Effectiveness of accelerated solvent extraction compared to QuEChERS methods for the multiresidue analysis of pesticides in organic honey by GC-MS/MS

Význam tématu

Včelí med je významným potravinářským a léčivým produktem s komplexním složením obsahujícím více než 300 látek, zejména cukry a vosky. Přítomnost reziduí pesticidů může ovlivnit kvalitu a bezpečnost medu a představuje analytickou výzvu vzhledem k nízkým koncentracím a složitému matici. Optimalizované metody extrakce a čištění jsou klíčové pro spolehlivou, citlivou a efektivní analýzu multireziduálních zbytků pesticidů.

Cíle a přehled studie / článku

Studie porovnává tři přístupy k přípravě vzorku organického medu pro analýzu 53 pesticidů metodou GC-MS/MS:

• QuEChERS s acetonitrilem a následným čištěním PSA/C18
• Accelerated Solvent Extraction (ASE) s acetonitrilem a in-line PSA
• ASE s hexanem/ethylacetátem a in-line Florisil

Cílem je vyhodnotit účinnost extrakce, lineární rozsah, limity detekce a kvantifikace, reprodukovatelnost a reálné obsahy pesticidů v organických medech z Německa a Itálie.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky:

• 45 organických medů: 10 z Německa (pomelo), 15 z Kalábrie (citrusy), 20 z Trentina-Horní Adiže (jablka).
• Vzorky skladovány při –20 °C.

QuEChERS:

• 5 g medu, 10 mL acetonitrilu, soli (MgSO4, NaCl, citráty), extrakce 10 min, centrifugace.
• Čištění tubou s MgSO4, C18, PSA; filtrace 0,2 μm.

ASE:

• Dionex ASE 350, 34 mL extrakční celka.
• Varianta 1: acetonitril + 2 g PSA, ambientní teplota, 1500 psi, 2 cykly po 5 min.
• Varianta 2: hexan/ethylacetát (4:1) + 2 g Florisil, 100 °C, 1500 psi, 2 cykly po 5 min.
• Extrakt sušen na Rocket evaporátoru, doplněn na 1 mL acetonitrilu nebo hexanu.

Instrumentace:

• Thermo Scientific TRACE 1310 GC, kolona TG-5SilMS (30 m×0,25 mm×0,25 μm).
• Thermo Scientific TSQ 8000 Triple Quadrupole GC-MS/MS v SRM režimu.

Validační parametry:

• Lineární rozsah 1–100 ng/g, r2 > 0,98.
• LOQ 7 ng/g pro ASE-PSA, 22 ng/g pro QuEChERS.
• Recoveries 70–120 % dle SANTE ve většině případů.
• Repeatabilita (CV) < 20 % pro většinu analytů.

Hlavní výsledky a diskuse

Nejefektivnějším postupem byla ASE s acetonitrilem a in-line PSA:

• Nejvyšší linearita (průměrné r2 0,9916).
• Nejnižší LOQ (7 ng/g).
• Recoveries 70–120 % pro většinu 53 pesticidů.
• CV < 20 % u většiny analytů.

ASE s hexanem/ethylacetátem a Florisilem vykazovala nízké recoveries (< 70 %) u řady sloučenin. QuEChERS mělo vyšší LOQ a horší linearitu (průměrné r2 0,9480) oproti ASE-PSA.
Reálné vzorky:

• Všechny vzorky obsahovaly boskalid, diazinon a chlorpyrifos-methyl používané v sadovém a citrusovém pěstování.
• V Německu boskalid 10,04–10,67 ng/g (86 %), diazinon ~1,13 ng/g (64 %), chlorpyrifos-methyl až 389,5 ng/g (29 %).
• V Kalábrii boskalid 3,12–6,68 ng/g (74 %), diazinon až 5,44 ng/g (38 %).
• V Trentino boskalid 1,13–1,15 ng/g (100 %), diazinon vzácně (17 %).

