Chromatography Comparison of Ultra-Short-Chain PFAS in Complex Food Matrix Extracts

Význam tématu

Analýza ultra-krátkých per- a polyfluorovaných alkylových látek (USC PFAS), jako je trifluoroctová kyselina (TFA), je kritická pro zajištění bezpečnosti potravin. Tyto látky mají vysokou polaritu a nízkou molekulovou hmotnost, což komplikuje chromatografickou retenci a zvyšuje riziko ionizačního potlačení a interferencí z polarních složek potravinových extraktů. Robustní chromatografické rozlišení a účinné potlačení matricových efektů jsou nezbytné pro spolehlivou kvantifikaci a snižování falešně pozitivních výsledků.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo systematicky porovnat chromatografický výkon několika komerčně dostupných mixed-mode LC kolon navržených pro analýzu USC PFAS při práci s komplexními potravinářskými extrakty. Hodnocení zahrnovalo retenci a účinnost separace, odolnost vůči efektům rozpouštědla při injekcích s vysokým obsahem organiky, a náchylnost ke matricovým efektům a izobarickým interferencím.

Použitá metodika a instrumentace

Souhrn metodiky a instrumentace:

• Vzorce: dvě dětská jídla, syrovátkový proteinový prášek, krmivo pro zvířata a krevety.
• Příprava vzorků: extrakce metodou QuEChERS následovaná EMR mixed-mode passthrough cleanup (pouze k získání matrix-blank extraktů a matrix-matched post-spike vzorků).
• Smyškové obohacení: matrixové vzorky doplněny standardem USC/SC na 1 ng/mL a 0,1 ng/mL pro hodnocení chromatografického výkonu.
• Cílové analyty: soubor osmi USC PFAS (včetně TFA, TFMS, PFPrA, PFEtS, PFBA, PFPrS, PFPeA, PFBS) monitorovaných pomocí MRM na LC-MS/MS; analyty mají nízké m/z hodnoty typické pro ultra-krátké PFAS.
• Chromatografie: Agilent 1290 Infinity II; srovnání čtyř mixed-mode sloupců včetně Altura Poroshell 120 PFAS (2.1 x 50 mm, 2.7 µm) a dalších tří USC PFAS kolon.
• Injekční režimy: klasická průtoková (sandwich) vs. feed injection (Agilent 1290 Infinity II Hybrid Multisampler) pro minimalizaci efektu silného organického rozpouštědla.
• Hmotová spektrometrie: Agilent 6495D LC/TQ v negativním módu; standardní podmínky (nozzle 0 V, kapilární napětí ~2500 V, teploty a průtahy plynů optimalizovány pro TQ).
• Podmínky LC: průtok 0,5 mL/min, objem injekce 10 µL, teplota kolony 40 °C, mobilní fáze na bázi 5 mM acetátu amonného v H2O s 0,05 % kyseliny octové a směsi acetonitril:voda 95:5 pro organickou fázi; celkový běh cca 12 min.

Hlavní výsledky a diskuse

Klíčová zjištění studie:

• Retence a tvar píku: Altura PFAS kolona vykazovala nejvyšší retenci a symetrii píků pro všechny testované USC PFAS; umožnila injekci extraktů s vysokým podílem organiky bez výrazného zhoršení tvaru píků. Kolona 1 měla přijatelný výkon, ale u několika analytů (TFA, PFPrA, PFBA) bylo patrné mírné špičkové roztahování (tailing). Kolony 2 a 3 měly problematickou integritu píků a vyžadovaly vzorky připravené v nízkoorganickém (vysokém vodném) prostředí.
• Režim injekce: feed injection významně zlepšil tvar a retenci píků, zejména u kol 2 a 3, a efektivně zmírnil negativní vlivy silného organického matricového rozpouštědla ve srovnání s klasickou průtokovou injekcí.
• Matricové efekty: Altura PFAS kolona vykázala nejmenší matricové efekty — většina analyzovaných látek měla relativní odpovědi v rozmezí 90–110 % versus čistý standard (výjimkou byl TFA, který vykazoval větší variabilitu). Kolona 1 zaznamenala střední úroveň potlačení ionizace; kolony 2 a 3 projevily významnější potlačení nebo koeluci s interferencemi.
• Separace izobarických interferencí: Altura kolona dokázala oddělit PFBA od silné izobarické interference přítomné v rostlinných potravinových matricích, zatímco tradiční C18 kolona tuto interferenci často skrývala společně s PFBA, což zvyšovalo riziko falešných pozitiv a zhoršovalo metrologickou detekční hranici.

