Rugged GC/MS/MS Pesticide Residue Analysis Fulfilling the USDA Pesticide Data Program (PDP) Requirements

Význam tématu

Pesticidní rezidua v ovoci a zelenině jsou významnou součástí kontroly potravinové bezpečnosti. Program USDA PDP shromažďuje data o reziduích pesticidů ve vybraných komoditách s cílem chránit zejména kojence a děti. Spolehlivé, citlivé a efektivní analytické metody jsou klíčové pro rychlé vyhodnocení a zajištění shody s legislativními limity.

Cíle a přehled studie

Cílem práce bylo vyvinout a ověřit robustní GC/MS/MS metodu pro více než 70 pesticidů splňující požadavky PDP, minimalizovat dobu cyklu, omezit kontaminaci přístroje a dosáhnout vynikajících kvalitativních a kvantitativních parametrů pro rutinní analýzu ovocných a zeleninových vzorků.

Použitá metodika a instrumentace

• Příprava vzorků metodou QuEChERS – extrakce 1 g vzorku v acetonitrilu, přidání vnitřních standardů a ochranných látek
• GC injekce pomocí Multi-Mode Inlet v PTV solvent vent režimu (objem 2 µl)
• Concurrent backflushing pro odstranění méně těkavých matricových složek po eluci analytů
• GC teplotní program od 60 °C do 290 °C v několika krocích, doba běhu 20 minut
• Kolony HP-5MS UI, konfigurace z MMI do AUX EPC nebo PCM a druhá kolona pro backflush
• MS/MS analýza v režimu Multiple Reaction Monitoring, EI zdroj 70 eV, kolizní plyn dusík
• Kalibrace maticově vázanými standardy na úrovni 1 × LOQ až 10 × LOQ

Použitá instrumentace

• Agilent 7890A GC
• Agilent 7000B Triple Quadrupole GC/MS System
• Multi-Mode Inlet (MMI) s air cooling
• Electronic Pneumatics Control (EPC) a Pneumatics Control Module (PCM)
• 7693A Automatic Liquid Sampler (ALS)
• Backflushing kit s purged ultimate union
• Kolony HP-5MS UI 5 m × 250 µm a 15 m × 250 µm
• Software MassHunter pro řízení a zpracování dat

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda umožnila analýzu více než 70 pesticidů v čase 20 minut s opakovatelnými výsledky splňujícími PDP QC požadavky. Kalibrace vykázala koeficienty korelace R vyšší než 0,997. Přesnost jednotlivých zpětně vypočtených koncentrací se pohybovala mezi 83 a 119 %, průměrné hodnoty byly 95–102 % s RSD 1,5–8,3 %. Použití analyzátových ochránců (L-gulonová kyselina g-lakton a D-sorbitol) zlepšilo stabilitu čistících souprav a zkvalitnilo peak shapes. Concurrent backflushing významně omezilo usazování nemobilních matricových složek, prodloužilo dobu bezúdržbového provozu MS iontového zdroje a zkrátilo dobu analýzy. Vnitřní standardy, zejména 13C12-p,p'-DDT, výrazně snížily RSD a zlepšily přesnost u citlivých pesticidů p,p'-DDT a p,p'-methoxychloru.

Přínosy a praktické využití metody

• Zvýšená produktivita díky kratší době analýzy a možnosti vysokoprůtokové injekce
• Výrazné snížení údržby iontového zdroje a kolony díky backflushing
• Vynikající přesnost a opakovatelnost vhodná pro rutinní provoz v PDP laboratořích
• Možnost rozšíření na další potravinové matice a laboratorní aplikace v oblasti QA/QC

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření databáze MRM podmínek pro další pesticidy a environmentální polutanty
• Automatizace přípravy vzorků a integrace s robotizovanými systémy
• Nasazení zelenějších protokolů extrakce a snižování spotřeby organických rozpouštědel
• Využití pokročilých datových analýz a strojového učení pro rychlejší interpretaci výsledků

Závěr

Vyvinutá GC/MS/MS metoda s PTV solvent vent injekcí, analyzátovými ochránci, vnitřními standardy a concurrent backflushingem nabízí robustní, citlivý a efektivní analytický protokol pro monitoring pesticidních reziduí ve vybraných potravinových produktech. Metoda plně vyhovuje požadavkům USDA PDP a je připravena pro rutinní implementaci v potravinářských kontrolních laboratořích.

Reference

• Pesticide Data Program SOP, USDA AMS, 1991
• Mastovska K and Wylie PL, J Chromatogr A 1054 (2004) 335-349
• Szelewski MJ and Quimby B, Agilent Technologies publ 5989-1716EN
• Meng C-K, Agilent Technologies publ 5989-6018EN
• Anastassiades M et al, J AOAC Int 86 (2003) 412-431
• Mastovska K et al, Anal Chem 77 (2005) 8129-8137
• Agilent G1472A Backflushing Kit manual G1472-90001, 2010
• Meng C-K, Agilent Technologies publ 5990-9453EN
• Mastovska K and Wylie PL, J Chromatogr A, DOI 10.1016/j.chroma.2012.09.094
• Wylie PL and Meng C-K, Agilent Technologies publ 5990-3578EN
• Agilent Application Note 5991-1054EN, 2012