Orbitrap Exploris GC mass spectrometer performance- based analysis of polychlorinated dibenzo-p-dioxins/furans (PCDD/F)

Význam tématu

Polychlorované dibenzo-p-dioxiny a furany (PCDD/F) jsou vysoce toxické perzistentní organické polutanty, které se i při velmi nízkých koncentracích akumulují v životním prostředí a potravním řetězci. Jejich analytické stanovení na úrovni fg/g je klíčové pro zajištění souladu s přísnými mezinárodními předpisy, jako je EPA Method 1613 či evropské nařízení o maximálních limitech v potravinách.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem technické poznámky je demonstrovat optimalizaci a výkonnost Orbitrap Exploris GC MS přístroje pro stopovou analýzu PCDD/F pomocí vysokorozlišovacího přesného hmotnostního měření (HRAM). Studie se zaměřuje na citlivost, selektivitu, přesnost a lineární rozsah při analýze půdních vzorků odpovídající regulačním limitům.

Použitá metodika a instrumentace

Příprava vzorku a standardů:

• Šestistupňová kalibrace s isotopicky značenými standardy podle EPA 1613 (rozsah 0,01–100 pg/µl).
• Extrahci 2 g půdy v bipolárním systému acetonitril/hexan (4+4 ml) a centrifugaci při 3 000 ot/min.
• Koncentraci extraktu, přidání nejnižšího standardu (30 µl) a doplnění do nonanu.

Chromatografické podmínky:

• GC TRACE 1610 s kolonkou TraceGOLD TG-Dioxin (60 m×0,25 mm×0,25 µm).
• Injektor iConnect Split/Splitless, režim splitless, objem 1,5 µl, teplota 280 °C.
• Teplotní program 120 °C (2 min) – 250 °C (0 min) – 260 °C (5 min) – 285 °C (0 min) – 320 °C (15 min), celkem 44,7 min.

Použitá instrumentace

• Orbitrap Exploris GC MS s tSIM režimem, rozlišení 60 000 FWHM (m/z 200) a vnitřní lock mass kalibrací (207,0324; 281,0511; 355,0699).
• Elektronová ionizace s optimalizovanou energií 40 eV pro minimální fragmentaci a zvýšenou citlivost.
• Autosampler TriPlus RSH a řídicí software Chromeleon 7.3.1 s workflow Dioxin Analyzer.

Hlavní výsledky a diskuse

Analýza prokázala:

• Femtogramovou detekční mez v rozsahu 45 fg na kolonu (2,3,7,8-TCDD) při optimalizované EI 40 eV.
• Lineární dynamický rozsah přes tři řády s RSD < 6 % a odchylkou RRF < 20 %.
• Mass resolution OCDD (m/z 455,7401) ~ 40 000, což splňuje kritérium EPA Method 1613 (10 000 při 5 % výšky píku).
• Uživatelky přívětivé vyhodnocení iontových poměrů a RRF v Chromeleon CDS pro zrychlenou kontrolu kvality.

Přínosy a praktické využití metody

• Možnost přímé analýzy surových půdních extraktů bez složitých clean-up kroků.
• Vysoká citlivost i při nízkém objemu injekce, redukce spotřeby vzorku.
• Integrované workflow zajišťuje rychlou validaci výsledků a splnění regulačních požadavků.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření HRAM analýzy na netargetovaný screening dalších perzistentních organických pollutantů.
• Ukládání full-scan dat pro retrospektivní identifikaci neznámých kontaminantů.
• Integrace s automatizovanými platformami pro rychlou odezvu při kontaminačních incidentech.

Závěr

Orbitrap Exploris GC MS představuje spolehlivou alternativu ke GC-MS s magnetickou sektorovou detekcí při analýze PCDD/F. Přístroj dosahuje požadované femtogramové citlivosti, sub-ppm přesnosti hmotnosti a vysokého rozlišení, zároveň nabízí flexibilitu a uživatelsky přívětivé workflow v jednom software.

Reference

1. European Union Commission Regulation 2022/2002. Amending Regulation (EC) No 1881/2006 as regards maximum levels of dioxins and dioxin-like PCBs in certain foodstuffs, October 21, 2022.
2. Environmental Protection Agency (EPA) Method 1613. Tetra-Through Octa-Chlorinated Dioxins and Furans by Isotope Dilution HRGC/HRMS, Revision B, 1994, EPA 821-B-94-005.
3. Warner NA, Ladak A, Cavagnino D, Kutscher D. Thermo Scientific Technical Note 001594: Uncompromised sensitivity in polychlorinated dibenzo-p-dioxins/furan analysis using triple quadrupole GC-MS with cost-effective helium-saving technology, 2022.