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

Význam tématu

Pesticidy jsou klíčové pro zvýšení výnosů zemědělských plodin, avšak jejich rezidua v potravinách představují potenciální riziko pro zdraví spotřebitelů. Legislativní požadavky stanovují maximální limity reziduí (MRL) a vyžadují rychlé a spolehlivé monitorování širokého spektra látek v různých matricích.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo zhodnotit výkonnost hmotnostního analyzátoru Thermo Scientific Q Exactive GC (hybridní kvadrupól-Orbitrap) při screeningovém stanovení až 183 pesticidů v komplexních potravinových vzorcích. Analýzu doplnila softwarová platforma TraceFinder pro rychlé vyhledání cílových látek a následnou retrospektivní kontrolu.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky (pšenice, pórek, krmivo pro koně) byly extrahovány metodou QuEChERS (kyselinou udržované acetonitrilové extrakty), obohacené standardním mixem pesticidů v koncentracích 0,5–100 ng/g.

• Chromatografie: GC TRACE 1310 s kolonkou TraceGOLD TG-5SilMS (15 m × 0,25 mm × 0,25 µm), PTV studený splitless inlet, nosný plyn He (1,2 mL/min), program teplot 40→300 °C.
• Hmotnostní spektrometrie: Q Exactive GC HRMS, ionizace EI (70 eV), sledovací rozsah 50–500 Da, rozlišení 60 000 FWHM (m/z 200), interní lockmass m/z 207,03235, minimálně 11 bodů/vrchol.
• Software: TraceFinder pro řízení analýzy, screening (RT ± 20 s, přesnost hmoty ± 2 ppm), hodnocení izotopického vzorce a fragmentů.

Hlavní výsledky a diskuse

Ve sledovaných matricích bylo 55 pesticidů spolehlivě detekováno již při 10 ng/mL, přičemž 47 látek bylo identifikováno již při 0,5 ng/mL, tedy pod běžným MRL (10 ppb). Celková doba analýzy (včetně vstřiku) byla 17 min, což umožňuje až 84 analýz za 24 h. Studie rozlišení prokázala, že hrubé rozlišení 15 000 a 30 000 nestačí k oddělení některých interferencí (příklad chlorprofamu), zatímco při 60 000 a 120 000 FWHM dochází k čisté separaci signálů a tiknutí hmotnostní přesnosti pod 1 ppm.

Přínosy a praktické využití metody

High-resolution full scan GC-Orbitrap MS s rychlým screeningem
umožňuje:

• Širokospektrální analýzu desítek až stovek pesticidů v jediné injekci.
• Retrospektivní data mining a doplňkové vyhledávání neznámých látek.
• Snížení falešných negativ a rychlé třídění vzorků pro následné kvantitativní potvrzení.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozvoj HRMS v kombinaci s pokročilou automatizací datové analýzy, využívání rozsáhlejších neznámých databází pro non-target screening a integrace umělé inteligence pro zrychlení interpretace složitých potravinových matric. Dále se otevírá prostor pro simultánní GC-HRMS a LC-HRMS multiklasové metody.

Závěr

Thermo Scientific Q Exactive GC Orbitrap HRMS v kombinaci se softwarem TraceFinder nabízí vysoce citlivé, selektivní a rychlé řešení pro komplexní screening pesticidů v potravinách. Díky vysokému rozlišení a sub-ppm hmotnostní přesnosti je metoda vhodná pro rutinní laboratorní provoz i pro rozšířené retrospektivní analýzy.

Reference

• SANCO/12571/2013. Method validation and quality control procedures for pesticide residue analysis in food and feed.
• 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.
• Thermo Scientific Application Note 10449. Fast screening, identification, and quantification of pesticide residues in baby food using GC Orbitrap MS technology. Runcorn, UK; 2016.