Pesticide Residue Analysis: tips and tricks for the whole workflow

Význam tématu

Analýza reziduí pesticidů v potravinách je klíčová pro zajištění bezpečnosti spotřebitelů, splnění legislativních limitů a ochranu životního prostředí. Metody musí detekovat stovky sloučenin v různých maticích při úrovních ng/g, přitom být rychlé, nákladově efektivní a splňovat požadavky validačních a akreditačních norem.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem série příspěvků je předat praktické znalosti pro návrh a optimalizaci celého pracovního postupu při stanovení pesticidů v potravinách. Shrnuje klíčové kroky od zpracování vzorku přes chromatografii až po vyhodnocení dat a představuje moderní instrumentální i softwarové technologie pro cílené i nekonvenční (screeningové) přístupy.

Použitá metodika a instrumentace

• Vzorkování a homogenizace: kryogenní mletí (tekutý dusík, suchý led) pro minimalizaci degradace a zlepšení homogeneity.
• Extrakce: QuEChERS (ACN partitioning + dSPE) ve variantách (NaCl, NaOAc/acetátový pufr, citrát) podle citlivosti sloučenin; Accelerated Solvent Extraction (ASE) s volitelným on-line sorbentem.
• Čistění: disperzní SPE, in-line turbulentní flow chromatography (TFC) pro selektivní odstínění bílkovin/ lipidů.
• Evaporace: Rocket™ Evaporator (nízkoteplotní odpařování ve vakuu).
• LC–MS/MS: TSQ Endura™ a TSQ Quantiva™ (triple-Q), Orbitrap-based systémy (Q Exactive™ Plus, Q Exactive™ HF, Q Exactive™ Focus) – SRM, H-SRM i full-scan HRAM pro retrospektivní analýzu.
• GC–MS/MS: TRACE™ 1310 GC + TSQ™ 8000 Evo (rychlý QqQ), PTV vs. splitless injektor, volba lineru a backflushing, TraceGOLD™ kolony, Orbitrap GC–MS (Q Exactive™ GC Orbitrap™) pro jediný běh screening+kvantifikaci.
• Software: Thermo Scientific™ TraceFinder™ – automatizace vývoje metod, řízení přístupu, hodnocení kvality, reporty, LIMS integrace, HRAM knihovny (>1 700 MS/MS spekter).

Hlavní výsledky a diskuse

• Kryogenní mletí významně snižuje ztráty sloučenin a zlepšuje opakovatelnost.
• QuEChERS v cílených verzích dosahuje vysokých výtěžků i pro citlivé pesticidy; ASE zkracuje čas extrakce a spotřebu rozpouštědel.
• TFC redukuje iontové potlačení a zvyšuje citlivost LC–MS, zejména pro proteinové matice.
• U GC–MS/MS QqQ umožňuje TSQ 8000 Evo zkrátit analýzu >3× (z 37 na 11 min) a měřit až 144 pesticidů v jedné injekci; backflushing chrání kolonu.
• High-resolution GC–MS (Orbitrap) nabízí <1 ppm přesnost, screening i kvantifikaci, retrospektivní vyhledávání nových složek.
• TraceFinder™ zjednodušuje tvorbu metod, rychlé vyhodnocení velkých dávky dat, automatické QA/QC flagy a elektronické podpisy.

Přínosy a praktické využití metody

Implementací hybridních přístupů (QuEChERS, ASE, TFC) a moderních MS systémů lze dosáhnout vysoké průchodnosti vzorků, spolehlivých nízkých limitů detekce, nižší spotřeby rozpouštědel a méně údržby. Tím se zvyšuje laboratořní efektivita, snižují provozní náklady a zaručuje shoda s předpisy.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšiřování HRAM aplikací pro nekonvenční screening a retrospektivu.
• Automatizace celé přípravy vzorků (robotizace, on-line clean-up).
• Další zrychlování GC i LC pomocí ultranízkých průřezů a rychlých gradientů.
• Integrace pokročilé datové analýzy (strojové učení, chemometrie) pro detekci neznámých kontaminantů.
• Zelenější analytika s minimální spotřebou rozpouštědel a recyklovatelnými sorbenty.

Závěr

Optimalizací kombinace přípravy vzorku, chromatografie, cílené i nekonvenční detekce a pokročilého softwaru lze vytvořit robustní, flexibilní a vysoce výkonné pracovní postupy pro komplexní analýzu reziduí pesticidů, které splňují náročné požadavky moderních potravinářských a regulačních laboratoří.

Reference

1. Fussell RJ, et al. J. Agric. Food Chem. 2007;55(4):1062–1070.
2. Anastassiades M, Lehotay SJ, Stajnbaher D, Schenck FJ. JAOAC Int. 2003;86(2):412–431.
3. Núñez O, Gallart-Ayala H, Martins CPB, Lucci P. J. Chromatogr. A. 2012;1228:298–323.
4. SANCO/12571/2013. EU Method Validation and QC Procedures for Pesticide Residues in Food and Feed.
5. Thermo Fisher Scientific. Application Notes and Technical Notes (20549; ANGSC PESTGRAPES 0700; TN 10222).