Development of a Multi-Toxin UPLC-MS/MS Method for 50 Mycotoxins and Tropane Alkaloids in Cereal Commodities

Význam tématu

Cerealové produkty jsou často kontaminovány mykotoxiny a tropanovými alkaloidy, které představují riziko pro zdraví člověka i zvířat. Schopnost rychle a spolehlivě kvantifikovat desítky těchto toxinů najednou je zásadní pro dodržování regulačních limitů, zajištění kvality potravin a komplexní monitoring v potravinářském i krmivářském průmyslu.

Cíle a přehled studie

Studie se zaměřuje na vývoj a ověření univerzální metody UPLC-MS/MS pro simultánní stanovení 50 regulovaných i nově sledovaných mykotoxinů a tropanových alkaloidů v cereálních matricích. Metoda byla porovnána s požadavky SANTE a zhodnocena její citlivost, linearita, opakovatelnost a vliv matrice.

Použitá metodika a instrumentace

• Extrakce vzorku: jednoduchý „dilute-and-shoot“ protokol bez dalšího čištění, homogenizace směsi pšeničné, ječný, rýžové a kukuřičné mouky, extrakce v acetonitril-voda (80:20) s kyselinami, 10 min vortex, centrifugace a 1:10 ředění.
• Kalibrace: dvojí řada standardů – čistý roztok a matrix-match kalibrace.
• Chromatografie: ACQUITY UPLC I-Class PLUS, kolona BEH C18 (2.1 × 100 mm, 1.7 µm), mobilní fáze voda s NH4OAc a kyselinami, organická fáze methanol s přídavkem kyselin, 0.40 mL/min, 40 °C.
• Hmotnostní spektrometrie: Xevo TQ-XS s ESI v pozitivním a negativním režimu, MRM akvizice, optimované přechody, napětí 0.75/–0.30 kV, desolvační teplota 600 °C.
• Software: MassLynx v4.2 pro sběr dat, waters_connect (MS Quan) pro kvantitativní zpracování.

Hlavní výsledky a diskuse

• Všechny analyty kromě moniliforminu vykázaly stabilní retence (>0.55 min) s variací <±0.03 min dle SANTE.
• Instrumentální LOD dosahovaly hodnot až 0.0003 ng/mL pro aflatoxiny, m-LOQ pro aflatoxiny již od 0.1 µg/kg, pro většinu ostatních toxinů ≤1–10 µg/kg.
• Kalibrační křivky pokryly tři řády velikosti, R2 ≥0.99 a zbytkové chyby <20 %.
• Matrix effect se pohyboval v rozsahu od –100 % do +83 %, což potvrzuje nutnost použití matrix-match kalibrace nebo vnitřních standardů.
• Opakovatelnost (RSDr) pro všechny analyty ≤10 % a kritéria iontových poměrů i retencí splnila doporučení SANTE.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje rychlé a komplexní screeningové i kvantitativní analýzy širokého spektra toxinů v cereálních surovinách pro účely QA/QC, regulační kontroly i výzkumné studie. Díky vysoké citlivosti lze minimalizovat přípravné kroky a zkrátit dobu analýzy.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření metody o další „emerging“ a modifikované mykotoxiny, aplikace efektivních SPE čistících kroků, využití značkovaných vnitřních standardů, automatizace přípravy vzorků a pokročilá integrační řešení pro rychlou analýzu velkých objemů dat.

Závěr

Vyvinutá UPLC-MS/MS metoda nabízí vysokou citlivost, robustnost a široké spektrum analýzy toxinů v cereálních matricích. Jednoduchý protokol „dilute-and-shoot“, v kombinaci s výkonným Xevo TQ-XS a software waters_connect, zaručuje efektivní zpracování vzorků a rychlou kvantifikaci. Metodu lze dále rozšiřovat o nové analyty dle budoucích regulačních požadavků.

Reference

• Eskola, M. et al. Worldwide Contamination of Food-Crops With Mycotoxins: Validity of the Widely Cited FAO Estimate of 25 %. Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 60(16):2773–2789, 2020.
• Gruber-Dorninger, C. et al. Emerging Mycotoxins: Beyond Traditionally Determined Food Contaminants. J. Agric. Food Chem. 65(33):7052–7070, 2017.
• Freire, L., Sant’Ana, A.S. Modified Mycotoxins: An Updated Review on Their Formation, Detection, Occurrence, and Toxic Effects. Food Chem. Toxicol. 111:189–205, 2018.
• de Nijs, M. et al. Short Inventory of EU Legislation on Plant Toxins in Food. World Mycotoxin J. 9:129–139, 2017.
• Dreolin, N., Stead, S. LC-MS/MS Method Development and Validation for the Quantitative Determination of Regulated Mycotoxins in Cereal Grain Flours. Waters App. Note 720006685EN, 2021.
• Dreolin, N. et al. Evaluation of the Performance of a Simple Method for Regulated Mycotoxins in Cereals by LC-MS/MS. Waters App. Note 720007165EN, 2021.
• SANTE. Guidance Document on Identification of Mycotoxins in Food and Feed, SANTE 12089/2016.
• Dreolin, N. et al. Determination of Regulated and Emerging Mycotoxins in Cereals, Nuts, Figs, and Animal Feeds Using Pass-through SPE and UPLC-MS/MS. Waters App. Note 720007377EN, 2021.