A Comprehensive Approach to Pesticide Residue Testing, Including Non-Target Analysis, for Fruits, Vegetables, and Nuts, Using QuEChERS, LC-MS/MS, and GCxGC-TOFMS

Význam tématu

Analýza reziduí pesticidů v potravinách je nezbytná pro zajištění bezpečnosti spotřebitelů a dodržování regulačních norem. Metody, které umožní rychlou a spolehlivou detekci velkého počtu látek v různých typech matrix, přispívají k efektivnímu monitoringu a ochraně veřejného zdraví.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem této studie bylo porovnat výkonnost vzorkovacího postupu QuEChERS a dvou analytických technik – komplexní GCxGC-TOFMS a LC-MS/MS – při stanovení až 200 pesticidů ve vybraných plodinách s rozdílnými vlastnostmi matrix. Dále byly hodnoceny recovery hodnoty, kvantifikace skutečných reziduí a schopnost netarget identifikace v komplexních extraktech.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky červené papriky, okurky, hroznového vína, špenátu, citronu, rozinek a lískových ořechů byly homogenizovány, rozinky a ořechy před extrakcí zvlhčeny vodou a všechny vzorky extrahovány acetonitrilem pomocí postupu QuEChERS dle EN 15662. Čištění probíhalo dispersním SPE s PSA a C18.

• GCxGC-TOFMS: LECO Pegasus 4D, Rxi-5Sil MS (30 m × 0,25 mm × 0,25 µm) a Rtx-200 (1,5 m × 0,18 mm × 0,20 µm), EI 70 eV, TOFMS 45–550 amu, modulační čas 4 s.
• LC-MS/MS: Shimadzu UFLCXR s AB SCIEX 4000 QTRAP, kolona Ultra Aqueous C18 (100 mm × 2,1 mm, 3 µm), gradient 10 mM NH4OAc/NH4COOCH3, ESI+/- v režimu Scheduled MRM.

Hlavní výsledky a diskuse

• QuEChERS poskytl obecně vysoké průměrné recovery (80–110 %) ve většině matrix, s výjimkou citronu při LC-MS/MS (průměr ~40 %) v důsledku silné iontové suprese.
• GCxGC-TOFMS zajistilo vynikající chromatografickou separaci, ale u nízkomolekulárních iontů v komplexních maticích (citron, rozinky, ořechy) se objevily interference, které nedokázal dispersní SPE odstranit.
• LC-MS/MS vykázalo potíže s iontovou supresí v kyselých a lipidických maticích, zejména u citronů a lískových ořechů, což vedlo k nedetekcím a nízkým recovery u některých pesticidů.
• Kvantifikace skutečně přítomných reziduí byla obvykle srovnatelná u obou metod, přičemž GCxGC-TOFMS umožnilo netarget screening a detekci neočekávaných sloučenin (např. endosulfany).

Přínosy a praktické využití metody

Celkově kombinace QuEChERS s GCxGC-TOFMS a LC-MS/MS nabízí vysokou míru flexibilního multi reziduálního screeningu i kvantifikace v různorodých maticích. GCxGC-TOFMS je výhodné pro netarget screening a rozlišení koeluujících interferencí, LC-MS/MS pak pro polaritu a citlivé stanovení termolabilních pesticidů.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Zlepšení cleanup kroků u náročných matic (citron, ořechy) – cartridge SPE a optimalizace sorbentů pro maximální odstranění interferencí.
• Integrace vysokého rozlišení hmotnostní spektrometrie (HRMS) pro silnější netarget analýzu a retrospektivní screening reziduí.
• Automatizace a miniaturizace extrakčních postupů pro vyšší průchodnost laboratoře a snížení spotřeby rozpouštědel.
• Využití strojového učení pro zpracování rozsáhlých dat GCxGC a HRMS, optimalizaci metodiky a předpověď iontových efektů.

Závěr

Metoda QuEChERS v kombinaci s GCxGC-TOFMS a LC-MS/MS se osvědčila jako rychlá, robustní a univerzální pro multi reziduální analýzu pesticidů ve vybraných plodinách. Obě techniky se vzájemně doplňují: GCxGC zajišťuje excelentní chromatografickou selektivitu a netarget screening, LC-MS/MS umožňuje citlivé určení polarních a termolabilních látek. U náročných matrix je však nutné optimalizovat cleanup a minimalizovat iontovou supresi.

Reference

1. Anastassiades M, Lehotay SJ, Stajnbaher D, Schenck FJ. J AOAC Int. 2003;86:412.
2. Lehotay SJ, de Kok A, Hiemstra M, Van Bodegraven P. J AOAC Int. 2005;88:595.
3. Lehotay SJ, Mastovská K, Yun SJ. J AOAC Int. 2005;88:630.
4. Mastovská K, Dorweiler KJ, Lehotay SJ, Wegscheid JS, Szpylka KA. J Agric Food Chem. 2010;58:5959.
5. EN 15662 Foods of Plant Origin – Determination of Pesticide Residues Using GC-MS and/or LC-MS/MS Following Acetonitrile Extraction/Partitioning and Clean-up by Dispersive SPE, 2008.
6. Cochran J, Thomas J, Kowalski J, Misselwitz M, Lake R. GNAN1338 Restek 2011.
7. Jansson C, Pihlström T, Österdahl B, Markides KE. J Chromatogr A. 2004;1023:93.
8. Payá P, Anastassiades M, Mack D, Sigalova I, Tasdelen B, Oliva J, Barba A. Anal Bioanal Chem. 2007;389:1697.
9. Kittlaus S, Schimanke J, Kempe G, Speer K. J Chromatogr A. 2011;1218:8399.