Enhanced Sensitivity in Multiresidue Pesticide Analysis

Význam tématu

Analytika pesticidů v potravinách využívá multireziduální LC/MS/MS metody, které často pracují se vzorky připravenými metodou QuEChERS extrahovanými v acetonitrilu. Vysoký organický obsah extraktů způsobuje při reverzní chromatografii nepříznivé efekty (rozšíření či dělení píků), zejména u raně eluujících, polárních látek. Při snaze o vysokou separační efektivitu se používají UHPLC kolony s malými částicemi a provozem při velmi vysokém tlaku, což dále zvyšuje požadavky na vstřikovací modul a jeho schopnost omezit solvent‑mismatch efekty. Zlepšení vstřikování proto přímo ovlivňuje citlivost, přesnost kvantifikace a automatizaci zpracování dat v rutinním testování potravin.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem aplikativní studie bylo porovnat klasické flow‑through vstřikování a Feed Injection na Agilent 1290 Infinity III Hybrid Multisampler při analýze více než 760 pesticidů (celkem ~1 590 MRM tranzicí) v QuEChERS extraktu ze špenátu. Studie hodnotila vliv vstřikovacího režimu na tvar píků, linearitu odezvy (plocha a výška píků) a dosahitelnost nižších LOQ při rozsahu injekčních objemů 0,2–2 µL.

Použitá metodika a instrumentace

Experimentální nastavení (shrnutí):

• LC systémy: Agilent 1290 Infinity III High‑Speed Pump, 1290 Infinity III Hybrid Multisampler, 1290 Infinity III Multicolumn Thermostat.
• MS: Agilent 6495D triple quadrupole LC/MS v režimu dMRM, celkem 1 590 MRM tranzicí; ionizace AJS v pozitivním i negativním módu.
• Kolona: Agilent ZORBAX Rapid Resolution HD Eclipse Plus C18, 2.1 × 150 mm, 1.8 µm.
• Mobilní fáze: A = voda + 5 mM ammonium formiát + 0,1 % kyseliny formiové; B = methanol + 5 mM ammonium formiát + 0,1 % kyseliny formiové. Průtok 0,4 mL/min, gradient 5 % B → 100 % B v průběhu 17 min, doba analýzy 20 min + 3 min post time.
• Feed Injection: feed rychlost 10 µL/min (odpovídá přibližně 1:40 ředění), automatický overfeed 4,4 µL, proplach mobilní fází A; vstřikovací objemy 0,2–2 µL.
• MS podrobnosti: drying gas 200 °C/12 L/min, sheath gas 400 °C/12 L/min, nebulizer 35 psi, capillary +2500/−3000 V, dynamické MRM.
• Vzorky: 10 g homogenizovaného organického špenátu, extrakce QuEChERS s 10 mL acetonitrilu; postspiking standardním mixem do 1 ng/mL (ekvivalent 10 µg/kg).

Hlavní výsledky a diskuse

- Pri klasickém flow‑through vstřikování byly pro injekční objemy do ~1 µL píků obecně přijatelné, avšak při zvětšení na 2 µL se u raně eluujících, silně polárních pesticidů (např. acephate, aminocarb, dinotefuran, pymetrozine) objevilo výrazné rozšíření a někdy i dělení píků v důsledku solvent‑mismatch efektu.
- V režimu flow‑through byla plocha píků lineární s injekčním objemem, avšak výška píků vykazovala saturaci mezi 1 a 2 µL, což svědčí o zhoršení chromatografického zaostření při vyšším zatížení.
- Feed Injection (řazení vzorku přímo do proudu mobilní fáze při feed rychlosti 10 µL/min) zajistil přibližné 1:40 ředění vzorku před kolonu; v této konfiguraci nebyly při injekcích až do 2 µL patrné solvent‑related artefakty a tvary píků zůstaly symetrické a úzké.
- U Feed Injection se jak plocha, tak výška píků chovaly lineárně se zvyšujícím se injekčním objemem a mezi 1 a 2 µL bylo pozorováno zdvojnásobení výšky píků (žádná saturace). To vede k reálnému zvýšení analytické citlivosti pro rané složky chromatogramu.
- Výsledkem je možnost bezproblémově zvýšit efektivně detekční výkon bez nutnosti dalších kroků soustředění vzorku nebo změn chromatografických podmínek.

Přínosy a praktické využití metody

• Feed Injection minimalizuje solvent‑mismatch efekty u acetonitrilových QuEChERS extraktů, což zlepšuje tvar píků a zvyšuje citlivost pro raně eluující pesticidy.
• Zachování symetrických píků umožňuje spolehlivou automatizovanou integraci a snižuje potřebu manuálního přepracování dat — významná úspora času v rutinním provozu.
• Možnost použití vyšších injekčních objemů bez ztráty chromatografické kvality rozšiřuje dynamický rozsah metody a umožňuje nižší LOQ bez dodatečných koncentrací vzorku.
• Řešení je vhodné pro vysokopropustné laboratorní workflowy a multireziduální screening/kvantifikaci stovek až tisíců tranzicí v jediném běhu.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Širší adaptace Feed Injection v rutinních multireziduálních metodách, zejména pro matrice s vysokým organickým obsahem.
• Ladění parametrů feed rychlosti a overfeed objemu pro různé typy extraktů a matrice s cílem optimalizovat citlivost a minimalizovat matrix‑efekty.
• Integrace s rozsáhlými databázemi tranzic a automatizovanými softwarovými workflowy pro rychlejší nasazení v sítích kontrol kvality potravin.
• Další zlepšení instrumentální odolnosti vůči ultravysoce tlakové operačním režimům (>1000 bar) a vývoj multisamplerů s nižším rizikem carry‑overu při ředění vzorku v proudu mobilní fáze.
• Aplikace Feed Injection k dalším typům analýz, např. reziduí veterinárních léčiv, mykotoxinů nebo sledování stopových kontaminantů v environmentálních vzorcích.

Závěr

Studie demonstruje, že Feed Injection při provozu na Agilent 1290 Infinity III Hybrid Multisampler efektivně ředí acetonitrilové QuEChERS extrakty v proudu mobilní fáze a tím odstraňuje solvent‑mismatch efekty, které vedou k rozšíření nebo dělení píků při klasickém vstřikování. Výsledkem je lepší tvar píků, lineární nárůst jak plochy, tak výšky píků s rostoucím injekčním objemem a někdy výrazné zvýšení citlivosti bez nutnosti dalších úprav vzorku. Tento přístup zjednodušuje datové zpracování, snižuje manuální zásahy a rozšiřuje použitelnost multireziduálních metod v laboratořích zajišťujících kontrolu potravin.

Reference

1. Kornas P.; Wu L.; Zhao H. Analysis of 764 Pesticides in Tomato Using an Agilent 6495D Triple Quadrupole LC/MS System; Agilent Technologies application note, publication number 5994-8004EN, 2025.
2. Quantitative Analysis of Multiresidue Pesticides in Food Matrices Using Agilent 6470 Triple Quadrupole LC/MS System—Method Protocol; Agilent Technologies, 2022.
3. Naegele E. Improved Peak Shape and Lower LOQs in Pesticide Analysis; Agilent Technologies application note, publication number 5994-6125EN, 2024.
4. Naegele E. Feed Injection at Elevated Pressure Using the Agilent 1290 Infinity III Hybrid Multisampler; Agilent Technologies application note, publication number 5994-8478EN, 2025.