Přínosy a praktické využití metody

Praktické důsledky a přínosy:

• Altura Poroshell 120 PFAS kolona nabízí robustní řešení pro analýzu USC PFAS v komplexních potravinových extraktech: lepší retence umožňuje přímé analýzy vzorků s vyšším obsahem organiky a snižuje potřebu silných zředění či změn gradientu.
• Feed injection na Hybrid Multisampleru výrazně snižuje efekt rozpouštědla a zlepšuje reprodukovatelnost pro kolony citlivé na vysoký podíl organiky.
• Oddělení izobarických interferencí zlepšuje selektivitu a snižuje riziko falešně pozitivních výsledků u analyzů s omezeným počtem MRM tranzicí (např. PFBA, PFPeA mají jen jednu MRM), což je důležité pro validaci metod a plnění požadavků SMPR/SMR.

Budoucí trendy a možnosti využití

Směry dalšího vývoje a aplikací:

• Další optimalizace kolonic pro lepší retenci extrémně polárních PFAS a rozšíření selektivity vůči specifickým izobarickým matricovým interferencím.
• Integrace feed injection a adaptivních inokulačních režimů do rutinních pracovních postupů k zajištění konzistence mezi různými typy potravinových matic.
• Rozvoj vícekanálových nebo HRMS postupů jako doplněk pro potvrzení identit u analyzů s jedinou kvantifikační tranzicí.
• Standardizace postupů pro přípravu vzorků (QuEChERS + EMR) a harmonizace LOQ požadavků v rámci regulačních směrnic pro potravinářské matice.

Závěr

Ve srovnání čtyř mixed-mode LC kolon ukázala Altura Poroshell 120 PFAS nejlepší celkový chromatografický výkon pro analýzu USC PFAS v komplexních potravinových extraktech. Významnými přínosy jsou vyšší retence, lepší rozlišení izobarických interferencí a minimalizace matricových efektů, přičemž feed injection představuje praktickou strategii pro zmírnění solventních vlivů. Tyto vlastnosti podporují přesnější a méně náchylné metody pro monitorování USC PFAS v potravinách.

Použitá instrumentace

Hlavní použité přístroje a spotřební materiál:

• Agilent 1290 Infinity II LC (Altura Poroshell 120 PFAS kolona 2.1 x 50 mm, 2.7 µm; Poroshell PFAS delay column 4.6 x 30 mm).
• Agilent 1290 Infinity III Hybrid Multisampler s feed injection funkcí.
• Agilent 6495D triple quadrupole (LC/TQ) v negativním ionizačním módu.
• Captiva EMR PFAS cartriges pro cleanup (EMR mixed-mode passthrough).

Reference

Seznam citovaných materiálů uvedených ve studii:

1. InfinityLab and Altura Poroshell 120 HPLC columns, Agilent Technologies.
2. Captiva EMR PFAS Cartridges, Agilent Technologies.
3. Comparative Study of Chromatographic Performance for Ultra Short Chain PFAS in Food Matrices, Agilent Publication, 5994-9182EN.
4. Reliable Ultra Short Chain PFAS Analysis in Water and Landfill Groundwater, Agilent Publication, 59949019EN.
5. Kamuf M. More Sensitive Quantification of PFAS by LC/MS with the Agilent 1260 Infinity II Hybrid Multisampler, Agilent application note, 5994-6994EN.
6. AOAC (2023) Standard Method Performance Requirements (SMPRs) for Per- and Polyfluoroalkyl Substances (PFAS) in Produce, Beverages, Dairy Products, Eggs, Seafood, Meat Products, and Feed (AOAC SMPR 2023.003).