Can "Deconvolution" Improve GC/MS Detectability?

Význam tématu

V analýze stopových pesticidů v potravinářských matricích vytváří složité pozadí významnou překážku pro spolehlivou detekci a kvantifikaci. Dekonvoluce v GC/MS umožňuje oddělit signály cílových látek od chemického šumu, zvyšuje selektivitu a citlivost metody a urychluje datové zpracování.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo optimalizovat nastavení AMDIS dekonvoluce pro stanovení 35 pesticidů ve špenátových extraktech při koncentraci 50 ppb a porovnat výsledky s klasickým zpracováním v MSD ChemStation. Studie rovněž hodnotí výhody automatizovaného výstupu přes Deconvolution Reporting Software (DRS).

Použitá metodika a instrumentace

Špenátové extrakty byly připraveny podle protokolu QuEChERS: extrakce acetonitrilem, sodná sůl, MgSO4, čisticí sorbenty PSA/GCB a finální převedení do toluenu.

• GC/MS: Agilent 7890A GC s multimode inlet 7693A, kolona HP-5MS UI 15 m×0,25 mm×0,25 µm, retenční zámek chlorpyrifos-methyl.
• Oven program: 100 °C (1,6 min) → 150 °C (50 °C/min) → 200 °C (6 °C/min) → 280 °C (16 °C/min, 5 min).
• MSD: Agilent 5975C, full scan 45–550 amu, EMV režim, zdroj 300 °C, kvadrupól 200 °C.
• Software: AMDIS dekonvoluce (nejlepší nastavení HHM: vysoké rozlišení, vysoká citlivost, střední požadavky na tvar píků), DRS automatizovaný reporting.

Hlavní výsledky a diskuse

Optimalizované nastavení AMDIS (HHM) zajistilo detekci všech 35 pesticidů s průměrným match faktorem nad 61,6 a minimem falešných negativ. ChemStation typicky detekovala méně analyty a často chybovala v integraci kvůli šumu.

• Dekonvoluce výrazně zlepšila poměr signál/šum a přesnost kvantifikace.
• Srovnání výstupů ukázalo, že bez dekonvoluce byly některé látky zcela opomenuty nebo integrované chybně.
• DRS poskytuje rychlé a přehledné raporty kombinující spektrální data a retenční informace.

Přínosy a praktické využití metody

Dekonvoluce přináší:

• Vyšší detekční limity v komplexních matricích.
• Snížení času potřebného k ručné kontrole výsledků.
• Zvýšení spolehlivosti identifikace díky plnospektrálnímu porovnání.
• Snadnou integraci do rutinního QA/QC a výzkumných laboratoří.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozšíření dekonvolučních algoritmů podpořených strojovým učením, rozšiřování databází knihoven AMDIS, zrychlení výpočetních procesů a jejich aplikace v monitoringu životního prostředí či klinické toxikologii. Integrace do cloudových platforem a real-time datové analýzy umožní vysokoprůchodové screeningové laboratorní workflow.

Závěr

Studie prokázala, že dekonvoluce (AMDIS/DRS) významně zlepšuje detekovatelnost pesticidů ve složitých matricích a překonává možnosti klasického zpracování ChemStation. Doporučené nastavení HHM poskytuje nejlepší kompromis mezi citlivostí, selektivitou a rychlostí zpracování.

Reference

• Christopher P. Sandy. A Blind Study of Pesticide Residues in Spiked and Unspiked Fruit Extracts Using Deconvolution Reporting Software. Agilent Technologies, 5989-1654EN, 2006.
• M. Anastassiades, S. J. Lehotay, D. Stajnbaher, F. J. Schenck. Fast and Easy Multiresidue Method Employing Acetonitrile Extraction/Partitioning and Dispersive SPE for Pesticide Residues in Produce. J. AOAC Int., 86(2):412–431, 2003.
• S. J. Lehotay, K. Maštovská, A. R. Lightfield. Use of Buffering and Other Means to Improve Results of Problematic Pesticides in a Fast and Easy Method for Residue Analysis of Fruits and Vegetables. J. AOAC Int., 88(2):615–629, 2005.
• NIST AMDIS Overview. http://chemdata.nist.gov/mass-spc/amdis/overview.html.
• P. L. Wylie. Screening for 926 Pesticides and Endocrine Disruptors by GC/MS with Deconvolution Reporting Software. Agilent Technologies, 5989-5076EN, 2006.
• C.-K. Meng, M. Szelewski. Replacing Multiple 50-Minute GC and GC-MS/SIM Analyses with One 15-Minute Full-Scan GC-MS Analysis for Nontargeted Pesticides Screening. Agilent Technologies, 5989-7670EN, 2007.