Přínosy a praktické využití metody

Inline ASE s PSA kombinuje extrakci a čištění v jedné operaci, čímž:

• Snižuje dobu přípravy vzorku a spotřebu rozpouštědel.
• Minimalizuje množství odpadu.
• Zlepšuje robustnost a snižuje náklady na údržbu GC.
• Umožňuje spolehlivou multireziduální analýzu pesticidů v médiu komplexní matici.

Budoucí trendy a možnosti využití

Možné směry dalšího rozvoje:

• Automatizace a miniaturizace extrakčních postupů.
• Přechod na zelená rozpouštědla a sorbenty pro selektivnější čištění.
• Rozšíření na další skupiny analytů v potravinách a biologických maticích.
• Kombinace s LC-MS/MS pro detekci polárních pesticidů.
• Využití vysoce rozlišovacích technik MS.

Závěr

Inline ASE s acetonitrilem a PSA se osvědčila jako rychlá, citlivá a reprodukovatelná metoda pro multireziduální stanovení 53 pesticidů v organickém medu. Nabízí výrazné úspory času, rozpouštědel a náklady na údržbu ve srovnání s tradičními postupy QuEChERS a ASE s Florisilem.

Reference

• 1. Council Directive 2001/110/EC of 20 December 2001 on honey. Official Journal of the European Communities L10, 7.1.2002.
• 2. Skerl MI, Bolta SV, Cesnik HB, Gregorc A. Bull Environ Contam Toxicol. 2009;83:374–378.
• 3. Forsgren E. J Invertebr Pathol. 2010;103 Suppl 1:S5–S10.
• 4. Silva LR, Videira R, Monteiro AP, Valentao P, Andrade PB. Microchem J. 2009;93:73–79.
• 5. Code of Federal Regulations, Title 21, Part 556 – Tolerances for residues on new animal drugs in food.
• 6. Canadian Food Inspection Agency. Working Residue Levels in Honey. [Online]
• 7. Council Regulation (EC) No 1804/1999 of 19 July 1999 supplementing Regulation (EEC) No 2092/91.
• 8. Tomasini D, Sampaio MRF, Caldas SS, Buffon JG, Duarte FA, Primel EG. Talanta. 2012;99:380–388.
• 9. Thermo Scientific CAN-125 Application Note: Determination of pesticides and POPs in honey by ASE and GC-MS/MS.
• 10. Chiesa LM, Labella GF, Giorgi A, Panseri S, Pavlovic R, Bonacci S, Arioli F. Chemosphere. 2016;154:482–488.
• 11. European Commission SANTE/11945/2015 Guidance on analytical quality control and method validation for pesticide residues.
• 12. Blasco C, Vazquez-Roig P, Onghena M, Masia A, Pico Y. J Chromatogr A. 2011;1218:4892–4900.
• 13. Pang GF, Fan CL, Liu YM, Cao YZ, Zhang JJ, Fu BL, Li XM, Wu YP. Food Addit Contam. 2006;23:777–783.
• 14. Bianchin JN, Nardini G, Merib J, Dias AN, Martendal E, Carasek E. Food Chem. 2014;145:1061–1067.
• 15. Rissato SR, Galhiane MS, Almeida MV, Generutti M, Apon BM, Li W. Food Chem. 2007;101:1719–1725.
• 16. Albero B, Sánchez-Brunete C, Tadeo JL. J AOAC Int. 2001;84:1171–1178.
• 17. Pinho GP, Neves AA, Queiroz MELR, Silvério FO. Food Control. 2010;21:1307–1313.
• 18. Schwarz T, Snow TA, Santee CJ, Mulligan CC, Class T, Wadsley MP, Nanita SC. J Agric Food Chem. 2011;59:814–820.
• 19. Krupke CH, Hunt GJ, Eitzer BD, et al. PLoS One. 2012;7(1):e29268.
• 20. Cutler GC, Purdy J, Giesy JP, Solomon K. Ecological risk assessment for chlorpyrifos in terrestrial and aquatic systems in the United States. Springer; 2014.