Optimize Food Analysis with Miniaturized QuEChERS and Agilent 7010 Triple Quad GC/MS

Význam tématu

Analýza reziduí pesticidů v potravinách je klíčová pro ochranu zdraví spotřebitele a splnění legislativních limitů. Miniaturizace přípravy vzorku podle metody QuEChERS přináší významné úspory na spotřebě rozpouštědel, sorbentech a vnitřních standardech, snižuje množství odpadu a zjednodušuje manipulaci se vzorky v laboratoři.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem práce bylo vyhodnotit možnost škálování metody QuEChERS na malý vzorek (2 g) a kombinovat ji s ultraefektivním ionizačním zdrojem GC/MS/MS s triple kvadrupólem (Agilent 7010) pro kvantitativní stanovení 126 pesticidů ve vzorcích jablek, mrkve a brokolice. Studii vedla potřeba snížit objem injektovaného vzorku o 75 % (0,5 µL) při zachování citlivosti a reproducibility.

Použitá metodika a instrumentace

Metoda miniaturizovaného QuEChERS:

• Vzorek: 2 g homogenizovaných vzorků zmražených suchým ledem
• Extrahent: 2 mL acetonitrilu s 1 % kyselinou octovou
• Salty: 1 g směsi MgSO₄ a sodné soli octanu
• Disperzivní SPE: pro jablko PSA/MgSO₄, pro mrkev a brokolici PSA/GCB/MgSO₄
• Čištění: vortex 1 min, centrifugace 3 min při 13 000 rpm

Instrumentace GC/MS/MS:

• GC: Agilent 7890 GC s chlazeným Multi-Mode Inlet (MMI) a backflush systémem
• Kolony: HP-5ms Ultra Inert 5 m a 15 m (0,25 mm, 0,25 µm)
• MS: Agilent 7010 Triple Quadrupole, režim MRM, ultraefektivní ionizační zdroj
• Injektovaný objem: 0,5 µL, helium jako nosný plyn
• Data: Agilent MassHunter Software

Hlavní výsledky a diskuse

Limity kvantifikace (LOQ) kolem 10 ng/g byly dosaženy pro 95 % analyzovaných pesticidů. Pro 35 běžných pesticidů se podařilo stanovit LOQ na 1 ng/g (0,5 pg injektované látky). Kalibrační rovnice vykazovaly R² > 0,99 pro většinu sloučenin. Obnova spiked vzorků v rozmezí 70–120 % byla dosažena u 94–97 % pesticidů při koncentracích 5, 10 a 50 ng/g v jablku, mrkvi i brokolici. Injektování menšího objemu vzorku významně omezilo usazování matricových zbytků v GC inletu a prodloužilo interval servisních zásahů.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí:

• Úsporu nákladů na rozpouštědla a standardy až o 80 %
• Nižší objem generovaného odpadu
• Zvýšenou propustnost laboratoře díky menším časům analýzy a údržby
• Možnost doplnění dalších izotopicky značených standardů pro složky s nižší obnovou
• Splnění MRL požadavků EPA, EU a Japonska (0,01 mg/kg) pro pesticidy ve sledovaných potravinách

Budoucí trendy a možnosti využití

Další vývoj bude směřovat k dalšímu snižování hmotnosti vzorku a limitů detekce, rozšíření počtu analyzovaných sloučenin a širší automatizaci miniaturizované přípravy vzorků. Integrace s pokročilými ionizačními zdroji a vysokorychlostními hmotnostními spektrometry umožní vyšší kapacitu rutinních laboratoří a farmaceutického či potravinářského průmyslu.

Závěr

Studie prokázala, že miniaturizace QuEChERS ve spojení s ultraefektivním ionizačním zdrojem Agilent 7010 Triple Quad GC/MS umožňuje spolehlivou, citlivou a ekonomickou analýzu reziduí pesticidů v potravinách. Snížení injektovaného objemu a vzorku přináší významné provozní úspory a zvyšuje celkovou efektivitu metody.

Reference

1. Anastassiades M., Lehotay S.J., Štajnbaher D., Schenck F.J. Fast and Easy Multiresidue Method Employing Acetonitrile Extraction/Partitioning and Dispersive Solid Phase Extraction for the Determination of Pesticide Residues in Produce. J. AOAC Int. 2003, 86, 412–431.
2. Lehotay S.J., Maštovská K., Lightfield A.R. Use of Buffering and Other Means to Improve Results of Problematic Pesticides in a Fast and Easy Method for Residue Analysis of Fruits and Vegetables. J. AOAC Int. 2005, 88, 615–629.
3. Lehotay S.J. Determination of Pesticide Residues in Foods by Acetonitrile Extraction and Partitioning with Magnesium Sulfate: Collaborative Study. J. AOAC Int. 2007, 90, 485–520.
4. European Committee for Standardization. EN 15662: Foods of Plant Origin—Determination of Pesticide Residues Using GC/MS and/or LC/MS/MS Following Acetonitrile Extraction/Partitioning and Cleanup by Dispersive SPE-QuEChERS Method, 2008.
5. USDA Agriculture Marketing Service. Pesticide Data Program.
6. Food Quality Protection Act of 1996, Public Law 104-170.
7. Meng C.-K. Improving Productivity and Extending Column Life with Backflush; Agilent Technologies Application Note 5989-6018EN, 2006.
8. Maštovská K., Wylie P.L. Evaluation of a New Column Backflushing Set-up in the Gas Chromatographic-Tandem Mass Spectrometric Analysis of Pesticide Residues in Dietary Supplements. J. Chrom. A 2012, 1265, 155–164.
9. Agilent Technologies, Inc. Pesticide Analysis Reference Guide, GC/MS/MS Pesticide Residue Analysis; Publication 5991-2389EN, 2013.
10. European Commission, Directorate-General Health and Consumer Protection. Guidance Document on Analytical Quality Control and Validation Procedures for Pesticide Residues Analysis in Food and Feed, SANCO/12571/2013, 2013.
11. EU Reference Laboratory for Single Residue Methods. Analysis of Captan and Folpet via QuEChERS and GC-MS(CI), Brief Description, 2013.