cíle a přehled studie / článku

Studie hodnotí schopnosti hmotnostního spektrometru Thermo Scientific Q Exactive GC (hybridní kvadrupól-Orbitrap) v kombinaci s GC oddělením a softwarovým balíkem TraceFinder pro univerzální screening a kvalitativní i kvantitativní detekci pesticidů v potravinářských a krmivářských matricích po extrakci metodou QuEChERS.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky (obiloviny, krmivo, zelenina) byly extrahovány metodou QuEChERS s acetonitrilem a octanem sodno–octanovým pufrem. Chromatografie probíhala na TRACE 1310 GC s TriPlus RSH autosamplerem a kolonkou TraceGOLD TG-5SilMS (15 m×0,25 mm×0,25 µm). Hmotový spektrometr Q Exactive GC Orbitrap pracoval v režimu EI full scan 50–500 Da, rozlišení 60 000 FWHM (testovány i 15 k, 30 k, 120 k), s lockmassem m/z 207,03235. Parametry GC: vstřik 1 µL, PTV cold splitless, přenosová teplota 300 °C, nosný plyn He (1,2 mL/min), program pece 40 °C (1,5 min) → 180 °C (25 °C/min) → 300 °C (100 °C/min, 3 min). Data zpracováno v TraceFinder se screeningovým databázovým vyhodnocením na základě: retenčního času ±20 s, hmotnostní odchylky ±2 ppm, izotopického vzoru a fragmentů.

Hlavní výsledky a diskuse

Testováno bylo 55 pesticidů ve třech složitých matricích (pšenice, krmivo, pórek). Při koncentraci 10 ng/mL byly všechny analyty detekovány a potvrzeny. V pšenici bylo 53 pesticidů nalezeno pod 2,5 ng/mL a 47 již při 0,5 ng/mL. Rychlá analýza 17 min/injekci umožnila až 84 vzorků/den. Vyšší rozlišení (≥60 000) bylo klíčové pro eliminaci interferencí a minimalizaci falešných negativních výsledků, což bylo demonstrováno na příkladu chlorprophamu. Kalibrace vykázala v lineárním rozsahu 0,5–50 ng/mL koeficient determinace R2>0,99.

Přínosy a praktické využití metody

• Univerzální full-scan screening bez nutnosti optimalizace parametrů pro každý analyit.
• Vysoká citlivost a selektivita v náročných matricích umožňuje detekci pod úrovní MRL.
• Rychlý čas analýzy a vysoká propustnost laboratoře (až 84 vzorků/den).
• Minimální falešné negativity díky rozlišení ≥60 000 a hmotnostní přesnosti sub-ppm.
• Retrospektivní data mining pro identifikaci dosud nesledovaných látek.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření databází pesticidů a dalších kontaminantů pro netarget screening.
• Integrace GC-Orbitrap s LC-Orbitrap pro komplexní monitoring širokého spektra látek.
• Automatizace workflow a využití strojového učení pro rychlejší a spolehlivější vyhodnocení dat.
• Využití metody v regulačních laboratořích pro podporu komplexní kontroly potravin a krmiv.

Závěr

Q Exactive GC Orbitrap ve spojení s TraceFinder softwarem představuje robustní platformu pro rychlý a spolehlivý screening GC-snadno amenabilních pesticidů v komplexních matricích. Metoda nabízí výjimečnou citlivost, selektivitu a propustnost laboratoře a umožňuje detekci i kvantifikaci na úrovních pod MRL s minimálním rizikem falešných výsledků.

Reference

1. SANCO/12571/2013 Method validation and quality control procedures for pesticide residue analysis in food and feed. European Commission, 2013.
2. Kellmann M., Münster H., Zomer P., Mol H. Full Scan MS in Comprehensive Qualitative and Quantitative Residue Analysis in Food and Feed Matrices: How Much Resolving Power is Required? J Am Soc Mass Spectrom. 2009;20:1464-1476.
3. Thermo Fisher Scientific. Application Note 10449: Fast screening, identification, and quantification of pesticide residues in baby food using GC Orbitrap MS technology. 2016.