Non-targeted Screening and Accurate Mass Confirmation of 510 Pesticides on the High Resolution Exactive Benchtop LC/MS Orbitrap Mass Spectrometer

Význam tématu

Rostoucí globální obchod s potravinami a zpřísňující se limity reziduí pesticidů vyžadují moderní analytické přístupy pro spolehlivou a rychlou kontrolu. Vysoká rozlišovací schopnost a přesnost hmotnostního spektrometru s Orbitrap technologií umožňuje detekci širokého spektra sloučenin v komplexních matricích pod úrovní několika ppb.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem práce je ukázat ne-cílený screening a potvrzení až 510 pesticidů pomocí benchtopového Thermo Scientific Exactive Orbitrap MS spojeného s UHPLC. Analýza standardní směsi a spikovaných vzorků byla dokončena během 12 minut s vysokou přesností měrné hmotnosti a rozlišením.

Použitá metodika

Vzorky špenátu byly extrahovány modifikovanou metodou QuEChERS. Standardní směs 510 pesticidů byla připravena v koncentraci 3 mg/L a ředěna na kalibrační rozsah 1–250 ppb. Chromatografické oddělení probíhalo na C18 kolóně s gradientní změnou podílu vody s formamidem a methanolu s formamidem. Celková doba analýzy činila 12 minut.

Použitá instrumentace

• UHPLC systém Thermo Scientific Accela
• Autosampler CTC Analytics PAL
• Orbitrapový hmotnostní spektrometr Thermo Scientific Exactive
• Software Thermo Scientific Xcalibur pro akvizici dat
• Software Thermo Scientific Pathfinder pro zpracování dat

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda umožnila detekci všech 510 pesticidů v jedné analýze s rozlišením 50 000 FWHM a hmotnostní odchylkou pod 5 ppm bez interní kalibrace. Pro 499 látek byly mezní kvantitace (LOQ) ≤ 10 ppb, tj. v souladu s limity EU a Japonska. Separace izobarických sloučenin (např. atrazin a cymoxanil) byla možná díky vysokému rozlišení Orbitrapu. Ve spikovaných vzorcích špenátu byly dosaženy limity detekce (LOD) i kvantitace (LOQ) pod 1 ppb.

Přínosy a praktické využití metody

Tato full-scan UHPLC-Orbitrap MS metoda nevyžaduje individuální optimalizaci pro každou látku, což výrazně zkracuje dobu přípravy a zpracování. Je cenově efektivní, robustní a snadno ovladatelná, vhodná pro rutinní monitoring v regulačních a kontrolních laboratořích.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozvoj rozsáhlých databází vysoce rozlišených hmotnostních spekter pro necílený screening. Integrace se strojovým učením a umělou inteligencí může zlepšit identifikaci neznámých kontaminantů. Metodika je možné rozšířit na další typy matic (pitné vody, půda, krmiva) a zrychlit díky automatizaci pro vysoce průběžné zpracování vzorků.

Závěr

Prokázaná UHPLC-Exactive Orbitrap metoda poskytuje rychlý, citlivý a univerzální postup pro screening stovek pesticidů pod legislativními limity. Díky vysoké spolehlivosti a jednoduché obsluze je ideální pro každodenní kontrolu reziduí pesticidů v potravinách.

Reference

• EPA FQPA accomplishments, United States Environmental Protection Agency, 2007.
• National Standard GB 2763-2005, Standardization Administration of the People’s Republic of China, 2005.
• Ministry of Health, Labour and Welfare of Japan, Positive List System for Foods, 2006.
• Regulation (EC) No. 396/2005 of the European Parliament, 2008.
• EU Directive 91/414/EEC, Evaluation of pesticide active substances.
• Thermo Scientific, High resolution and precise mass accuracy: food and feed analysis in complex matrices, Application Note 30163, 2008.
• Thermo Scientific, Exactive benchtop LC/MS Orbitrap mass spectrometer, Application Note 30162, 2008.
• AOAC Official Method 2007.01, Pesticide residues in foods by QuEChERS extraction, 2007.
• EPA Method Detection Limit procedure, 40 CFR Part 136 Appendix B.