Evaluation of Rapid Extraction and Analysis Techniques for Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) in Seafood by GC/MS/MS

Význam tématu

Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAH) jsou klíčovými indikátory kontaminace mořských plodů po ropných haváriích. Nízké koncentrace těchto toxických látek, často v rozsahu pod ng/g, vyžadují vysoce citlivé, přesné a zároveň rychlé analytické metody. Zvýšená propustnost laboratoří během krizových situací (Gulf of Mexico 2010) vedla k rozvoji zjednodušených protokolů pro rutinní monitoring kvality potravin.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem aplikace bylo porovnat tři zrychlené přístupy k extrakci a přečištění PAH z mořských plodů a ověřit jejich vhodnost pro GC/MS/MS:

• QuEChERS s následným SBSE a back-extraction (TBE),
• QuEChERS s dispersivní solid phase extraction (dSPE),
• QuEChERS „express“ extrakce a screening pomocí Chromatoprobe™.

Hlavní analytickou technikou byla tandemová hmotnostní spektrometrie (GC/MS/MS) na systému Bruker 300-MS ve vícečetných reakcích monitorování (MRM).

Použitá metodika a instrumentace

Všechny postupy vycházely z původního QuEChERS protokolu: homogenizace vzorků (krevet, ústřic, atlantského lososa, modré mušle – ASTM SRM 1974b), přidání acetonitrilu a solí (MgSO4, NaOAc), vortexování a centrifugace. Rozdíly spočívaly v následujících krocích:

• SBSE + back-extraction: sorpce PAH na PDMS potaženém magnetickém tyčinkovém extraktoru, extrakce analyty do hexanu (220 μl), splitless nebo PTV injekce.
• dSPE: čištění hotovým sorbentním koktejlem (150 mg MgSO4/50 mg PSA/50 mg C18) v 2 ml tubě, PTV injekce acetonitrilového extraktu.
• Chromatoprobe screening: extrakce 1 g surového homogenátu etylacetátem, mikro-injekce 1–2 μl do Chromatoprobe™ micro-vialu, rychlá analýza na krátké kapiláře.

Použitá instrumentace:

• Bruker 300-MS tandemová MS
• Bruker 450-GC + Combi-PAL autosampler
• Inlety 1177 splitless, 1079 PTV a Chromatoprobe™
• Kolony Restek Rxi-5Sil-MS (30 m×0,25 mm×0,25 μm) a DB-1 (2 m×0,1 mm×0,1 μm)

Hlavní výsledky a diskuse

• QuEChERS + SBSE-TBE: sub-ng/g limity detekce, RSD < 2 %, čisté extrakty bez zabarvení, lepší přesnost při PTV injekci 8 μl. U těžších PAH nižší recovery vyžadují optimalizaci a použití C13 vnitřních standardů.
• QuEChERS + dSPE: obecně vysoké recovery pro všechny PAH, ale významná kontaminace u nízkých hladin (< 10 ng/g) způsobená obaly sorbentu. Doporučeno mechanické vybalení a vyprání sorbentu před použitím.
• QuEChERS „express“ + Chromatoprobe: ideální pro screening hladin ≥ 20 ng/g, analýza standardu 100 ng/g trvá < 6 min. Omezená kvantifikace z důvodu surového extraktu a možné kontaminace; potřeba vzorku blank pro minimalizaci carry-over.
• Validace: matrix spikes a SRM1974b potvrdily schopnost všech metod detekovat PAH s recovery obvykle mezi 60–130 %, v závislosti na sloučenině a postupu.

Přínosy a praktické využití metody

Rychlé extrakce založené na QuEChERS umožňují zpracovat desítky až stovky vzorků denně s minimální spotřebou organických rozpouštědel. SBSE-TBE poskytuje čisté extrakty pro vysoce citlivou kvantifikaci, dSPE balení usnadňuje rutinní workflow a Chromatoprobe screening nabízí okamžitou informaci o vyšších hladinách kontaminace.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Optimalizace SBSE sorpčních podmínek pro vyšší návratnost pozdně eluujících PAH.
• Využití stabilně značených izotopy pro kompenzaci matrix-efektů.
• Automatizace a robotizace extrakčních kroků ke zvýšení průchodnosti laboratoře.
• Adaptace postupů pro jiné složité potravinové a environmentální matrice.

Závěr

Kombinace metod QuEChERS se SBSE-TBE, dSPE či Chromatoprobe™ a GC/MS/MS tvoří flexibilní platformu pro analýzu PAH v mořských plodech. Pro monitorovací programy s požadavkem na sub-ng/g citlivost je doporučena SBSE-TBE s PTV injekcí, zatímco pro expresní screening nad 20 ng/g postačuje Chromatoprobe™.

Reference

• Sloan C.A., Brown D.W., Pearce R.W. a kol. NOAA Technical Memorandum NMFS-NWFSC-59 (2004): Extraction, Cleanup and GC/MS Analysis of Sediments and Tissues for Organic Contaminants.
• Anastassiades M., Lehotay S.J., Stajnbaher D., Schenck F.J. (2003) Journal of AOAC International 86:412–431.
• Mastovski K. a kol. Determination of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Seafood using GC/MS: A Collaborative Study, Covance Laboratories Inc.
• Cochran J. The QuEChERS Approach with GC-TOFMS and GC×GC-TOFMS for PAHs in Oil Contaminated Seafood, Florida Pesticide Residue Workshop 2010.
• Pfannkoch E.A., Stuff J.R., Moran J.H., Whitecavage J.A. High Throughput Method for PAHs in Seafood by QuEChERS-SBSE-GC-MSE, GERSTEL Inc.
• Hauser B., Popp P., Bauer C. Semi-Automated SBSE-HPLC-Fluorescence for Determination of PAHs in Water, UZE-Zentrum für Umweltanalytik Leipzig, Germany.