What’s in Your Brew? Detecting Volatile PFAS with Headspace SPME GC/MS/MS

Význam tématu

Per- a polyfluoralkylové látky (PFAS) představují skupinu vysoce perzistentních a potenciálně toxických chemikálií, které se hromadí v životním prostředí i v organismu. Lidé se mohou těmito látkami nakazit prostřednictvím vody, potravin či vzduchu. Vzhledem k enormní spotřebě piva a složitému chemickému složení tohoto nápoje je nezbytné vyvinout spolehlivé analytické postupy pro detekci stopových množství PFAS v pivních matricích a zajistit bezpečnost konečného produktu.

Cíle a přehled studie

Hlavním cílem bylo navrhnout a ověřit přesnou a citlivou metodu pro kvantifikaci těkavých PFAS v pivu. Studie využívá kombinaci headspace solid‐phase microextraction (HS‐SPME) a trojitého kvadrupólu GC/MS/MS k předkoncentraci a selektivní detekci fluorotelomer alkoholů, akrylátů, methakrylátů a sulfonamidů. Metoda byla testována na pěti komerčních pivech (různé styly a bezalkoholické varianty) a porovnána s vodným kontrolním vzorkem.

Použitá metodika a instrumentace

Metoda vychází z automatizovaného HS‐SPME s přístrojem Shimadzu GCMS‐TQ8040 NX spojeným s autosamplerem AOC‐6000 Plus vybaveným DVB/CAR/PDMS vláknem. Klíčové parametry extrakce: 10 mL vzorku s 2 % NaCl, inkubace 5 min při 50 °C, extrakce 30 min za míchání 300 rpm, desorpce 7 min při 240 °C. GC podmínky: splitless vstřik, helový tok, kapilární kolona SH‐I‐624Sil MS (30 m×0,25 mm×1,40 µm), tepelný program od 40 °C do 300 °C. MS/MS pracoval v módu MRM s výběrem kvantifikačních a kvalifikačních přechodů pro deset cílových PFAS. Interní standardy představovaly izotopově značené deriváty jednotlivých tříd sloučenin, kalibrační rozsah 1–2000 ng/L.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda prokázala vynikající linearitu (R² ≥ 0,996) a nízké pozadí v metodových blankách. Kontrola kalibrace (ICV, CCV) vykázala návratnost 70–130 %. V čisté vodě (LCS) dosáhla průměrná návratnost 91–101 % a RSD ≤ 6,5 %. V pivech po přidání standardů v množství 100 ng/L byly průměrné návratnosti 78–126 % s RSD pod 8 %, což potvrzuje robustnost postupu napříč různými pivními matricemi. Klíčovým zjištěním je potřeba používat ke každému analytu odpovídající izotopově značený interní standard pro korekci matrice.

Přínosy a praktické využití metody

• Minimální příprava vzorku: jednoduchý přídavek NaCl a automatizovaná extrakce HS‐SPME.
• Vysoká citlivost a selektivita díky módu MRM na trojitém kvadrupólu.
• Možnost kvantifikace těkavých PFAS tam, kde LC/MS selhává.
• Rychlý workflow s automatizovaným autosamplerem snižuje chyby operátora.
• Komplementární technika k LC/MS pro komplexní výzkum a kontrolu kvality nápojů.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Zavádění podobných HS‐SPME GC/MS/MS metod pro jiné nápoje a potravinářské matrice.
• Vývoj a komercializace nových izotopově značených interních standardů.
• Integrace postupu do vysokopropustných screeningových platforem.
• Využití metody při monitorování environmentální kontaminace a při regulačních kontrolách.

Závěr

Prezentovaná metoda HS‐SPME GC/MS/MS na přístroji Shimadzu GCMS‐TQ8040 NX s AOC‐6000 Plus poskytuje vysokou přesnost, reprodukovatelnost a citlivost pro analýzu těkavých PFAS v pivu. S využitím odpovídajících izotopových interních standardů dosahuje metoda standardní splnění kritérií kvality a je vhodná pro rutinní monitorování bezpečnosti potravin a nápojů.

Reference

1. Understanding PFAS-What They Are, Their Impact, and What We Can do, PennState Extension, 2023.
2. Brunn H. et al. PFAS: forever chemicals—persistent, bioaccumulative and mobile, Environ. Sci. Eur. 2023.
3. Alazaiza M.Y. et al. PFAS Contamination and Mitigation, Case Studies in Chemical and Environmental Engineering, 2025.
4. Bach C. et al. Simultaneous determination of PFAS classes in water and sediments, J. Chromatogr. A, 2016.
5. Our Current Understanding of the Human Health and Environmental Risks of PFAS, EPA, 2024.
6. PFAS, Their History, Danger and How we Fix The World, Bucknell University, 2024.
7. ‘Forever Chemicals’ Found in Popular US Beers, Above EPA Limits, Science Alert, 2025.
8. Bitter Aftertaste: PFAS Found in US Beer, MGM The Law Firm, 2025.
9. Shimadzu Application News GCMS-2403, Volatile PFAS in water analysis using HS‐SPME GC/MS/MS, 2024.
10. Shimadzu Application News GCMS-2404, Analysis of Volatile PFAS in Drinking Water, 2024.
11. Shimadzu Application News GCMS-2405, Analysis of Volatile PFAS in Bottled Water, 2024.
12. Shimadzu Application News 02-SSI-GCMS-2501-EN, Volatile PFAS in Complex Juice Matrices, 2025.
13. Gruszecka D. et al. Direct immersion thin film SPME of polychlorinated n-alkanes, Food Chem., 2021.