Evaluation of Dispersive and Cartridge Solid Phase Extraction (SPE) Cleanups for Multiresidue Pesticides in QuEChERS Extracts of Finished Tobacco Using GCxGC-TOFMS

Význam tématu

Tabák je jednou z plodin s nejvyšší spotřebou pesticidů na plochu a jeho konečný výrobek obsahuje stopová množství reziduí bez přísných regulačních limitů. Spolehlivá analýza reziduí v tabáku je klíčová pro ochranu zdraví spotřebitelů, kontrolu kvality a dodržování mezinárodních standardů při vývozu.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo porovnat účinnost dvou metod čištění extraktů tabáku připravených přístupem QuEChERS – dispersní SPE (dSPE) oproti klasické cartridge SPE (cSPE) – a určit optimální podmínky pro maximální návratnost širokého spektra pesticidů. Analýza reziduí byla provedena pomocí dvojrozměrné plynové chromatografie s TOFMS detekcí (GC×GC-TOFMS).

Použitá instrumentace

• Vortex-Genie 2 pro homogenizaci vzorků
• Centrifuga Q-sep™ 3000
• LECO Pegasus 4D GC×GC-TOFMS spojený s Agilent 6890 GC a 7683 autoinjektorem
• Kolony Rxi®-5Sil MS (30 m × 0,25 mm, 0,25 µm) a Rtx®-200 (1,3 m × 0,25 mm, 0,25 µm) pro první a druhé rozměrné dělení
• FID detektor (Agilent 6890) pro rychlou evaluaci matricových interferencí
• TurboVap® II pro koncentrování eluátů

Použitá metodika

Extrahovalo se 2 g tabáku vodou a acetonitrilem za přítomnosti interního standardu a směsi solí (MgSO4, NaCl, citráty). Pro čištění byly testovány dvě dSPE formulace:

• 150 mg MgSO4 + 50 mg PSA + 50 mg GCB + 50 mg C18
• 150 mg MgSO4 + 25 mg PSA + 7,5 mg GCB

Aproti tomu cSPE čištění proběhlo na cartridgích s 500 mg CarboPrep 90 a 500 mg PSA, promytých acetonem a eluovaných směsí acetonu a toluenu. Upravené extrakty byly doplněny kyselinou mravenčí a analyzovány stanovenými GC×GC-TOFMS podmínkami.

Hlavní výsledky a diskuse

dSPE s 7,5 mg GCB vykázala nejvyšší průměrnou návratnost pesticidů: 92 % při 500 ppb (RSD 13 %) a 91 % při 50 ppb (RSD 22 %), zatímco dSPE s 50 mg GCB dosáhla 82 % a 81 % (RSD 23 % a 33 %). cSPE odstranila obdobné množství neměnných pozůstatků (~70 %) a efektivně čistila mastné kyseliny, ale vyžadovala podstatně více času a rozpouštědel. GC×GC separace významně oddělila matricové interferenci od cílových analytů, což umožnilo citlivou detekci a kvantifikaci i nízkokoncentrovaných sloučenin, například piperonyl butoxidu skrytého v jednorozměrné analýze.

Přínosy a praktické využití metody

Tento přístup kombinuje rychlou a ekonomickou přípravu vzorku se zachováním vysokých návratností širokého spektra pesticidů. Snížením matricových interferencí se prodlužuje životnost chromatografického systému a minimalizuje potřeba údržby.

Budoucí trendy a možnosti využití

Dvourozměrná chromatografie s TOFMS otvírá cestu k netargetovaným screeningům reziduí a archivaci plných spektrálních dat pro budoucí revize. Metodu QuEChERS lze dále adaptovat na další suché matrice se zavedením nových sorbentů a pokročilých detekčních technik.

Závěr

Optimální kombinací pro analýzu pesticidů v tabáku se ukázalo být QuEChERS extrakce doplněná dSPE s 7,5 mg GCB spolu s GC×GC-TOFMS, což poskytuje vysokou citlivost, selektivitu a efektivní separaci komplexní matice.

Reference

1. World Health Organization – publikace The Tobacco Atlas, 2013
2. U.S. General Accounting Office, GAO-03-485, Pesticides on Tobacco, 2003
3. Anastassiades M., Lehotay S., Stajnbaher D., Schenck F., J. AOAC Int. 86 (2003) 412
4. Kowalski J. a kol., Application Note PHAN1242A, Restek, 2010
5. Cochran J. a kol., Application Note GNAN1338, Restek, 2011
6. Cochran J., ChromaBLOGraphy, Restek, 2011