Use of Ion Mobility Spectral Cleanup and Collision Cross Section Values to Increase Confidence and Efficiency in Pesticide Residues Screening Strategies

Význam tématu

Rostoucí globální obchod a nutnost dodržovat limity reziduí pesticidů v potravinách klade vysoké nároky na víceanalytické screeningové postupy. Tradiční parametry jako retence, hmotnost iontů a fragmentů často vedou k falešným detekcím nebo vynechání stopových úrovní. Zavedení iontové mobility a hodnot kolizní průřezové plochy (CCS) nabízí ortogonální potvrzující parametr, který zvyšuje jistotu identifikací a zároveň zkracuje dobu manuálního dohledu nad výsledky.

Cíle a přehled studie

Cílem práce bylo ověřit použití kombinace UPLC s IMS-MS pro spolehlivější a efektivnější screening reziduí pesticidů v potravinových maticích. Studie hodnotila schopnost CCS jako sekundárního potvrzovacího kritéria na vzorcích mandarinek, zkušebního proficience testu FV-13 a dalších potravin.

Použitá metodika a instrumentace

Extrahce proběhla z 10 g homogenizovaného vzorku pomocí Ultra-Turraxu v 20mM octanu amonném v methanolu, filtrací a naředěním do 5mM octanu amonného ve vodě.

• UPLC: ACQUITY UPLC I-Class s kolonkou BEH C18 (100×2,1 mm, 1,7 µm), mobilní fáze voda/FA a acetonitril/FA, gradient 0–13 min.
• MS: SYNAPT G2-S HDMS, ESI+, drift gas N2, rozsah 50–1 200 Da, IMS wave duty cycle 10,8 ms.
• Softwarově: MassLynx pro akvizici, UNIFI pro knihovny a zpracování CCS screeningových workflow.

Hlavní výsledky a diskuse

Implementace CCS vedla k následujícím přínosům:

• Ve vzorcích prospěšnost CCS potvrzení v EU RL proficience testu FV-13 dosáhla 100% správných detekcí.
• Na neobsahovém blanku mandarinek automatická CCS filtrace (<20 ppm, ±0,5 min, 2% CCS) identifikovala jediný kontaminant DEET, což odpovídá reálnému backgroundu.
• Iontová mobilita umožnila „4D“ spektální úklid, kdy byl u pesticidu thiabendazolu selektivně extrahován čistý spektrum prekurzorových a fragmentačních iontů z chromatograficky koeluujících složek.

Přínosy a praktické využití metody

• Zvýšení jistoty identifikací díky ortogonálnímu CCS parametru.
• Snížení počtu falešných pozitiv i falešných negativ.
• Možnost použití širších tolerancí pro hmotnost a retenci bez nutnosti rozsáhlé manuální kontroly.
• Rychlejší strukturální elucidační analýza díky čistým spektrům z IMS čistícího workflow.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření referenčních databází CCS pro další skupiny kontaminantů, integrace strojového učení pro automatizované vyhodnocení IMS-MS dat a aplikace v každodenních QA/QC postupech pro širokou škálu potravinových a environmentálních vzorků.

Závěr

Kombinace UPLC a iontové mobility s přesným měřením hmotnosti a kolizních průřezových ploch přináší robustní workflow pro screening pesticidů. CCS poskytuje další potvrzující parametr, který zvyšuje efektivitu a spolehlivost, minimalizuje falešné nálezy a snižuje potřebu manuální intervence.

Reference

1. Method Validation & Quality Control Procedures for Pesticide Residues Analysis in Food & Feed: Document No. SANCO/12571/2013
2. M McCullagh et al. Collision Cross Section a New Identification Point for a “Catch All” Non Targeted Screening Approach. 6th International Symposium on Recent Advances in Food Analysis (RAFA 2013), poster.
3. M McCullagh, G Cleland, V Hanot, S Stead, J Williams, S Goscinny. Collision Cross Section a New Identification Point for a “Catch All” Non Targeted Screening Approach. Waters Application Note No. 720005055en, June 2014.
4. F Hernandez, M Ibañez, J V Sancho, O J Pozo. Comparison of different mass spectrometric techniques combined with liquid chromatography for confirmation of pesticides in environmental water based on the use of identification points. Anal Chem. 76 (2004) 4349–4357.