The quantitative power of high-resolution GC-Orbitrap mass spectrometry for the analysis of pesticides and PCBs in food

Význam tématu

Analýza reziduí pesticidů a polychlorovaných bifenylů (PCB) v potravinách je nezbytná pro zajištění souladu s legislativními maximálními limity a pro ochranu zdraví spotřebitelů. Tradiční GC-MS/MS v cíleném režimu SRM vyžaduje předběžnou volbu analyz a složitou optimalizaci. Vysokorozlišovací plnospektrální GC-Orbitrap představuje flexibilnější přístup s možností retrospektivní analýzy a vysokou selektivitou i citlivostí.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem bylo ověřit kvantitativní výkonnost přístroje Thermo Scientific Exactive GC Orbitrap MS při stanovení 88 pesticidů a 7 PCB ve vzorcích hroznů a cibule. Studie hodnotila detekční limity (LOD), linearitu v rozsahu 1–200 µg/kg, přesnost měření (RSD) a schopnost přesného kvantitativního určení i v blind testech.

Použitá instrumentace

• Thermo Scientific Exactive GC Orbitrap – full-scan režim 50–700 Da, rozlišení 60 000 FWHM při m/z 200
• Thermo Scientific TRACE 1310 GC s kapilární kolonou TraceGOLD TG-5SilMS (30 m × 0,25 mm × 0,25 µm)
• Thermo Scientific TriPlus RSH autosampler pro automatickou injekci
• Software Thermo Scientific TraceFinder pro řízení přístroje, zpracování dat a kvantifikaci s přesností výběru iontů ±5 ppm

Použitá metodika

Vzorky hroznů a cibule byly extrahovány mini-Luke postupem: aceton, dichlormethan, petrolether, sušení Na₂SO₄, rotavaporace a rekonstituce v ethylacetátu. Pro kalibraci byly připraveny matricově navázané standardy 1–200 µg/kg (8 bodů). Blind test zahrnoval 97 náhodně vybraných látek ve vzorcích. Chromatografické podmínky zahrnovaly splitless injekci 1 µL a programovaný teplotní profil GC pece.

Hlavní výsledky a diskuse

LOD pro 92 z 95 sloučenin dosahovaly ≤2 µg/kg, čímž splňují EU MRL nařízení. Koeficient determinace R² > 0,99 a průměrný RSD response factor < 20 % potvrzují vynikající linearitu a opakovatelnost v rozsahu 1–200 µg/kg. Blind analýza potvrdila přesnost kvantifikace i ve vysoce ředěných vzorcích (příklad captan v 5× ředění 4,9 µg/kg).

Přínosy a praktické využití metody

• Full-scan akvizice umožňuje okamžité zařazení dalších látek bez nutnosti úprav metody
• Retrospektivní vyhledávání neznámých kontaminantů v již získaných datech
• Vysoká citlivost a selektivita usnadňují rutinní QA/QC stanovení v potravinářských laboratořích

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozvoj pokročilých algoritmů pro zpracování velkých dat, rozšíření metodiky na další třídy kontaminantů, integrace suspect a non-target screeningu a automatizace workflow v rámci potravinářské kontroly.

Závěr

Studie prokázala, že plnospektrální GC-Orbitrap MS nabízí robustní, citlivou a přesnou kvantifikaci pesticidů a PCB bez nutnosti interních standardů. Jednoduchá akvizice, vysoké rozlišení a intuitivní software podporují rutinní i výzkumnou analytiku.

Reference

1. European Commission. Commission Regulation (EC) No 396/2005 on maximum residue levels of pesticides in or on food and feed. Official Journal of the European Union. 2005;L70:1–16.
2. European Commission. Guidance document SANTE/11945/2015: Analytical quality control and method validation procedures for pesticide residues analysis in food and feed. 2015.
3. Mol H, Tienstra M, Zomer P. Evaluation of gas chromatography electron ionization full scan high resolution Orbitrap mass spectrometry for pesticide residue analysis? Analytica Chimica Acta. 2016;935:161–172.
4. Ucles S, Lozano A, Martinez-Bueno MJ, Fernandez-Alba AR. Shifting the paradigm in gas chromatography mass spectrometry pesticide analysis using high resolution accurate mass spectrometry. Journal of Chromatography A. 2017;1501:107–116.
5. Thermo Fisher Scientific. Application Note 10448: High efficiency, broad scope screening of pesticides using gas chromatography high resolution Orbitrap mass spectrometry. 2016.
6. Thermo Fisher Scientific. Application Note 10509: Routine quantitative method of analysis for pesticides using GC-Orbitrap mass spectrometry in accordance with SANTE/11945/2015 guidelines. 2016.
7. Thermo Fisher Scientific. Application Note 10541: Multi-residue pesticide screening in cereals using GC-Orbitrap mass spectrometry. 2017.
8. Lozano A, Kiedrowski B, Scholten J, de Kroon M, de Kok A, Fernández-Alba AR. Miniaturisation and optimisation of the Dutch mini-Luke extraction method for implementation in the routine multi-residue analysis of pesticides in fruits and vegetables. Food Chemistry. 2016;192:668–681.
9. Thermo Fisher Scientific. Exactive GC Orbitrap Mass Spectrometer – produktová dokumentace. Thermo Fisher Scientific; 2017.