Mass Spectrometry Applications for Food Safety Analysis

Význam tématu

Spotřeba rostlinných potravin je spojena se zlepšením zdraví, avšak riziko reziduí pesticidů v ovoci a zelenině představuje významné ohrožení. Požadavky na nízké reziduální limity (typicky 0,01 mg/kg) v EU, Japonsku a USA vyžadují vysoce citlivé a selektivní analytické metody pro rychlý screening stovek různých pesticidů v komplexních potravinových maticích.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo vyvinout univerzální, rychlou a citlivou metodu pro screening 510 různých pesticidů (včetně polárních, termolabilních a nízkovroucích) v potravinách pomocí benchtop vysokorozlišovacího Orbitrap MS. Metoda kombinuje extrakci QuEChERS s ultrarychlou kapalinovou chromatografií a vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrií (LC-Orbitrap-MS) s přesným určením hmotnosti a strukturálními daty MS/MS.

Použitá metodika a instrumentace

• Vzorky: homogenizované vzorky ovoce a zeleniny extrahované modifikovanou QuEChERS technikou, čištěné, koncentrované a filtrováné.
• Chromatografie: UHPLC (Accela 1250) s kolonkou Hypersil GOLD aQ (100×2,1 mm, 1,9 µm); gradientní eluce 0,1 % kys. mravenčí ve vodě a acetonitrilu.
• Detekce: Thermo Scientific Exactive Hybrid Q-Orbitrap MS, ESI+, H-SRM s vysokým rozlišením Q1 (0,5 Da) a Q3 (0,7 Da) pro citlivé MRM, následné QED MS/MS pro strukturální potvrzení.
• Monitoring až 510 pesticidů s přesností m/z < 5 ppm; včasované SRM okna minimalizují souběhy.

Hlavní výsledky a diskuse

• Detekce 510 pesticidů pod požadovaným limitem 0,01 mg/kg během 12 min.
• Linearity > 0,99, vymezení IDL zpravidla < 0,5 µg/kg.
• H-SRM omezuje izobarické interference a snižuje chemický šum.
• QED MS/MS poskytuje rychlé strukturální ověření po kvantifikaci.
• Příklady izobarických párů pesticidů prokázaly vysokou schopnost rozlišení.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlý screening stovek pesticidů v jednom běhu.
• Vysoká selektivita a citlivost díky H-SRM a Orbitrap rozlišení.
• Strukturální potvrzení reziduí v matici bez nutnosti derivatizace.
• Vhodné pro rutinní kontrolu kvality potravin podle mezinárodních standardů.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření metodiky o metabolity pesticidů a nové aktivní složky.
• Integrace nelineárních akvizičních režimů pro další zvýšení citlivosti.
• Automatizace přípravy vzorků a on-line čistících technik pro zvýšení throughput.
• Využití databází vysokorozlišovacích MS hitů pro neselektivní screening nových kontaminantů.

Závěr

Vyvinutá metoda LC-H-SRM Orbitrap pro screening 510 pesticidů splňuje nároky na rychlost, citlivost a selektivitu. Orbitrap technologie poskytuje ultrarychlé a vysoce přesné určení hmotností se strukturální MS/MS diagnostikou, což umožňuje spolehlivou rutinní analýzu reziduí pesticidů v potravinách pod MRL 0,01 mg/kg.

Reference

1. U.S. EPA Pesticide Reassessment Program, www.epa.gov/pesticides
2. Čínské národní normy GB 2763-2005
3. Council Directive 91/414/EEC
4. Commission Regulation (EC) No 396/2005
5. Lehotay S.J. et al., J. Agric. Food Chem. 2005, 53, 3708–3717