Automated QuEChERS Extraction for Pesticides Analysis in Dry and Wet Matrix

Význam tématu

Detekce reziduí pesticidů v potravinách je klíčová pro ochranu veřejného zdraví a zajištění souladu s legislativními limity (MRL). Analytika pesticidů se potýká s vysokými nároky na citlivost a robustnost při komplexních matricích (vlhké i suché). Automatizace QuEChERS extrakce s následnou LC/MS/MS a GC/MS/MS analýzou snižuje chyby způsobené manuálními postupy, zvyšuje reprodukovatelnost a výrazně zefektivňuje rutinní laboratořské provozy.

Cíle a přehled studie

Studie měla za cíl vyvinout a ověřit plně automatizovaný QuEChERS workflow pro kvantitativní analýzu pesticidů v mokré (rajče) a suché (mouka) matrici dle pokynů SANTE 11312/2021. Klíčové body:

• Integrace automatizované extrakce, solení, ředění a injekce pomocí CTC PAL3 Series 2 RTC.
• Komplementární detekce ~350 analytů rozdělených mezi LC/MS/MS a GC/MS/MS.
• Zajištění souladu s přijímanými kritérii: linearita (R² ≥ 0,99), střední návratnost 40–120 % a přesnost RSD ≤ 20 %.

Použitá metodika a instrumentace

Metoda staví na klasickém QuEChERS protokolu upraveném pro plnou automatizaci v platformě PAL3. Postup (stručně):

1. Manuální zvážení vzorku (8 g rajče, 4 g mouka) a uložení do 20 mL vialů; 0,5 g QuEChERS solí připraveno do 10 mL vialů.
2. Automatické přidání acetonitrilu, vortex, centrifugace, přenos 3 mL extraktu ke solení, opět vortex a centrifugační separace.
3. Odpadní akce: pro GC ředění extraktu před injekcí; pro LC přímá injekce surového extraktu.

Hlavní parametry analytických systémů (souhrn):

• LC/MS/MS: Agilent 6475 TQ, AJS ESI v dMRM režimu, 20 min run; chromatografie na ZORBAX RRHD Eclipse Plus C18 (2.1×150 mm, 1.8 µm); mobilní fáze 5 mM ammonium formiát v H2O/MeOH s 0,1 % kys. formiovou; průtok 0,4 mL/min.
• GC/MS/MS: Agilent 8890 GC + 7010D TQ; konfigurace s mid‑column backflush (dvě 15 m HP-5ms kolony + PUU); multimode inlet (MMI), solvent vent injection, běh ~20.75 min, režim dMRM.
• Automatizace: CTC PAL3 Series 2 RTC s moduly (vortex, centrifuga, dilutor, dilutor multi, LC inj. ventil, fast wash, tray racky) a CTC Method Composer pro vytváření sekvenčních kroků.

Další klíčové postupy: použití matrix‑matched kalibrací (vážená 1/x), připravené standardní mixy Agilent pro LC i GC a přísná čistící opatření jehly (fast‑wash) pro minimalizaci carryover.

Hlavní výsledky a diskuse

Výkonnost metody byla ověřena pomocí pětice technických replik prespiked QC při hladinách 10 nebo 20 µg/kg. Shrnutí výsledků:

• Cílový počet analyzovaných látek: přibližně 350 (kombinace LC a GC). Vennův diagram ukázal komplementární pokrytí mezi LC a GC technikami.
• Linearity: 98 % analytů splnilo kritérium R² ≥ 0,99 při použití matrix‑matched kalibrací a vážení 1/x.
• Recovery a přesnost: podle SANTE 11312/2021 jsou přijatelné rozsahy středních návratností 40–120 % a RSD ≤ 20 %.
• Výsledky podle matrix a techniky: s LC/TQ splněno pro ~96 % analytů v rajčeti a ~93 % v mouce; s GC/TQ pro ~97 % analytů v obou matricích.

Diskuse: Automatizace minimalizovala variabilitu způsobenou operátorem a umožnila reprodukovatelné zpracování surových extraktů pro obě techniky. Doba chromatografického běhu (~20 min) spolu s automatizovaným vzorkovým zpracováním poskytuje efektivní throughput pro rutinní testování. Některé analyty mimo přijatelné rozpětí mohou vyžadovat individuální optimalizaci extrakce, ředění nebo ionizace.

Přínosy a praktické využití metody

Praktické přínosy implementace automatizovaného workflow:

• Výrazné snížení manuální práce a rizika lidské chyby při QuEChERS zpracování.
• Standardizace postupu zvyšuje mezi‑i‑a vnitro‑laboratorní reprodukovatelnost a usnadňuje splnění regulačních požadavků (SANTE).
• Kompatibilita s jednou softwarovou platformou (MassHunter s integrovaným skriptem PAL3) zjednodušuje správu metod a spouštění analýz jedním klikem.
• Vysoké analytické pokrytí (cca 350 látek) z jediného extraktu s možností volby LC nebo GC detekce dle chemické povahy analytů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Možnosti dalšího rozvoje a aplikace:

• Rozšíření automatizace o plně automatickou váhu a fortifikaci pro další snížení manuálních kroků.
• Implementace adaptivních pracovních postupů pro specifické třídy pesticidů (např. lepší extrakce polarních metabolit, specifická derivatizace pro GC analyty).
• Využití vyšších stupňů multiplexace a inteligentního plánování běhů ke zvýšení throughputu (např. paralelní příprava více vzorků).
• Integrace nástrojů pro automatickou kvalifikaci výsledků a reportování v souladu s regulačními požadavky.

Závěr

Plně automatizovaný QuEChERS workflow implementovaný na platformě CTC PAL3 a kombinovaný s Agilent 6475 LC/TQ a 7010D GC/TQ prokázal vysokou robustnost, linearitu a shodu s kritérii SANTE 11312/2021 pro analýzu stovek pesticidů v mokrých i suchých potravinových matricích. Metoda nabízí efektivní řešení pro rutinní laboratoře, které potřebují spolehlivé, reprodukovatelné a vysoce průchozí testování reziduí pesticidů.

Použitá instrumentace

Seznam hlavních přístrojů a modulů použitých ve studii:

• CTC PAL3 Series 2 RTC autosampler (120 cm) s modulem vortex, centrifugou, dilutorem, dilutor multi, LC inj. ventil, fast wash, tray holders; CTC Method Composer.
• Agilent 6475 triple quadrupole LC/MS se zdrojem Agilent Jet Stream (ESI), provoz v dMRM režimu; Agilent 1290 Infinity III LC s kolonkou ZORBAX RRHD Eclipse Plus C18 (2.1 × 150 mm, 1.8 µm).
• Agilent 8890 GC a 7010D triple quadrupole GC/MS; konfigurace s mid‑column backflush (dvojitá 15 m HP-5ms kolona + PUU), multimode inlet (MMI), High‑Efficiency Source (HES 2.0).
• Softwarové nástroje: Agilent MassHunter Acquisition a Quantitative Analysis; MassHunter P&EP MRM databáze; CTC Method Composer.

Reference

1. SANTE 11312/2021: Analytical Quality Control and Method Validation Procedures for Pesticide Residues Analysis in Food and Feed. European Commission, 2026.
2. Agilent Technologies, Application Note: Automated QuEChERS Extraction for Pesticides Analysis in Dry and Wet Matrix; použitý hardware: CTC PAL3 Series 2 RTC, Agilent 6475 LC/TQ, Agilent 7010D GC/TQ. (Agilent Technologies, Inc., 2026).