Quantification of Persistent Organic Pollutants in Dietary Supplements Using Stir Bar Sorptive Extraction Coupled with GC-MS/MS and Isotope Dilution Mass Spectrometry

Význam tématu

Persistentní organické polutanty (POP) představují významné riziko pro lidské zdraví i životní prostředí díky své vysoké stabilitě, bioakumulaci a toxickým vlastnostem. Dietní doplňky na bázi rostlinných extraktů mohou být zdrojem těchto toxinů, a proto je klíčové vyvinout citlivou a spolehlivou metodu jejich kvantifikace.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo navrhnout a validovat postup pro stanovení polycyklických aromatických uhlovodíků (PAH) a organchlorovaných pesticidů (OCP) v komerčně dostupných doplňcích pomocí stir bar sorptive extraction (SBSE) spojené s GC-MS/MS a kvantifikací pomocí isotope dilution MS (IDMS). Studie porovnala IDMS s klasickými kalibračními křivkami a vyhodnotila analytické parametry metody.

Použitá instrumentace

• Agilent 7890B GC s trojitým kvadrupólem 7010 MS/MS v režimu MRM
• Gerstel MultiPurpose Sampler (MPS) s Thermal Desorption Unit 2 a Cooled Injection System 6
• Kolona Agilent HP-5 MS (30 m × 0,25 mm, film 0,25 µm)
• Nosičový plyn helium, konstantní průtok 1,2 mL/min
• Termická desorpce při 290 °C, kryofokus CIS při –10 °C→300 °C

Použitá metodika

Vzorek (1 g prášku) se extrahuje v 2 mL acetonitrilu + 8 mL deionizované vody pomocí PDMS stir baru (10 mm × 0,5 mm) za míchání 60 min při 1 200 rpm. Po oplachu a vysušení se analyty termicky deskordují do GC-MS/MS. Kvantifikace se provádí IDMS přídavkem stabilně značených analogů a výpočtem na základě změřeného izotopového poměru.

Hlavní výsledky a diskuse

• Optimalizace extrakce prokázala nejlepší výtěžnosti s 2 mL acetonitrilu + 8 mL vody a 60 min extrakce.
• Validace na spikovaných vzorcích (0,103–3,36 ng/g) ukázala chyby 3–15 % a RSD 4–13 %.
• Srovnání metod: IDMS dosáhlo průměrné chyby < 10 % a nižší RSD ve srovnání s kalibračními křivkami a kalibrací s interními standardy.
• GC-MS/MS poskytlo LOQ o dvě řády nižší než konvenční GC-MS, což je zásadní pro analýzu nízkých koncentrací POP.
• Analýza 12 reálných doplňků odhalila přítomnost převážně PAH (např. naftalen, fluoren, benzo[a]pyren) s průměrnou koncentrací 1,31 ng/g a DDT v 8 vzorcích. Denní dávky toxinů nepřekročily limity ATSDR a OEHHA.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí vysokou citlivost a přesnost díky spojení SBSE, GC-MS/MS a IDMS. Eliminace externích kalibrací zkracuje dobu analýzy a zvyšuje reprodukovatelnost. Postup je vhodný pro rutinní monitorování kvality doplňků a QA/QC v potravinářství a farmaceutickém průmyslu.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření na další skupiny POP, včetně PCB a PBDE.
• Aplikace v kontrole potravin, krmiv a biologických vzorků.
• Integrace pokročilých robotických systémů pro vysokou propustnost.
• Využití umělé inteligence pro prediktivní analýzu a zpracování dat.

Závěr

SBSE-GC-MS/MS v kombinaci s IDMS je efektivní a spolehlivá metoda pro kvantifikaci POP v bylinných doplňcích. Poskytuje nízké detekční meze, vynikající přesnost i reprodukovatelnost. Analýza komerčních produktů neodhalila překročení bezpečnostních limitů, avšak pravidelný monitoring je klíčový pro ochranu spotřebitelů, zejména u rizikových skupin.

Reference

1. Stockholm Convention What are POPs Stockholm Convention 2001
2. Hao W Kingston HMS Dillard A Stuff J Pamuku M Quantification of Persistent Organic Pollutants in Human Whole Blood Samples Using Stir Bar Sorptive Extraction Coupled with GC/MS/MS and Isotope Dilution Mass Spectrometry Microchemical Journal 2020 153 104279
3. EPA Method 6800 Isotope Dilution Mass Spectrometry US EPA 2014
4. Boggess AJ Rahman GM Pamuku M Faber S Kingston HMS An accurate and transferable protocol for reproducible quantification of organic pollutants in human serum using direct isotope dilution mass spectrometry Analyst 2014 139 23 6223