Increasing throughput of the LC-MS analysis of pesticide residues in food

Význam tématu

Pro zajištění bezpečnosti potravin a dodržení regulačních limitů je klíčové rychlé, citlivé a selektivní stanovení reziduí pesticidů v komplexních matricích. S rostoucím počtem analyzovaných sloučenin (často přes 250) a tlakem na krátké době zpracování (typicky do 48 hodin) je zvýšení kapacity chromatograficko-hmotnostních analýz zásadní pro rutinní provoz laboratoří QA/QC i výzkumných pracovišť.

Cíle a přehled studie

• Vyvinout a validovat workflow pro duální kanalizaci UHPLC-MS/MS (Dual LC-MS), zajišťující multireziduální stanovení pesticidů v ovoci a zelenině.
• Maximalizovat průchodnost vzorků při zachování chromatografického rozlišení a kvality dat ve srovnání s konvenční jednokanálovou UHPLC.
• Ověřit robustnost metody na různých matricích (jablko, paprika, pomeranč) a v rámci mezinárodních ověřovacích testů (FAPAS, EUPT).

Použitá instrumentace

• Vanquish Duo UHPLC system pro Dual LC-MS: dvě paralelní pumpy, dva injektory, dvě kolony Accucore C18 (100 × 2,1 mm, 2,6 µm), automatizované přepínání toku.
• Tandemový hmotnostní spektrometr TSQ Altis s OptaMax NG ionizačním zdrojem (ESI, pozitivní/negativní mód).
• Aria MX software pro synchronizaci „Data Window“ obou kanálů; TraceFinder pro kvantitativní zpracování dat.

Metodika

Vzorky (10 g homogenátu) byly extrahovány podle citrate-buffered QuEChERS protokolu: přidání 10 mL acetonitrilu, surrogate standardů, soli, následná extrakce, odstředění a ředění supernatantu vodou obsahující interní standard dimethoate-d6. Analytický běh využívá paralelní gradientní eluci (0–100 % organické fáze během cca 11 min), synchronizované tak, aby hmotnostní spektrometr detekoval analyty pouze v definovaném časovém „Data Window“ (1,1–11,55 min), mimo kterého je eluát posílán do odpadu.

Hlavní výsledky a diskuse

• Průchodnost analytu vzrostla o 70 % (137 vs. 80 vzorků za 24 h), doba běhu klesla z 18 min na 10,45 min při zachování kvality chromatogramu.
• Retenční časy stabilní v rozsahu ± 0,1 min, umožňující cross-channel kalibraci s liniovostí R² > 0,9998.
• Recoveries v rozmezí 70–120 % a RSD < 20 % pro většinu ze 273 testovaných pesticidů v jablku, paprice i pomeranči; opakovatelnost RSD < 5 % u 65–87 % látek.
• Všechny výsledky proficiency testů (FAPAS, EUPT) srovnatelné s jednokanálovým režimem, bez falešných pozitiv ani negativ, z-skóre ≤ 2.

Přínosy a praktické využití

Implementace duální LC-MS výrazně zvyšuje kapacitu laboratoře bez nutnosti kompromisů v citlivosti či selektivitě. Umožňuje rutinní analýzu stovek pesticidů v široké škále potravinových matric s plným souladem s DG SANTE požadavky. Metoda usnadňuje optimalizaci pracovních toků a rychlé zpracování vysokého objemu vzorků.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření duální chromatografie na stanovení dalších tříd analytů (mykotoxiny, promoční látky, veterinary residues).
• Integrace se systémy LIMS a pokročilá automatizace pro real-time reporting výsledků.
• Dynamické řízení chromatografických podmínek („Data Window“, gradient) na základě umělé inteligence pro další zvýšení efektivity.

Závěr

Duální kanál chromatografie na platformě Vanquish Duo UHPLC-MS/MS významně zlepšuje propustnost a provozní efektivitu analýz reziduí pesticidů, přičemž udržuje vysokou kvalitu dat a splňuje přísné regulační požadavky. Metoda je plně validována a vhodná pro rutinní nasazení v potravinářských laboratořích.

Reference

1. DG SANTE, Analytical quality control and method validation procedures for pesticide residues analysis in food and feed. SANTE/12682/2019, 2019.
2. L. Rajski et al., Dual-channel chromatography a smart way to improve the analysis efficiency in liquid chromatography coupled to mass spectrometry. J Chromatogr A, 1633 (2020) 461614.