Flame Grilled and Fluorinated - PFAS Analysis in Barbeque Foods Using a Miniaturized QuEChERS Workflow

Shrnutí: Analýza PFAS v potravinách z grilu pomocí miniaturizovaného QuEChERS workflow

Význam tématu

PFAS (per‑ a polyfluorované alkylové látky) jsou vysoce perzistentní znečišťující látky s potenciálem akumulace v potravinovém řetězci. Regulace v EU začala stanovovat maximální hladiny pro čtyři klíčové PFAS ve vybraných potravinách a doporučení pro monitorování dalších sloučenin. Analytické postupy s vysokou citlivostí a robustností napříč různými matricemi (maso, zpracované výrobky, rostlinné alternativy, ovoce a zelenina) jsou proto nezbytné pro spolehlivé sledování expozice populace a pro dodržení regulatorních požadavků.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem bylo vyvinout a ověřit zefektivněný analytický postup pro stanovení širokého spektra PFAS (cca 46 látek) v potravinách typických pro BBQ (hovězí, vepřové, drůbež, klobásy, rostlinné burgery, meloun, rajče). Studie sledovala miniaturizovaný QuEChERS extrakční protokol (2 g vzorku) popsaný jako rychlý a energeticky úsporný, následovaný automatizovaným SPE čištěním (Oasis GCB/WAX) a kvantifikací pomocí LC‑MS/MS na Xevo TQ Absolute. Metoda byla ověřena pomocí fortifikačních studií na úrovních 1.0 μg/kg a 0.1 μg/kg a stanovila LOQ až do 0.001 μg/kg pro čtyři regulované PFAS dle požadavků EU pro některé kategorie potravin.

Použitá metodika a instrumentace

Metodika:

• Miniaturizovaný QuEChERS extrakční postup s 2 g vzorku a vlastním poměrně váženým CEN blend solí (snížení spotřeby interních standardů a objemu extraktu).
• Bez mezikroku odpařování/re‑kondenzace mezi QuEChERS a SPE — snížení ztrát analyzátů a zkrácení doby přípravy.
• Automatizované SPE (PromoChrom SPE‑03 Gen 4) s Oasis GCB/WAX (duální fáze grafitovaný uhlík + slabá aniontová výměna) pro efektivní odstranění matricových interferencí.
• Desetibodová kalibrace v odpovídajícím rozpouštědle/diluentu, interní standardy (EIS a NIS) včetně izotopově značených standardů; kvantifikace v μg/kg s korekcí podle blanku (CEN blend QuEChERS jako blank).

Instrumentace (vybrané položky uvedené ve studii):

• ACQUITY UPLC I‑Class PLUS (s PFAS Analysis Kit)
• Analytický sloupec ACQUITY Premier BEH C18 2.1×50 mm, 1.7 μm; izolátor Atlantis Premier BEH C18 AX 2.1×50 mm, 5.0 μm
• Xevo TQ Absolute Triple Quadrupole Mass Spectrometer (ESI‑ režim, MRM)
• PromoChrom SPE‑03 Gen 4 Automated SPE System
• Oasis GCB/WAX pro PFAS Cartridges (duální sorbenty GCB + WAX)
• Vialy, chlazení vzorků, standardní laboratorní chemikálie (methanol, amoniak, octová kyselina, 2 mM octan amonný v H2O/ACN)
• Software: waters_connect for Quantitation

Hlavní výsledky a diskuse

• Lineární kalibrace pro čtyři EU regulované PFAS (PFOS, PFOA, PFNA, PFHxS) byla dosažena v rozsahu vhodném pro kvantifikaci na úrovních relevantních k evropským mezím; nejnižší kalibrační úroveň 5 ng/L poskytla potřebnou citlivost po miniaturizované extrakci.
• LOQ byly deklarovány až 0.001 μg/kg pro čtyři EU PFAS pro ovoce a zeleninu, což splňuje doporučení EU pro monitorování.
• Recoveries: většina analyzátů vykázala 70–130% při 1 μg/kg i 0.1 μg/kg; čtyři EU PFAS splnily doporučený interval EURL POPs (80–120%) při 0.1 μg/kg. Nižší fortifikační úroveň vykazovala očekávaně větší variabilitu pro některé sloučeniny.
• Capstone A vykazovala konzistentně nižší recoverie než Capstone B — pravděpodobná příčina je absence izotopově značeného interního standardu pro Capstone A, což ukazuje na potřebu vhodných NIS pro některé emergentní PFAS.
• Ve vzorcích byly obecně zjištěny nízké hladiny regulovaných PFAS; detekce regulovaných látek byly sporadické a výrazně pod platnými EU limity pro maso a plodiny. Některé krátkořetězcové a fluorotelomerové PFAS (např. 4:2 FTS, PFBS) byly detekovány častěji, přičemž meloun vykázal nejvyšší celkovou koncentraci PFAS v analyzovaných vzorcích (0.213 μg/kg), dominovanou 4:2 FTS.
• Tato přítomnost krátkořetězcových a emergentních PFAS upozorňuje na širší environmentální zdroje kontaminace a význam monitorování širšího panelu látek nad rámec aktuálně regulovaných sloučenin.

