Ultrasensitive and Powerful GC/MS/MS for Analyzing Multipesticides in Black Pepper and Dried Tea

Význam tématu

Analýza reziduí pesticidů je zásadní pro ochranu spotřebitele a pro splnění legislativních požadavků. Černý pepř a sušený čaj patří k nejnáročnějším matricím kvůli obsahu piperinu, terpenoidů, polyfenolů, pigmentů a kofeinu. Vysoká komplexita těchto vzorků zvyšuje riziko matričních interferencí, předčasného znečištění přístrojů a oslabuje citlivost detekce při nízkých koncentracích pesticidů.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo vytvořit a ověřit ultrasenzitivní kvantitativní metodu pro simultánní stanovení 284 pesticidů v černém pepři a sušeném čaji podle požadavků SANTE/11312/2021. Metoda kombinuje hlubokou diluci vzorků s robustní instrumentací, aby bylo dosaženo LOQ na úrovni 10 µg/kg a spolehlivé kvality dat při vysokém průtoku vzorků.

Použitá metodika a instrumentace

Pro přípravu vzorků byla použita dvoustupňová diluce:

• První extrakce QuEChERS EN (EN 15662): 2 g homogenizovaného vzorku + voda + ACN.
• Předsrážení a diluce supernatantu (4× pro pepř, 8× pro čaj).
• Čištění pro černý pepř: dispersivní SPE Universal kit (dSPE) a finální 2,5× diluce s přídavkem analytických protektorů.
• Čištění pro sušený čaj: Captiva EMR–GPD pass-through kartridž, sušení MgSO4, finální 1,25× diluce s přídavkem analytických protektorů.

Instrumentace:

• Agilent 8890 GC s multimode inlet (MMI) ve splitless režimu.
• Agilent 7010B triple quadrupole GC/TQ se samočisticím iontovým zdrojem JetClean.
• Backflush technologie pro ochranu detektoru a prodloužení životnosti kolony.
• Agilent 7693A autosampler, HP-5ms UI kolony (15 m × 0,25 mm × 0,25 µm).
• Dynamický MRM (dMRM) režim s 1 233 přechody a až 74 paralelními MRMs, databáze Pesticides & Environmental Pollutants 4.0.

Hlavní výsledky a diskuse

Citlivost a linearita:

• Kalibrace 0,1–5 µg/L v matrix-matched standardech, R² ≥ 0,99 pro všechny látky.
• LOQ odpovídá 10 µg/kg, při této koncentraci S/N > 10 pro každou analyzovanou látku.

Přesnost a přesnost:

• Recovery testy při prespiku 10 µg/kg a 50 µg/kg: 95 % pesticidů v černém pepři a 87 % v čaji dosáhlo 70–120 % recovery.
• Opakovatelnost (RSDr) < 15 % a reprodukovatelnost (RSDwR) < 15 % dle SANTE požadavků.

Robustnost:

• Více než 900 nepřetržitých injekcí vzorků prokázalo stabilní signály QC vzorku (5 µg/L) s %RSD 3,6–8,5 % (raw) a 2,9–7,7 % (IS-korekce).
• Po 905 injekcích zůstaly klíčové komponenty HES iontového zdroje čisté díky periodickému čištění JetClean a backflush režimu.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje spolehlivou a efektivní rutinní kontrolu pesticidů ve vysoce komplexních potravinových matricích. Kombinace hluboké diluce, pokročilého čištění vzorků a samočisticího zdroje minimálně zatěžuje údržbu přístrojů a maximalizuje laboratorní propustnost.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Adaptace metody na další náročné matrice (koření, byliny, mateřské matrixe).
• Automatizovaná správa dat a vyhodnocení pomocí umělé inteligence a strojového učení.
• Integrace s novými ionizačními technikami a miniaturizovanými platformami pro terénní analýzu.

Závěr

Navržená metoda kombinuje ultrasenzitivní Agilent 8890/7010B GC/TQ s backflush a JetClean technologiemi. Splňuje požadavky EU SANTE/11312/2021, dosahuje nízkého LOQ, vysoké recovery a výborné robustnosti, a je vhodná pro rutinní stanovení stovek pesticidů v černém pepři a sušeném čaji.

Reference

• Aftab T. Strategies. Emerging Contaminants and Plants: Interactions, Adaptations and Remediation Technologies; Springer, 2023.
• European Commission. Maximum Residue Levels; 2024.
• Mandal S. et al. Review of Extraction and Detection Techniques for the Analysis of Pesticide Residues in Fruits. J. Chromatogr. B 2023, 1215, 123587.
• European Commission DG Health & Food Safety. Guidance SANTE/11312/2021; 2021.
• Lee J.-G. et al. Comparative Study of Bioactive Compounds and Minerals in Black Pepper. LWT 2020, 125, 109263.
• Tang G. Y. et al. Health Functions and Molecular Mechanisms of Tea Components. Int. J. Mol. Sci. 2019, 20(24), 6196.
• Agilent Technologies. Capillary Flow Technology: Backflush Reduce Run Time and Increase Throughput; 2013.
• Agilent Technologies. Agilent JetClean: In-situ GC/MS Ion Source Cleaning and Conditioning; 2016.