Analysis of Residual Pesticides in Solvent Extract of Annatto Using GC-MS/MS

Význam tématu

Annatto (oleoresin z Bixa orellana) se široce používá jako přírodní potravinářské barvivo a extrakty semen mohou koncentrovat rezidua pesticidů použitých při pěstování. Kvantifikace těchto reziduí v silně pigmentovaném a komplexním matrici oleoresinu je kritická pro bezpečnost potravin a dodržování regulatorních limitů. Robustní, citlivé a reprodukovatelné analytické metody jsou proto nezbytné pro spolehlivé monitorování kontaminantů v tomto typu vzorků.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo vyvinout a validovat multireziduální analytickou metodu pro simultánní kvantifikaci širokého panelu pesticidů v rozpouštědlovém extraktu annatta. Metoda kombinuje modifikovaný postup QuEChERS pro extrakci/čištění vzorku s analytičtější separací a detekcí pomocí triple kvadrupólového plynového chromatografu s hmotnostní spektrometrií v módu MS/MS (GC-MS/MS). Studie zahrnovala kalibraci, studium linearity, návratnosti (recovery), přesnosti (repeatabilita a reprodukovatelnost) a stanovení LOQ dle pokynů SANTE.

Použitá metodika a instrumentace

Metodika extrakce a čištění:

• Modifikovaný QuEChERS: extrakční rozpouštědlo acetonitril; použití sodíku chloridu a bezvodého síranu hořečnatého v optimalizovaném poměru pro maximální výtěžnost.
• Dispersivní čistící sorbenty: kombinace C-18, grafitového uhlí (GCB), PSA (primary secondary amine) a anhydr. MgSO4 pro snížení matricových interferencí a ochranu analytického systému.
• Po čištění: odpaření zbylého acetonitrilu a rekonstituce v ethylacetátu s 10× ředěním finálního extraktu.

Instrumentace a analytické podmínky (vybrané):

• Hmotnostní chromatografie: Shimadzu GC-MS/MS (uváděn model GCMS-TQ8040 NX; v textu se zmiňuje i GCMS-TQ8050 NX) s AOC-20i+s auto-injektorem.
• Kolona: SH-I-5Sil MS (30 m × 0,25 mm, df 0,25 µm).
• Injektor: splitless, 250 °C, vysoký tlak 250 kPa po dobu 1,5 min; objem injekce 2 µL.
• Řízení pece: 80 °C (2 min), 20 °C/min do 180 °C, 5 °C/min do 330 °C (držení 3 min); doba analýzy ~34 min.
• Detekce: EI ionizace; MS/MS MRM režim; interface ~280 °C; ion source ~230 °C; helium jako nosný plyn; solvent cut 5 min.
• Software: LabSolutions Insight pro zpracování dat a vyhodnocení validačních parametrů.

Hlavní výsledky a diskuse

Kalibrace a linearita:

• Matrix-matched kalibrace v rozsahu 0,5–1000 µg/L; regresní vážená metoda 1/C2. Všechny standardy splňovaly kriterium přesnosti 80–120 % dle SANTE.

Validace přesnosti a návratnosti:

• Testováno 49 pesticidů běžně detekovaných v annattu: metoda dosáhla LOQ v rozmezí 10–100 µg/kg. Konkrétně 24 látek mělo LOQ 10 µg/kg, 21 látek 25 µg/kg a 4 látky 100 µg/kg.
• Spiking studie: tři úrovně 10, 25 a 100 µg/kg, každá v 6 replikátech; výsledky byly hodnoceny jako průměrná návratnost a RSDr/RSDR.
• Všechny analyty kromě captanu a etoxazolu měly průměrnou návratnost v rozmezí 60–120 % při RSDR < 30 % (požadavek SANTE). Captan a etoxazol vykázaly návratnosti 50–60 %, avšak s přijatelnou opakovatelností (RSDr ≤ 20 %), což je akceptovatelné jako výjimečný případ podle SANTE, pokud je přesnost splněna.
• Repeatabilita (RSDr) pro jednotlivá LOQ byla < 20 % a reprodukovatelnost v rámci laboratoře (RSDR) < 30 %.

Další poznatky:

• Modifikovaný čisticí postup výrazně omezil matricové interference a pomohl snížit kontaminaci a zatížení instrumentu.
• Velmi citlivý systém GC-MS/MS umožnil detekci stopových hladin i po 10× ředění extraktu, což zvyšuje robustnost metody pro zpracování silně pigmentovaných vzorků.

Přínosy a praktické využití metody

Praktické přínosy této metodiky zahrnují:

• Schopnost simultánního stanovení širokého spektra pesticidů v náročné matrici annatto oleoresinu s LOQ vhodnými pro kontrolu bezpečnosti potravin.
• Redukce matricových efektů díky optimalizovanému QuEChERS a kombinovanému sorbentnímu čištění, což snižuje výskyt falešně nízkých nebo vysokých výsledků a chrání analytické zařízení.
• Použitelnost v průmyslových i kontrolních laboratořích pro rutinní screening i kvantifikaci pro potřeby QA/QC a souladu s regulatorními požadavky.

Budoucí trendy a možnosti využití

Možnosti dalšího rozvoje a aplikací této metodiky:

• Rozšíření spektra analyzovaných látek včetně polaritně odlišných látek nebo degradantů pomocí doplňujících analytických metod (např. LC-MS/MS pro netermostabilní/polární pesticidy).
• Využití izotopově značených interních standardů pro zlepšení kvantifikace a korekce matricových efektů.
• Automatizace extrakce a čištění pro zvýšení průchodnosti (throughput) a reprodukovatelnosti.
• Nasazení vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrie pro nenáročné potvrzení identit a analýzu neznámých surovin nebo metabolitů.
• Optimalizace miniaturizovaných nebo „green“ extrakčních postupů pro snížení spotřeby rozpouštědel a ekologický dopad.

Závěr

Studie dokládá, že kombinace modifikovaného QuEChERS a citlivého GC-MS/MS (triple kvadrupól) představuje spolehlivý a reprodukovatelný přístup pro kvantifikaci reziduí pesticidů v komplexním a silně pigmentovaném extraktu annatta. Metoda dosahuje vhodných LOQ (10–100 µg/kg) a splňuje validační kritéria SANTE pro většinu testovaných látek, přičemž zvolená čistící strategie minimalizuje matricové interferenční vlivy a snižuje riziko kontaminace analytického systému.

Reference

1. Anastassiades M., Lehotay S. J., Štajnbaher D., Schenck F. J. Fast and Easy Multiresidue Method Employing Acetonitrile Extraction/Partitioning and Dispersive Solid-Phase Extraction for the Determination of Pesticide Residues in Produce. J. AOAC Int., 86 (2003) 412–431.
2. Guidance document on analytical quality control and method validation procedures for pesticide residues and analysis in food and feed. SANTE/11312/2021.