Přínosy a praktické využití metody

• Miniaturizované QuEChERS (2 g vzorku) snižuje spotřebu drahých izotopově značených standardů, objem rozpouštědel a zkracuje dobu přípravy.
• Eliminace kroku odpařování mezi extrakcí a SPE snižuje riziko ztrát analyzátů a kontaminace.
• Automatizované SPE zvyšuje reprodukovatelnost, throughput a snižuje rukopisnou práci; použití duálního GCB/WAX kartridže zlepšuje čistotu eluátů a minimalizuje falešně pozitivní výsledky.
• Metoda je vhodná pro rutinní laboratoře rozšiřující PFAS testování za hranice tradičních masných matric — zahrnuje zpracované potraviny, rostlinné alternativy a čerstvé produkty.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rostoucí regulatorní tlak a snižující se limity budou vyžadovat ještě vyšší citlivost a širší analytické panely; miniaturizace a automatizace přípravy vzorků budou i nadále klíčové.
• Potřeba odpovídajících izotopově značených interních standardů pro emergentní PFAS (např. Capstone A) je kritická pro přesnou kvantifikaci; vývoj nových standardů a referenčních materiálů bude podporovat přesnější výsledky.
• Integrace vysokopropustných automatizovaných postupů a robustních SPE kartridží umožní nasazení v monitorovacích sítích a v průmyslových labouratořích s velkým objemem vzorků.
• Rozšířená sledovanost krátkořetězcových a fluorotelomerových PFAS (včetně studia zdrojů kontaminace) bude důležitá pro hodnocení rizika a tvorbu politik v zemědělství a potravinářství.

Závěr

Studie ukazuje, že kombinace miniaturizovaného QuEChERS, automatizovaného Oasis GCB/WAX SPE a citlivé LC‑MS/MS analýzy (Xevo TQ Absolute) představuje robustní, rychlý a ekonomický přístup k analýze širokého spektra PFAS v různých potravinových matricích. Metoda dosahuje požadované citlivosti pro současné evropské požadavky, s dostatečnou reprodukovatelností a throughputem pro rutinní monitoring. Zjištěné hladiny regulovaných PFAS byly obecně nízké, avšak přítomnost krátkořetězcových a fluorotelomerových látek poukazuje na potřebu širšího panelu sledovaných sloučenin.

Reference

1. Commission Regulation (EU) 2022/2388 of 7 December 2022 amending Regulations (EC) No 1881/2006 as regards maximum levels of perfluoroalkyl substances in certain foodstuffs. Official Journal of the European Union, 8.12.2022.
2. European Food Safety Authority (EFSA). PFAS in Food: EFSA Assesses Risks and Sets Tolerable Intake. 17 September 2020.
3. U.S. Food and Drug Administration. Analytical Results of Testing Food for PFAS from Environmental Contamination. April 2025.
4. European Commission. Commission Recommendation (EU) 2022/1431 on the Monitoring of Perfluoroalkyl Substances in Food. Official Journal of the European Union, L 221, 2022.
5. EURL for Halogenated POPs in Feed and Food. Guidance Document on Analytical Parameters for the Determination of Per‑ and Polyfluoroalkyl Substances (PFAS) in Food and Feed, Version 2.0; Freiburg, Germany, 2024.
6. Dreolin N., Adams S., Organtini K., Hird L., Burt S., O. Analysis of 28 EU Regulated and Recommended PFAS in Food via LC‑MS/MS – Part 1: Vegetable, Fruit, and Baby Food. Waters Application Note, 2024.