Screening of Contaminants in Food and Natural Products by GC/Q-TOF with an Accurate Mass Pesticides and Environmental Pollutants Library

Význam tématu

Včasná a širokospektrální detekce pesticidů a environmentálních znečišťujících látek ve potravinách a přírodních produktech je zásadní pro zajištění bezpečnosti spotřebitelů a dodržení regulačních limitů. Kombinace plynové chromatografie s vysokorozlišujícím hmotnostním spektrometrem GC/Q-TOF umožňuje komplexní screening známých i neočekávaných kontaminantů díky přesné hmotnosti a plnému spektru dat.

Cíle a přehled studie

Cílem práce bylo vyvinout a aktualizovat knihovnu přesných hmotností pesticidů a environmentálních polutantů (>1000 sloučenin) v metodách s pevně zamčenými retenčními časy (20 a 40 minut) a ověřit její využitelnost pro screening v potravinových matrikách (ovoce, zelenina) a přírodních produktech (esenciální oleje).

Použitá metodika

Pro potravinové vzorky (ovoce a zelenina) se aplikoval standardní postup QuEChERS (EN) s následným dSPE čištěním. Esenciální oleje se ředily 1:50 (v/v) v octanu ethylnatém pro přímé injekce.

• Retenční časové zamčení (RTL) pro zajištění reprodukovatelnosti.
• Spektrální curation v Agilent MassHunter Qualitative Analysis.
• Cílené screeningové workflow kombinující kvantitativní a kvalitativní kritéria.
• Netarjetovaný screening pomocí MassHunter Unknowns Analysis s knihovnou NIST 17.
• Strukturální vysvětlení neznámých sloučenin s Molecular Structure Correlator.

Použitá instrumentace

• Agilent 7250 GC/Q-TOF vybavený mid-column backflushing systémem.
• Kolony HP-5 MS UI (15 m × 0,25 mm, 0,25 µm film).
• MMI vstřikovací modul s cold splitless injekcí 2 µL.
• Dvojitý proudu plynu (He ~1 mL/min na kolonu 1, +0,2 mL/min na kolonu 2).
• Oven program: 40 °C/min do 170 °C, 10 °C/min do 310 °C, post-run 5 min.
• EI zdroj 70 eV a nízkoenergetické EI 15 eV pro potvrzení molekulárního iontu.
• Sbírání spekter 45–650 m/z, 5 spekter/s.

Hlavní výsledky a diskuse

• Suspect screening ve vzorcích ovoce a zeleniny odhalil v neorganických vzorcích jablek (15 látek), avokáda (1), brokolice (21) a pomeranče (8). Příklad brokolice ilustruje vysokou přesnost retence i hmotnostní shody (mass error <5 ppm).
• Ve čtyřech esenciálních olejích (neroli, grapefruit, pomeranč, citron) bylo detekováno 10–18 cílových látek, včetně běžných pesticidů i degradantů.
• Netarjetovaný screening umožnil objevení doplňkových kontaminantů. Nízkoteplotní EI a MS/MS data usnadnily potvrzení struktury neznámých sloučenin (např. trichloroisofthalonitril).
• Validace výkonu systému ukázala lineární rozsah a opakovatelnost pro více než 100 pesticidů ve spiked matricích s mass accuracy <5 ppm a S/N ≥3.

Přínosy a praktické využití metody

Metodika umožňuje laboratořím provádět komplexní multireziduální a netarjetovaný screening v jednom běhu, zkracuje čas analýzy a zvyšuje pravděpodobnost odhalení neočekávaných kontaminantů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozšíření knihoven na tisíce sloučenin, integrace s umělou inteligencí pro automatickou identifikaci, real-time monitorování potravinových dodavatelských řetězců a aplikace v environmentálním a farmaceutickém sektoru.

Závěr

Aktualizovaná knihovna přesných hmotností v kombinaci s GC/Q-TOF prokázala vysokou účinnost a spolehlivost pro screening pesticidů a environmentálních polutantů v potravinových a přírodních matricích. Nízkoteplotní EI a přesná MS/MS dále posouvají možnosti detekce a identifikace neznámých kontaminantů.

Reference

1. Chen K., Sanders J. Agilent Technologies Application Brief 5991-8170EN (2017).
2. Chen K., Nieto S., Stevens J. Agilent Technologies Application Note 5991-7691EN (2016).