Analysis of PAHs in Infant Formula and Blueberries Using QuEChERS and GCxGC-TOFMS

Význam tématu

Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAH) představují významnou skupinu karcinogenních kontaminantů v potravinách. Vznikají zejména při neúplném spalování organických materiálů a do organismu se mohou dostávat až z 70 % potravinovou cestou. Spolehlivá a rychlá detekce PAH je proto nezbytná pro ochranu veřejného zdraví a kontrolu kvality potravinových výrobků.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo ověřit možnost kombinace metody QuEChERS a hyphenované chromatografie GC×GC-TOFMS pro kvantitativní a kvalitativní analýzu dvacítky vybraných PAH ve složitých potravinových matricích, konkrétně v tekuté kojenecké výživě a v rozmixovaných borůvkách. Studie hodnotí separaci, limity detekce a linearitu kalibračních křivek.

Použitá metodika

Pro přípravu vzorků byla aplikována klasická QuEChERS extrakce:

• 10 g vzorku (kojenecká výživa / borůvky) do odměrné zkumavky
• 10 mL acetonitrilu + vnitřní standard (fenanthren-d10)
• přidání extrakčních solí Qsep 150, třepání 2× 1 min
• odstředění při 3000 g po dobu 5 min
• 1 mL supernatantu do dSPE Qsep 250, protřepání 30 s, opět odstředění
• úprava pH 10 µL 5% kyseliny mravenčí v acetonitrilu
• přenos do autosampleru

Použitá instrumentace

Analýzu provedl přístroj LECO Pegasus 4D GC×GC-TOFMS s následujícími podmínkami:

• splitless vstřik, 1 µL, He tok 1,40 mL/min
• primární kolona Rxi-1ms 30 m × 0,25 mm × 0,25 µm, sekundární kolona RTX-17 1 m × 0,10 mm × 0,10 µm
• teplotní program hlavní pece: 50 °C/30 s → 300 °C (10 °C/min) → 10 min
• druhá pec +10 °C ke každému kroku, modulace 5 s, horký pulz 0,8 s
• EI zdroj 70 eV, iontový zdroj 200 °C, detektor 1600 V, rozsah 50–500 m/z, 100 spekter/s

Hlavní výsledky a diskuse

GC×GC-TOFMS prokázalo vynikající separaci všech 20 PAH od interferencí matice v obou typech vzorků. Klíčové dvojice izomerů (fenanthren/anthracen, benzo(b)/benzo(k)fluoranthen, indeno(1,2,3-cd)pyren/dibenzo(a,h)anthracen) byly spolehlivě rozlišené. Limity detekce klesaly u raných elujících sloučenin díky menšímu roztažení chromatografického pásma. Kalibrační křivky pro pyren v rozsahu 10–50 pg a 0,5–5 ng prokázaly vynikající linearitu (R² ≥ 0,997). Konturové chromatogramy ukázaly, že bez dodatečného čištění dSPE lze analyzovat i složité matice bez ztráty citlivosti.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda kombinuje rychlost a nízké náklady QuEChERS s vysokou rozlišovací schopností a citlivostí GC×GC-TOFMS. Umožňuje:

• rychlou (do 1 hodiny) analýzu komplexních potravinových matic
• nízké detekční limity pro široké spektrum PAH
• spolehlivé rozlišení izomerů
• vhodnost pro rutinní QA/QC, sledování kontaminantů a možné rychlé zásahy při rizikových situacích

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozvoj v oblasti:

• automatizace a miniaturizace přípravy vzorku (in-line QuEChERS)
• vylepšení směrodatnosti dat pomocí vysokorozlišovací hmotové spektrometrie (HRMS)
• aplikace strojového učení pro rychlejší interpretaci složitých chromatogramů
• rozšíření na další skupiny environmentálních a potravinářských kontaminantů

Závěr

Kombinace QuEChERS a GC×GC-TOFMS představuje efektivní a spolehlivou platformu pro detekci, identifikaci a kvantifikaci PAH v náročných potravinových matricích. Metoda je rychlá, citlivá a umožňuje detailní separaci izomerů, což ji předurčuje k rutinnímu využití v potravinářském průmyslu a veřejném zdravotnictví.

Reference

1. Skupinska K, Misiewicz I, Kasprzycka-Guttman T 2004 Polycyclic aromatic hydrocarbons physiochemical properties environmental appearance and impact on living organisms Acta Pol Pharm 61(3):233-40
2. Restek Application Note 805-01-002 QuEChERS sample preparation and cleanup