Accurate Quantitation of Pesticides and PCB's in Grape and Onion Extracts using High Resolution GC-Orbitrap Mass Spectrometry

Význam tématu

Moderní potravinářské postupy vyžadují přesné monitorování reziduí pesticidů a polychlorovaných bifenyly (PCB) v potravinách. Nízké koncentrace těchto látek a složitost matrice ovoce a zeleniny kladou vysoké nároky na citlivost, selektivitu a kvantitativní spolehlivost analytických metod. Vysoce rozlišená GC-Orbitrap hmotnostní spektrometrie nabízí možnost plnoskenového režimu, který usnadňuje jak retrospektivní analýzu, tak rychlé přizpůsobení měřených sloučenin bez nutnosti cíleného nastavení před analýzou.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo zhodnotit kvantitativní výkon systému Exactive GC-Orbitrap GC-MS pro simultánní analýzu 88 pesticidů a 7 PCB v hroznové a cibulové matrici. Posouzeny byly parametry citlivosti (mez detekce), linearita kalibrací, přesnost (obnovení) a reprodukovatelnost výsledků v širokém rozsahu koncentrací (1–200 µg/kg).

Použitá metodika a instrumentace

• Vzorkování: Hrozny a cibule z trhu, homogenizace a extrakce metodou miniLuke (aceton, dichlormetan, petrolether, sodná sůl síranu, výměna rozpouštědla do ethylacetátu).
• Chromatografie: GC TRACE 1310 s kolonkou TraceGOLD TG-5SilMS (30 m × 0,25 mm × 0,25 µm), program teplot 40 °C → 300 °C.
• Autosampler: Thermo Scientific TriPlus RSH pro plně automatické vstřikování 1 µl vzorku.
• Hmotnostní spektrometrie: Exactive GC Orbitrap, full-scan 50–700 Da, rozlišení 60 000 FWHM (m/z 200), elektrónová ionizace 70 eV.
• Software: TraceFinder pro řízení přístroje, zpracování dat, extrakci iontových chromatogramů (±5 ppm) a kvantifikaci.

Hlavní výsledky a diskuse

• Meze detekce (LOD) do 2 ng/mL pro 92 ze 95 analyzovaných sloučenin; binapacryl, kaptafol a propargite vykázaly LOD 5 ng/mL. Hodnoty výrazně překračují požadavky EU (MRL 10 µg/kg).
• Linearita v rozsahu 1–200 µg/kg: koeficient determinace R² > 0,99 u všech sloučenin.
• Reprodukovatelnost: průměrný RSD faktor obnovy < 20 %.
• Blind test – vzorky dopované 0,5–100 µg/kg: průměrné obnovení 82–133 % a shoda mezi naměřenými a dopovanými hodnotami.
• Ukázka chromatogramů (captan, HCH-gama) demonstrovala vysokou citlivost a čistotu signálu i v 5× ředěné matici.
• Full-scan režim umožňuje retrospektivní vyhodnocení dalších látek bez opakování analýzy.

Přínosy a praktické využití metody

• Vysoká citlivost a selektivita plnoskenového HRMS trhu i pro komplexní potravinové matice.
• Rychlá příprava nové databáze látek bez nutnosti opětovného nastavování metody.
• Automatizované vyhodnocení a kontrola shody parametrů s normami SANTE/11945.
• Možnost efektivního QA/QC v potravinářských laboratořích, sledování MRL a retrospektivní screening.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření aplikace na další matrice (obiloviny, maso, mléko) a další třídy kontaminantů.
• Integrace s pokročilou datovou analýzou a strojovým učením pro automatické rozpoznávání neznámých kontaminantů.
• Další zvyšování rozlišení a dynamického rozsahu HRMS přístrojů pro sledování ultra-stopových úrovní.
• Využití nových ionizačních technik a zdokonalené chromatografie pro rozšíření analytického spektra.

Závěr

Studie prokázala, že kombinace GC-Orbitrap HRMS a softwaru TraceFinder poskytuje robustní, citlivé a vysoce spolehlivé kvantitativní výsledky pro multi-reziduální analýzu pesticidů a PCB v potravinářských vzorcích. Metoda splňuje regulační požadavky, umožňuje snadnou adaptaci na nové látky a nabízí významnou přidanou hodnotu v rutinní i výzkumné praxi.

Reference

1. http://ec.europa.eu/food/plant/docs/plant_pesticides_mrl_guidelines_wrkdoc_11945_en.pdf
2. http://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=URISERV:l13002a
3. SANTE/11945/2015. Guidance document on analytical quality control and method validation procedures for pesticides residues analysis in food and feed.
4. Mol H., Tienstra M., Zomer P. (2016) Evaluation of gas chromatography electron ionization full scan high resolution Orbitrap mass spectrometry for pesticide residue analysis? Analytica Chimica Acta, 935, 161–172.
5. Ucles S., Lozano A., Martinez Bueno M.J., Fernandez-Alba A.R. (2017) Shifting the paradigm in gas chromatography mass spectrometry pesticide analysis using high resolution accurate mass spectrometry. Journal of Chromatography A.
6. Thermo Fisher Scientific Application note 10448 (2016) High efficiency, broad scope screening of pesticides using gas chromatography high resolution Orbitrap mass spectrometry.
7. Thermo Fisher Scientific Application note 10509 (2016) Routine quantitative method of analysis for pesticides using GC-Orbitrap mass spectrometry in accordance with SANTE/11945/2015 guidelines.
8. Thermo Fisher Scientific Application note 10541 (2017) Multi-residue pesticide screening in cereals using GC-Orbitrap mass spectrometry.