Screening for More Than 740 Pesticide Residues in Food Using an Agilent GC/Q-TOF and an Exact Mass Pesticide Library

Význam tématu

Bezpečnost potravin vyžaduje přísnou kontrolu reziduí pesticidů podle stanovených maximálních limitů (MRL), které se liší mezi zeměmi. Na trhu se vyskytuje přes 900 různých pesticidů a rostoucí mezinárodní obchod zvyšuje potřebu rychlého a komplexního screeningu širokého spektra látek. Tradiční cílené metody GC/MS/MS a LC/MS/MS poskytují vysokou citlivost, ale omezují se na kalibrované sloučeniny. Nezávislý screening pomocí vysokorozlišovacího GC/Q-TOF tak může zajistit širší pokrytí bez nutnosti častých kalibrací.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo vyvinout a ověřit univerzální screening více než 700 pesticidů v ovoci a zelenině využitím systému Agilent 7890 GC spojeného s 7200A GC/Q-TOF a osobní Pesticide PCDL s přesnými hmotnostmi. Šest organicky pěstovaných vzorků (mrkev, brokolice, rajče, zelené fazole, celer, jablko) bylo extrahováno metodou EN QuEChERS, nakonec opatřeno 93 pesticidy v koncentracích 10 a 100 ng/mL. Pro chromatografii byly nasazeny dvě midcolumn backflushing konfigurace: rychlá 20minutová 5×15 a delší 40,5minutová 15×15.

Použitá metodika

Vzorky byly homogenizovány za studena s suchým ledem a extrahovány acetonitrilem s EN QuEChERS solemi. Následoval přenos acetonitrilové vrstvy do 15mL trubic s dispersivní SPE (PSA, GCB, MgSO4 podle typu matrix). Pro přípravu spike se extrakt naředil a přidal standardní mix pesticidů. GC metody provozované v režimu konstantního průtoku helia se spouštěly v splitless módu a první kolona byla po běhu zpětně vypláchnuta zvýšeným tlakem. Q-TOF pracoval v EI režimu ve vysokém rozlišení (4 GHz), sběr dat v rozsahu m/z 35–550 s rychlostí 5 Hz. Retenční časy byly zamknuty na referenčním standardu chlorpyrifos-methyl.

Použitá instrumentace

• Agilent 7890B GC s 240V napájením
• Agilent 7693A autosampler
• Agilent 7200A GC/Q-TOF s EI vysokým rozlišením
• Bond Elut QuEChERS EN extrakční a dispersivní SPE sady
• Robot Coupe blender, Geno Grinder, vortex a centrifuga CentraCLR3R
• MassHunter GC/MS Acquisition a Qualitative Analysis Software B.07.00

Hlavní výsledky a diskuse

• Obě GC konfigurace dosáhly identifikace 97–98 % pesticidů při 10 ng/mL a 99–100 % při 100 ng/mL ve všech šesti matrixech.
• Mass accuracy monoisotopního iontu byla lepší než 2 ppm při S/N > 10 a do 1,25 ppm při S/N > 100.
• Rich EI fragmentace v kombinaci s All Ions workflow umožnila vysoce selektivní screening bez cílené kalibrace stovek pesticidů.
• Retrospektivní analýza celých spekter umožňuje dodatečné vyhledávání sloučenin mimo původní cílovou sadu.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí rychlý a citlivý screening širokého spektra pesticidů bez nutnosti samostatné kalibrace pro každou cílovou sloučeninu. Rychlá 20minutová varianta umožňuje vysokou propustnost v QA/QC laboratořích a robustní backflushing chrání kolony před kontaminací. Komplexní databáze a plné spektrální záznamy podporují flexibilitu a spolehlivost výsledků.

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozšíření PCDL o další tisíce pesticidů, kombinace GC/Q-TOF s LC-HRAM, rozvoj AI-řízené dekonvoluce a datové těžby, automatizace přípravy vzorků, integrace do výrobních procesů a vývoj přenosných vysokorozlišovacích systémů pro on-site monitoring představují klíčové směry dalšího vývoje.

Závěr

Vyvinutý screeningový přístup s Agilent GC/Q-TOF a Exact Mass Pesticide PCDL prokázal vysokou účinnost a selektivitu při detekci stovek pesticidů v potravinářských vzorcích. Metoda kombinuje rychlý průběh analýzy, robustní přípravu vzorků a možnost retrospektivního vyhodnocení, což ji činí ideální pro moderní laboratoře zaměřené na bezpečnost potravin.

Reference

1. US EPA. Indexes to Part 180 Tolerance Information for Pesticide Chemicals in Food and Feed Commodities.
2. European Commission. Maximum Residue Levels.
3. New Zealand Ministry of Primary Industries. Pesticide Maximum Residue Limit (MRL) legislation around the world.
4. Codex Alimentarius, FAO/WHO. CODEX Pesticides Residues in Food Online Database.
5. K. Mastovska, P. L. Wylie. Evaluation of a New Column Backflushing Set-up in the Gas Chromatographic-Tandem Mass Spectrometric Analysis of Pesticide Residues in Dietary Supplements. J. Chromatogr. A, 1265, 155–164 (2012).
6. K. Mastovska. Rugged GC/MS/MS Pesticide Residue Analysis Fulfilling the USDA Pesticide Data Program (PDP) Requirements. Agilent Technologies, 5991-1054EN.
7. Y. Chen et al. Multiresidue Pesticide Analysis of Dried Botanical Dietary Supplements Using an Automated Dispersive SPE Cleanup and HPLC–MS/MS. J. Agric. Food Chem., 60(40), 9991–9999 (2012).
8. K. Banerjee et al. Multiresidue determination of 375 organic contaminants including pesticides, PCBs and PAHs in fruits and vegetables by GC-triple quadrupole MS. J. Chromatogr. A, 1270, 283–295 (2012).
9. G. Satpathya, Y. K. Tyagi, R. K. Gupta. Optimised and validated method for analysis of pesticide multiresidues in fruits and vegetables by MAE–d-SPE–RTL–GC–MS with DRS. Food Chem., 127(3), 1300–1308 (2011).
10. M. Mezcua et al. Simultaneous Screening and Target Analytical Approach by GC-Q MS for Pesticide Residues in Fruits and Vegetables. J. AOAC Int., 92(6), 1790–1806 (2009).
11. EN 15662: Foods of plant origin – Determination of pesticide residues using GC-MS and/or LC-MS/MS following QuEChERS extraction/clean-up.