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

Význam tématu

Microplasty představují rostoucí environmentální a zdravotní riziko. Díky své velikosti se snadno šíří vodním prostředím, vstupují do potravinového řetězce a mohou nést toxické přísady či kontaminanty z okolního prostředí.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo demonstrovat využití pyrolytického rozkladu spojeného s plynovou chromatografií a orbitrapovou hmotnostní spektrometrií (py-GC-Orbitrap MS) pro detekci a identifikaci běžných polymerů v mléce, mase a povrchové vodě.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky vody byly očištěny přes skleněná filtrační vlákna a spikovány deuterovaným polystyrenem (D5-PS). Potravinové vzorky (mléko, hovězí maso) byly lyofilizovány, homogenizovány mletím a extrahovány pomocí přitlakové tekutinové extrakce (ASE 350) v dichlormethanu. Analýza probíhala na přístroji Thermo Scientific Orbitrap Exploris GC 240 vybaveném Frontier Multi Shot pyrolýzerem a GC Trace 1310. Data se zpracovávala v software Compound Discoverer a Chromeleon CDS.

Hlavní výsledky a diskuse

Porovnání celkového iontového chromatogramu standardní směsi a vzorku mléka po tepelném odparování ukázalo výrazné potlačení chemického pozadí. Charakteristické pyrolytické fragmenty polymerů identifikované v standardech byly následně hledány ve skutečných vzorcích.
Ve vzorku dešťové vody byly detekovány fragmenty benzenu, naftalenu a fluorenu, typické pro PVC, což potvrdilo přítomnost tohoto polymeru. V mléce a mase byly pozorovány signály styrenu, α-methylstyrenu a toluenu, naznačující možnou kontaminaci polystyrenem, avšak absence dimerů a trimerů styrenu znemožnila definitivní potvrzení.

Přínosy a praktické využití metody

py-GC-Orbitrap MS umožňuje vysokou selektivitu, citlivost a kapacitní analýzu většího množství vzorků pod mezí detekce běžných mikroskopických metod. Kombinace automatizovaného pyrolýzu a cíleného zpracování dat urychluje analýzu environmentálních a potravinových vzorků.

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozšíření spektrálních knihoven pro různé polymery a aditiva, integrace s dalšími detekčními technikami a implementace do rutinního monitoringu kvality vody a potravin přispějí k lepší kontrole mikroplastové zátěže a ochraně zdraví.

Závěr

Studie prokázala, že py-GC-Orbitrap MS představuje spolehlivou a efektivní metodu pro potvrzení přítomnosti a identifikaci mikroplastů v různých matricích. Díky vysokému rozlišení a přesnosti hmotnostní spektrometrie lze dosáhnout robustního a automatizovatelného workflow.

Reference

Rajski L., Warner N., Nikiforov V., Herzke D., Roberts D. Identification of microplastics in water and food using pyrolysis GC with high resolution Orbitrap mass spectrometry. Thermo Fisher Scientific Whitepaper, 2022.