Dioxins: Identification of microplastics in water and food using pyrolysis GC with high resolution Orbitrap mass spectrometry

Význam tématu

Microplastiky představují rostoucí environmentální a zdravotní riziko díky své schopnosti pronikat do potravinového řetězce a akumulovat toxické přísady.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo předvést použití pyrolytického GC-Orbitrap MS k detekci a identifikaci běžných polymerů ve vzorcích mléka, masa a povrchových vod. Autoři porovnali standardní směsi polymerů se skutečnými vzorky a ověřili, jak účinně metoda odstraňuje background a detekuje mikroplastiky.

Použitá metodika a instrumentace

• Příprava vzorků vody: filtrace přes 1 a 0,7 µm skleněné filtry, sušení a doplnění deuterovaného polystyrenu (D5-PS).
• Příprava potravinářských vzorků: lyofilizace mléka a masa, mletí, homogenizace, extrakce dichlormethanem v ASE 350 (180 °C, 1500 psi).
• Analytická soustava: Frontier multi-shot pyrolyzér integrován s GC Thermo Scientific TRACE 1310 a Orbitrap Exploris GC 240 MS.
• Software: screening pyrolytických fragmentů v Compound Discoverer s HRAM knihovnami, cílená analýza v Chromeleon CDS.

Hlavní výsledky a diskuse

• Termodesorpční fáze významně redukovala chemické pozadí, což vedlo k jasnější detekci polymerů.
• Ve vzorcích povrchové vody identifikace PVC na základě fragmentů benzen, naftalen, fluoren.
• Vzorky mléka a masa vykázaly pyrolytická spektra indikující přítomnost polystyrenu (styren, α-methylstyren, toluen), avšak bez potvrzujících dimerů a trimerů.
• Orbitrap MS dosáhl vysoké selektivity a citlivosti díky úzkému rozsahu extrakce mass window (±5 ppm).

Přínosy a praktické využití metody

• Vysoká průchodnost vzorků umožňuje rutinní monitoring mikroplastik v environmentálních i potravinářských matricích.
• Detekce částic pod hranicí mikroskopických technik.
• Automatizovaná analýza minimalizuje operátorské zásahy a chybovost.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření HRAM knihoven o doplňkové pryskyřice a aditiva.
• Implementace strojového učení pro automatizované vyhodnocování pyrolytických dat.
• Propojení s epidemiologickými studiemi pro hodnocení expozice mikroplastikům.
• Začlenění metody do dlouhodobých environmentálních monitorovacích programů.

Závěr

Pyrolytická GC-Orbitrap MS se ukazuje jako robustní a citlivá technologie pro potvrzení přítomnosti a identifikaci mikroplastik v různých vzorcích. Kombinace selektivní destrukce vzorku, vysokého rozlišení hmotnostního spektra a pokročilého softwarového zpracování poskytuje platformu vhodnou pro rutinní i výzkumné aplikace.