Hydrogen Carrier Gas for Analyzing Pesticides in Pigmented Foods with GC/MS/MS

Význam tématu

V posledních letech dochází k častým výpadkům a zvyšování cen helia, což podněcuje přechod na vodík jako alternativní nosný plyn v plynové chromatografii s hmotnostní spektrometrií. Vodík je obnovitelný, levnější a zvyšuje chromatografické rozlišení, avšak není inertní, což může vést k nechtěným reakčním přeměnám analytů v ionizačním zdroji a následnému poklesu citlivosti či zkreslení spekter.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo ověřit, zda je možné analyzovat 203 pesticidů v náročných potravinových matricích (spinach) pomocí GC/MS/MS s vodíkem jako nosným plynem, aniž by se snížila citlivost pod úroveň maximálních reziduálních limitů (MRL). Studie se zabývala optimalizací chromatografické konfigurace, injekčních podmínek i výběrem hmotnostního spektrometru a vhodného EI zdroje přizpůsobeného pro vodík.

Použitá instrumentace

V práci byly využity:

• Agilent 8890 GC spojené s dvojitým kvadrupólem 7000E nebo 7010C
• Multimodální vstřikovač MMI v režimu solvent vent se 2 mm dimpled linerem
• Minibore kolony Agilent HP-5ms UI: dvě 20 m × 0,18 mm × 0,18 µm (midcolumn backflush)
• EI zdroj HydroInert (pro 7000E) nebo High Efficiency Source (HES, pro 7010C)
• Automatický vzorkovač Agilent 7693A

Použitá metodika

Vzorky špenátu byly extrahovány metodou QuEChERS (ACN + 1 % kyseliny octové) a očištěny pasážem přes cartridgy Captiva EMR–HCF1. Analytické ochrany (ethylglycerol, D-sorbitol, L-gulonolacton) byly přidávány sandwich injekcí. Injekce probíhala v solvent vent režimu, počáteční teplota MMI 60 °C, rychlý ramp 600 °C/min do 280 °C, objem vzorku 2 µL. Nosným plynem byl vodík (1,0–1,2 mL/min před RT-locking), chromatograf běžel 20 minut podle programu přechodu z heliového protokolu. Detekce probíhala v režimu dynamic MRM s paralelním full scanem pro retrospektivní identifikaci.

Hlavní výsledky a diskuse

Pod optimálními podmínkami vodík zvýšil chromatografické rozlišení oproti heliu a umožnil zachování stejných retenčních časů díky metodě překladů a RT-lockingu. HydroInert a HES zdroje minimalizovaly nechtěné redukční reakce v ionizačním zdroji, což umožnilo použití existujících MRM přechodů bez rekontefigurace. Přes 92 % pesticidů bylo kvantifikováno na úrovni ≤10 ppb (výchozí MRL) se zbytkovou standardní chybou <20 %. Pro většinu látek byla dosažena MDL <1 ppb, u HES byly MDL typicky nižší než u HydroInert.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlé převedení stávajících metod z heliového provozu na vodíkový bez ztráty RT či MRM metodiky
• Zvýšené chromatografické rozlišení a úspora času díky midcolumn backflush a identické teplotní programy
• Možnost simultánní kvantifikace (dMRM) a screeningové identifikace (full scan) v jednom běhu
• Snížení provozních nákladů a zvýšení laboratorní udržitelnosti díky vodíku

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozšíření vodíkových metod pro analýzu zbytků nejen pesticidů, ale i PAH, VOC či NBŠO sloučenin. Dále lze kombinovat hodnocení in situ reakčnosti zdrojů s novými materiály trubic a plášťů pro ještě nižší reaktivitu. Možnosti zrychlené GC (10 min programy) a pokročilých datových režimů (dMRM/scan) usnadní vysoce multiplexní analýzy i retrospektivní rešerši dat.

Závěr

Studie prokázala, že vodík jako nosný plyn ve spojení s HydroInert nebo HES zdrojem plně nahradí helium pro analýzu pesticidů GC/MS/MS bez kompromisů v citlivosti, selektivitě či přesnosti. Metoda splňuje SANTE/11312/2021 a umožňuje robustní, úspornou a udržitelnou rutinní kontrolu potravinových matric na úrovni MRL.

Reference

• SANTE/11312/2021 – Metody validace a QC pro pesticidy v potravinách
• Agilent Technologies – GC/MS Instrument Helium to Hydrogen Conversion Guide, 5994-2312EN
• Andrianova A. A. et al., “Five Keys to Unlock Maximum Performance in Pesticide Analysis with GC/MS/MS”, 5994-4965EN, 2022
• Quimby B. D. et al., apl. poznámky 5994-4890EN až 5994-4966EN, 2022–2023