GCxGC-TOFMS of Pesticides in Tobacco

Význam tématu

Analýza reziduí pesticidů v tabáku je klíčová pro hodnocení rizik spojených s expozicí kuřáků a plní požadavky agentury EPA. Díky složité matrici tabáku a velmi nízkým hladinám cílových látek je nutné využít metody s vysokou selektivitou, citlivostí a schopností potlačit interferující složky.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo demonstrovat využití kombinace dvojrozměrné plynové chromatografie (GCxGC) a rychlého časově-of-flight hmotnostního spektrometru (TOFMS) pro kvantifikaci a identifikaci organochlorových a organofosfátových pesticidů v tabákových extraktech. Studie zahrnovala kalibrace s maticovými standardy, hodnocení potlačení interferencí a možnosti netarget screening.

Použitá instrumentace

• GCxGC-TOFMS systém Pegasus 4D (LECO): dvě kolony v sérii s tepelným modulátorem (quad-jet, dual-stage, 4 s modulace).
• Primární kolona: Rtx-1, 30 m × 0,25 mm × 0,25 µm; sekundární kolona: Rtx-200, 1 m × 0,18 mm × 0,18 µm.
• GC teplotní program: 40 °C (1 min), 40 °C/min do 120 °C, 5 °C/min do 290 °C; sekundární pece +5 °C offset.
• TOFMS podmínky: EI 70 eV, zdroj 225 °C, m/z 50–500, 100 spekter/s.
• Software ChromaTOF pro řízení přístroje, automatické vyhledání píků, spektrální dekonvoluci, slučování GCxGC řezů a kalibraci.

Hlavní výsledky a diskuse

• Kombinace GCxGC a TOFMS umožnila významně rozdělit složité tabákové matrice, což bylo patrné z konturových a povrchových grafů (TIC).
• Kalibrace pesticidů v matici tabáku (2,5–50 pg/µL) vykázaly vynikající lineární odezvu (r² ≥ 0,992) pro většinu analyzovaných látek.
• Díky dvourozměrnému rozlišení sekundární kolony byla odstraněna interferenční pozadí, jak ukazují příklady methylparathionu a chlorpyrifosu.
• Spektrální dekonvoluce odhalila čisté masové spektrum cílových pesticidů (dieldrin, EPN) při úrovních 5 pg/µL, přičemž konvenční měření by selhala kvůli souběžným interferencím.
• Netarget screening identifikoval v neodpíchaném extraktu řadu dalších pesticidů (např. 2,4-D estery, diazinon, carbaryl, metalaxyl, flumetralin) bez předchozí kalibrace.

Přínosy a praktické využití metody

GCxGC-TOFMS přináší:

• Vyšší selektivitu a citlivost v komplexních matricích.
• Redukci kvantifikačních biasů díky separaci interferencí v druhé dimenzi.
• Plný masový rozsah pro spolehlivou identifikaci a zpětné vyhledávání netarget složek.
• Automatizované zpracování dat šetří čas i lidské zdroje.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření pro další složité matrice (potraviny, biologické vzorky, environmentalní analýzy).
• Integrace pokročilých algoritmů strojového učení pro zlepšení netarget screeningů.
• Miniaturizace a online prekoncentrace pro zvýšení propustnosti laboratoře.
• Vzniká potenciál pro kvantitativní a nestrukturovaný monitoring reziduí pesticidů v reálném čase.

Závěr

Demonstrace GCxGC-TOFMS v analýze pesticidů v tabáku potvrdila schopnost metody překonat výzvy složité matrice. Kombinace dvourozměrné chromatografie, rychlé akvizice TOFMS a pokročilé spektrální dekonvoluce poskytuje vysokou citlivost, selektivitu a spolehlivou identifikaci cílových i neznámých pesticidů.

Reference

• Government Accounting Office Report, Pesticides on Tobacco, March 2003.
• LECO Corporation; Form No. 203-821-292, 2008.