Multi-Residue Analysis of 210 Pesticides in Food Samples by Triple Quadrupole UHPLC-MS/MS

Význam tématu

Analýza reziduí pesticidů v potravinách je klíčová pro ochranu zdraví spotřebitelů a udržení ekologické rovnováhy. S rostoucími požadavky na nižší limity detekce a rychlejší zpracování vzorků vyvstává potřeba robustních a citlivých analytických metod. Multi-reziduální analýza umožňuje detekovat široké spektrum látek najednou a splňuje legislativní limity stanovené EU, USA či Japonskem.

Cíle a přehled studie

Studie se zaměřila na vývoj a validaci metody pro kvantifikaci 210 často sledovaných pesticidů ve vzorcích ovoce a zeleniny. Hlavními cíli bylo:

• Dosáhnout limity detekce pod 0,01 mg·kg–1 (10 ppb) a tam, kde to bylo možné, pod 0,001 mg·kg–1 (1 ppb).
• Zajistit vysokou přesnost a opakovatelnost při reportovacím limitu 0,01 mg·kg–1.
• Minimalizovat dobu analýzy a složitost přípravy vzorků.

Použitá instrumentace

• UHPLC: Shim-pack XR-ODS III kolona (150 × 2,0 mm, částice 2,2 µm) na platformě Nexera UHPLC.
• MS/MS: Shimadzu LCMS-8040 triple quadrupole s ESI pozitivní a negativní ionizací a rychlým polaritním přepínáním.
• Software LabSolutions pro automatickou optimalizaci SRM parametrů.

Metodika

Vzorky ovoce a zeleniny (sušené ovoce, salát, hruška) byly extrahovány podle protokolu QuEChERS v 100 % acetonitrilu. Kalibrace probíhala v rozmezí 0,5–200 ppb s přípravou v acetonitrilu a ve třech typech extraktů matrice. SRM přechody a optimalizační parametry (Q1, Q3 prebias, kolizní energie) se nastavovaly automatizovanou flow-injekcí standardů.
Pro chromatografii byl použit gradient od 5 % do 100 % methanolu s 5 mM ammonium formiátu a 0,01 % kyseliny mravenčí. Pro zlepšení tvaru úzkých vrcholů u raně eluujících analyzovaných látek byl aplikován Performance Optimising Injection Sequence (POISe): po injekci vzorku se na kolonu navstříklo 30 µL vody, čímž došlo ke kompresi analytačního pásma.

Hlavní výsledky a diskuse

Limity detekce (LOD) pro 90 % látek byly pod 0,001 mg·kg–1 (1 ppb) u kvantifikačního a pod 0,002 mg·kg–1 (2 ppb) u kvalifikačního přechodu. Všechny pesticidy dosáhly LOD pod 0,01 mg·kg–1 (10 ppb) při objemu injekce 2 µL. Linearity v celém rozsahu 0,5–200 ppb měla u všech 210 sloučenin R2 nad 0,99 (typicky nad 0,997). Opakovatelnost na reportovacím limitu 10 ppb byla u 92 % sloučenin lepší než 5 %RSD, ostatní pod 10 %RSD. Chromatografické rozlišení izomerů s identickými SRM přechody bylo vždy lepší než 1,0.
Výsledky mobilní fáze ukázaly, že nejvyšší signální odezvy poskytovalo použití 10 mM ammonium formiátu s 0,01 % kyseliny mravenčí v methanolu. Ammonium acetát a kyselina formiová či octová byly méně efektivní.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda pokrývá rozsah 210 pesticidů v jednom běhu za 20 minut, splňuje mezinárodní MRL limity a nabízí:

• Vysokou citlivost umožňující sledovat rezidua pod úrovní EU a Japonska.
• Vynikající opakovatelnost a linearitu ve složitých matrice.
• Minimalizaci spotřeby vzorku (2 µL) a rychlou analytickou sekvenci.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj může směřovat k:

• Automatizaci přípravy vzorků a datové analýzy pomocí umělé inteligence.
• Integraci iontové mobility pro lepší separaci izomerů.
• Použití zelenějších rozpouštědel a mikroextrakčních technik ke snížení ekologické stopy.
• Využití vysokorychlostního UHPLC a paralelního SRM pro rychlejší vyhodnocení.

Závěr

Vyvinutá multi-reziduální UHPLC-MS/MS metoda se 210 pesticidy prokázala vysokou citlivost, přesnost a robustnost. Splňuje náročné legislativní požadavky a poskytuje spolehlivý nástroj pro rutinní monitorování potravin v laboratorních i průmyslových podmínkách.

Reference

• Botitsi H. V. a spol. Mass Spectrometry Reviews 2011;30:907–939
• Solera C., Mañes J., Picó Y. Critical Reviews in Analytical Chemistry 2008;38:93–117
• Commission Regulation (EC) No 396/2005 Official Journal of the European Union L70;1–16
• Commission Directive 2006/141/EC Official Journal of the European Union L401;1–33
• US EPA Title 40 Part 180 Electronic Code of Federal Regulations
• Japanese Ministry of Health, Labour and Welfare Department of Food Safety 2006
• GB 2763-2005 National Standard of the People’s Republic of China
• GB 28260-2011 National Standard of the People’s Republic of China
• Alder L. a spol. Mass Spectrometry Reviews 2006;25:838–865
• US EPA 40 CFR Part 136 Appendix B
• EURL DataPool EU Reference Laboratories
• European Commission SANCO 2011 Method validation SANCO/12495/2011
• Jansson C. a spol. Journal of Chromatography A 2004;1023:93–104
• Maštovská K., Lehotay S. J. Journal of Chromatography A 2004;1040:259–272
• Sanchez A. C., Anspach J. A., Farkas T. Journal of Chromatography A 2012;1228:338–348