Determination of Pesticides in Tomato by GCxGC-TOFMS

Význam tématu

Analýza reziduí pesticidů v rajčatech je klíčová pro bezpečnost potravin a ochranu zdraví spotřebitelů. Rajčata patří mezi nejrozšířenější plodiny s roční produkcí přes 130 milionů tun, přičemž pesticidy mohou zanechávat ve výsledných potravinářských produktech (šťávy, pyré, omáčky) stopové množství zdraví škodlivých látek. Moderní přístupy vyžadují vysokou selektivitu, citlivost a schopnost zvládat složité matricové interferující látky, což vede k nasazení komplexní dvourozměrné chromatografie GCxGC v kombinaci s TOFMS detektorem.

Cíle a přehled studie

• Vyvinout pracovní postup pro cílenou detekci a kvantifikaci 164 pesticidů v loupaných rajčatech.
• Minimalizovat vliv matricových interferencí po extrakci metodou QuEChERS a dSPE clean-up.
• Demonstrace schopnosti simultánní necílené (non-target) analýzy pro identifikaci více než 2 100 dalších složek.

Použitá metodika a instrumentace

• Vzorkování a příprava: 10 g loupaného rajčatového vzorku extrahováno podle EN 15662 (QuEChERS), následný dSPE clean-up.
• Přístrojová sestava:
  • GCxGC: LECO Pegasus BT 4D s QuadJet™ teplotním modulátorem a Gerstel CIS4 inletem (1 µl cold splitless, 40 °C).
  • Kolony: 1D HP-5MS UI (30 m×0,25 mm×0,25 µm), 2D Rxi-17Silms (1,5 m×0,15 mm×0,15 µm).
  • Plynový chromatograf: program od 75 °C do 320 °C; sekundární trouba +5 °C, modulátor +15 °C; doba modulace 4 s (0–862 s), poté 5 s.
  • TOFMS: LECO Pegasus BT 4D, iontový zdroj 250 °C, rozsah m/z 40–600, rychlost akvizice 200 spektr/s.
  • Software: ChromaTOF s NonTarget Deconvolution® (NTD®) a Target Analyte Finding (TAF) strategiemi.

Hlavní výsledky a diskuse

• 2D chromatogram spiknutého extraktu (50 ng/g) odhalil přes 2100 necílených složek se spektrální podobností nad 80 %.
• Variabilní modulace (4 s/5 s) zachovala rozlišení raných i pozdních látek a zabránila wrap-around efektu.
• Oddělení souběžně eluujících pesticidů (δ-Lindane, Paraoxon methyl, Disulfoton) ve druhé dimenzi a úspěšná automatická dekonvoluce (Pirimicarb vs. Pentachloroaniline).
• Kalibrační křivky pro všechny cílené látky linearit s R² > 0,99 (příklady Chlorothalonil, Fenitrothion); ionové poměry stabilní v rámci ±30 %.
• Simultánní non-target screening identifikoval aroma-aktivní sloučeniny jako 5-Hepten-2-one, methyl salicylate a beta-ionone, což ukazuje na možnost retrospektivních analýz.

Přínosy a praktické využití metody

• Výrazně vyšší separační výkon proti 1D GC, minimalizace matricových interferencí.
• Možnost současné cílené kvantifikace a necílené identifikace v jednom datovém setu.
• Detekční limity kolem 0,5–1 ng/g (potenciálně i nižší při úpravě objemu injekce).
• Flexibilní retrospektivní analýzy nově regulovaných pesticidů či průzkum VOC.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření analyzovaných sloučenin o nové pesticidy a metabolity.
• Automatizované procesty datové dekonvoluce a vyhodnocení ionových poměrů s využitím AI metod.
• Použití ve strukturní identifikaci aroma-aktivních a biologicky aktivních složek v potravinách.
• Využití modulů pro vyšší teplotní a časové rozlišení k dalším aplikacím v průmyslové analytice.

Závěr

Komplexní GCxGC-TOFMS platforma LECO Pegasus BT 4D poskytuje vysokou selektivitu, citlivost a flexibilitu pro analýzu reziduí pesticidů v náročných potravinových matricích. Díky simultánnímu cílenému i necílenému režimu nabízí moderní analytické laboratoři jediné měření s bohatou retrospektivní informační hodnotou.

Reference

1. EN 15662:2018 – QuEChERS metody pro extrakci pesticidů.
2. SANTE/11813/2017 – Směrnice pro vyhodnocení TOFMS v analytice pesticidů.
3. LECO Application Note 203-821-560 – GCxGC-TOFMS workflow pro potravinářské aplikace.