Quantitation and Non-Target Detection of Pesticides in Spinach Extract with Pegasus BT 4D

Význam tématu

Analýza pesticidů v potravinových vzorcích je kritická pro ochranu veřejného zdraví a zajištění souladu s přísnými regulačními limity. Komplexní matricové interferencí často snižují přesnost kvantifikace při nízkých koncentracích. Aplikace dvoudimenzionální plynové chromatografie (GC×GC) spojené s časově-oflým hmotnostním spektrometrem Pegasus BT 4D přináší významné zlepšení separace a citlivosti, což vede k lepší detekci a kvantifikaci jak cílových, tak neočekávaných kontaminantů.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo ověřit schopnost systému Pegasus BT 4D GC×GC-TOFMS:

• kvantifikovat chlorované pesticidy v extraktu bagetovaného špenátu při úrovních níže 20 ng/g,
• minimalizovat vliv matricového pozadí na limity detekce (LOD) a linearitu kalibračních křivek,
• identifikovat neočekávané (non-target) pesticidy a kontaminanty pomocí dekonvolučních algoritmů.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorek:

• Bagetovaný špenát připraven extrakcí metodou QuEChERS s dSPE čištěním.
• Referenční směs chlorovaných pesticidů napichována do matrice pro kalibraci.

Instrumentace:

• Hmotnostní spektrometr: LECO Pegasus BT 4D TOFMS, zdroj iontů 250 °C, rozsah m/z 45–570, frekvence akvizice 280 spekter/s (GC×GC).
• Plynový chromatograf: GC×GC Quad Jet Thermal Modulator s 7693 autosamplerem.
• Kolony: primární Rxi-5ms (30 m×0,25 mm×0,25 µm), sekundární Rtx-200 (1 m×0,25 mm×0,25 µm).
• Teplotní program: 75 °C (1 min), 10,2 °C/min do 320 °C (8 min); modulace 2 s (+15 °C ke druhému hořáku).
• Software: ChromaTOF s režimy Target Analyte Find (TAF) a NonTarget Deconvolution (NTD).

Hlavní výsledky a diskuse

GC×GC prokázalo výrazné zlepšení oddělení pesticidů od matricového pozadí. Klíčové body:

• Limity detekce (LOD) se zlepšily 2–10× (např. chloroneb z 5,0 na 0,5 ng/g) a korelační koeficienty dosahovaly >0,999.
• U pesticidu chlorbenside nebyla možná kvantifikace v jednorozměrné GC kvůli interferenci; GC×GC tuto interferenci odstranilo a umožnilo validní kalibraci (r>0,999).
• Algoritmus NTD v GC×GC odhalil další sloučeninu chlorantraniliprol, skrytou v jednorozměrné analýze, a také identifikoval plastifikátor bumetrizol.

Oddělení ve druhé dimenzi spolu s kryoefekty modulace vedlo k lepší selektivitě, čistším spektrům a úspěšné detekci i nízkoobsažných cílových i necílových látek.

Přínosy a praktické využití metody

GC×GC-TOFMS s Pegasus BT 4D nabízí:

• Nižší limity detekce a vynikající linearitu kalibrací v důsledku kombinace vysoké rozlišovací schopnosti a citlivého detektoru.
• Odolnost vůči komplexním matricím potravin a zeleniny díky oddělení interferentů.
• Automatizovanou detekci neočekávaných kontaminantů pro screening širokého spektra látek.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávaný vývoj zahrnuje:

• Integraci vysokorozlišujících hmotnostních analyzátorů (Orbitrap, FT-ICR) pro přesnou měrnou analýzu.
• Vyšší míru automatizace a „mass screeningu“ pomocí strojového učení a pokročilých dekonvolučních metod.
• Adaptaci GC×GC-TOFMS pro širší pole vzorků: půda, voda, veterinární materiály a farmaceutika.

Závěr

Systém LECO Pegasus BT 4D ve spojení s GC×GC významně zlepší selektivitu, citlivost i spolehlivost kvantifikace pesticidů v náročných matricích, splňuje a překračuje požadavky SANTE/11813/2017 a usnadňuje detekci i neočekávaných kontaminantů.

Reference

• SANTE/11813/2017 Guidelines for pesticide residue analysis in food.
• LECO Corporation. Application Note: Quantitation and Non-Target Detection of Pesticides in Spinach Extract with Pegasus BT 4D; 2019.
• Restek. QuEChERS Extraction Kit Manual, Document 805-01-001.