Determination of Persistent Organic Pollutants in Fish Tissues by Accelerated Solvent Extraction and GC-MS/MS

Význam tématu

Bioakumulace a biomagnifikace trvalých organických polutantů (PCBs, OCPs, PBDEs) ve vodním prostředí představuje závažné riziko pro zdraví člověka i ekosystémy. Ryby, zejména tuňák, jsou klíčovým indikátorem znečištění a jejich spotřeba může vést k expozici těmto toxickým látkám. Rychlé a spolehlivé metody extrakce a analýzy jsou nezbytné pro monitorování reziduí a vyhodnocení environmentálních i potravinářských rizik.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem práce bylo vyvinout a ověřit postup kombinující akcelerovanou extrakci rozpouštědlem (ASE) s in-line čištěním na silice pro simultánní stanovení 29 halogenovaných hydrokarbonů (6 PCB, 16 OCPs, 7 PBDEs) v rybích tkáních. Studie zahrnovala odběr vzorků tuňáka modrého (Thunnus thynnus) z 79 jedinců z různých oblastí FAO a jejich analýzu pomocí GC-MS/MS.

Použitá metodika a instrumentace

Postup kombinuje:

• Příprava vzorku: 3 g homogenizovaného masa tuňáka promíchaného se sorbentem ASE Prep DE a Na2SO4, přidání interních standardů.
• Akcelerovaná extrakce (ASE 350): n-hexan/acetone (4:1), 80 °C, 1500 psi, 3× 10 min, výtěžnost ~40 mL extraktu.
• In-line čištění: v extrakční cele s 10 g aktivní siliky a filtry pro zadržení lipidů.
• Koncentrace: Genevac Rocket Evaporator, rozpuštění v 200 μL isooktanu.
• Analýza: GC TRACE 1310 s kolonkou Rt-5MS (35 m x 0,25 mm x 0,25 µm) a TSQ 8000 Triple Quadrupole GC-MS/MS v režimu SRM s EI (70 eV).

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda dosahuje limity detekce (LOD) v rozmezí 0,01–1,5 ng/g a kvantifikační limity (LOQ) 0,03–4,4 ng/g. Linearita je vynikající (r² ≥ 0,99). Průměrné recovery se pohybují od 75 % (např. Aldrin) do 119 % (vysoce chlorované PCB) s RSD 4–14 %. Extrakce a čištění v jednom kroku snižuje spotřebu rozpouštědel o více než polovinu a dobu přípravy o 50 % oproti klasickým metodám (Soxhlet, GPC + SPE).
Analýza 79 vzorků tuňáka ukázala významné regionální rozdíly: nejvyšší koncentrace PCB byly v oblasti FAO 37 (Středozemní moře), kde díky nízké výměně vody dochází k akumulaci polutarů. PBDEs 47, 100 a 154 byly detekovány ve všech oblastech, PBDE 28 a 33 pouze ve Středomoří. U OCPs byly nejčastěji přítomny endosulfan sulfát a endrin, ostatní pesticidy se vyskytly sporadicky.

Přínosy a praktické využití metody

Nová metoda umožňuje rychlou, vysoce selektivní a citlivou analýzu širokého spektra halogenovaných polutantů ve složitých matricích. Jednostupňové čištění šetří čas, náklady a snižuje produkci odpadu. Postup nachází aplikaci v monitoringu potravin, environmentálních studiích a v režimech QA/QC potravinářských laboratoří.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávají se následující směry rozvoje:

• Rozšíření metody na jiné druhy pro potravinářský a environmentální monitoring.
• Integrace s automatizovanými a miniaturizovanými systémy pro zvýšení průchodnosti (high-throughput).
• Využití vysokorozlišujícího MS (HRMS) pro screening neznámých (necílených) kontaminantů.
• Další optimalizace sorbentů pro selektivnější odstranění lipofilních interferencí.

Závěr

Popsaná metoda ASE s in-line čištěním na silice a následná GC-MS/MS detekce poskytuje robustní, rychlý a nákladově efektivní přístup ke stanovení nízkých hladin PCB, OCPs a PBDEs v rybích tkáních. Výsledky potvrzují vhodnost postupu pro rutinní monitoring a výzkum distribuce trvalých organických polutantů ve vodních organismech.

Reference

1. Ezzell J., Richter B., Francis E. Selective Extraction of Polychlorinated Biphenyls from Fish Tissue Using Accelerated Solvent Extraction. Am. Environ. Lab. 1996;8(12):12–13.
2. Thermo Scientific Application Note 322. Selective Extraction of PCBs from Fish Tissue Using ASE. 1996.
3. Thermo Scientific Application Note 342. Determination of PCBs in Large-Volume Fish Tissue Samples Using ASE. 2000.
4. Björklund E., Muller A., von Holst C. Comparison of Fat Retainers in ASE for Selective Extraction of PCBs. Anal. Chem. 2001;73:4050–4053.
5. Sporring S., Björklund E. Selective PLE of PCBs from Fat-Containing Samples. J. Chromatogr. A. 2004;1040:155–161.
6. Haglund P., Sporring S., Wiberg K., Björklund E. Shape-Selective Extraction of PCBs and Dioxins Using In-Cell Carbon Fractionation. Anal. Chem. 2007;79:2945–2951.
7. Thermo Scientific Application Note 356. Determination of Perchlorate in Vegetation Samples Using ASE. 2006.
8. Gentili A. et al. Accelerated Solvent Extraction and Confirmatory Analysis of Sulfonamide Residues. J. Agric. Food Chem. 2004;52:4614–4624.
9. Björklund E. et al. New Strategies for Extraction and Clean-Up of POPs Using PLE. Trends Anal. Chem. 2006;25(4):318–325.
10. Hussen A. et al. Optimisation of PLE for DDT and DDE in Aged Contaminated Soils. Anal. Bioanal. Chem. 2006;386(5):1525–1533.
11. Hussen A. et al. Development of a PLE and Clean-Up Procedure for Endosulfans. J. Chromatogr. A. 2006;1103:202–210.
12. Sporring S., von Holst C., Björklund E. Effects of High Lipid Amounts on Fat Retention. Chromatographia. 2006;64(9–10):553–557.
13. Wiberg K. et al. Selective PLE of PCBs from Food and Feed Samples. J. Chromatogr. A. 2007;1138:55–64.
14. Hussen A. et al. Selective PLE for Multi-Residue Analysis of OCPs in Soil. J. Chromatogr. A. 2007;1152:247–253.
15. Thermo Scientific Application Note 409. Fast Determination of Acrylamide in Food by ASE and IC. 2003.
16. Thermo Scientific Application Note 358. Extraction and Cleanup of Acrylamide in Complex Matrices Using ASE Followed by LC-MS/MS. 2007.
17. Poerschmann J., Carlson R. New Fractionation Scheme for Lipid Classes Based on In-Cell Fractionation. J. Chromatogr. A. 2006;1127:18–25.
18. Poerschmann J. et al. Sequential PLE to Determine Brain-Originating Fatty Acids in Meat Products. J. Chromatogr. A. 2006;1127:26–33.
19. Thermo Scientific Application Note 120. Determination of Total Petroleum Hydrocarbons in Rubble and Soils by ASE and GC-FID. 2015.