Ultra-fast screening of pesticides in foods and agricultural products with desorption corona beam ionization (DCBI) tandem mass spectrometry

Význam tématu

Rychlý a spolehlivý screening reziduí pesticidů v potravinách a zemědělských produktech je klíčový pro zajištění bezpečnosti potravin, dodržení legislativních limitů a ochranu veřejného zdraví. Tradiční chromatografické metody nabízejí vysokou selektivitu a citlivost, avšak vyžadují časově náročnou přípravu vzorku a dlouhé analýzy. Metoda založená na desorpčním koronovém paprsku (DCBI) spojená s tandeminovou hmotnostní spektrometrií řeší tyto nedostatky prostřednictvím přímé ionizace za ambientních podmínek a výrazně zkráceného cyklu analýzy.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo vyvinout a ověřit ultrarychlý DCBI-MS/MS postup pro simultánní screening až 37 běžných pesticidů. Autoři porovnali ionizační vzorce s ESI a APCI, optimalizovali přechody MRM na dvou typech triple kvadrupolů (LCMS-8040 a LCMS-8050) a demonstrovali aplikovatelnost metody na reálné matrici (okurková homogenizovaná svalovina).

Použitá metodika a instrumentace

Pro přímou ionizaci byl použit DCBI zdroj napojený na triple kvadrupolové MS (Shimadzu LCMS-8040/8050). Ionizace probíhá s pomocí helium-indukovaného koronového paprsku na povrchu pevného vzorku zahřátého na 150–300 °C a se záporným či kladným napětím 2–3 kV. Optimalizace MRM tranzic proběhla automatizovaně ve flow-injekci s autentickými standardy. Pro jednotlivé analyty bylo zvoleno 2–4 tranzicí, 5 ms dwell time a celková doba akvizice nepřesáhla 30 s na vzorek.

Hlavní výsledky a diskuse

Porovnání tří ionizačních režimů ukázalo, že DCBI generuje převážně protonované molekuly bez přítomnosti sodíkových aduktů, podobně jako APCI, což zjednodušuje kvantifikaci v MRM. Pro většinu pesticidů byla dosažena vynikající linearita (R>0,97) v rozsahu 2–500 ppb. Aplikace na homogenizovaný okurkový vzorek bez předchozí extrakce prokázala průkaznost spiknutých 10 ppb se srovnatelnou signál/šum úrovní, přičemž doba analýzy na vzorek činila jen několik desítek sekund.

Přínosy a praktické využití metody

• Minimální příprava vzorku – možnost přímé aplikace homogenátu bez složitých čistících kroků.
• Extremně rychlá analýza – až desítky vzorků za hodinu.
• Vysoká selektivita a citlivost díky MRM režimu na triple kvadrupolu.
• Široké spektrum sledovaných sloučenin – optimalizace 37 pesticidů v jednom běhu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozšíření metody lze očekávat v oblasti multi-reziduální analýzy dalších skupin kontaminantů (mykotoxiny, veterinární léky), automatizace vzorkování a integrace dat s pokročilými nástroji strojového učení pro rychlou interpretaci výsledků. Dále se předpokládá kombinace ambientních ionizačních technik a miniaturizovaných hmotnostních spektrometrů pro on-site měření.

Závěr

DCBI-MS/MS představuje vysoce průtokový a robustní analytický postup pro screening pesticidních reziduí v potravinách. Díky přímé ionizaci a ultrarychlému MRM rozlišení umožňuje výrazné zrychlení analýzy bez ztráty citlivosti nebo selektivity, což je přínosem pro kontrolní laboratoře i průmyslové aplikace.

Reference

1. H. Wang et al., Analyst 135:688–695 (2010).
2. Y. Huang et al., J. Chromatogr. A 1218:7371–7376 (2011).
3. S. Cheng et al., ASMS proceedings (2012).
4. Y. Zhao et al., Chinese Journal of Food Hygiene 24(4):312–317 (2012).
5. W. Du et al., Talanta 131:499–504 (2015).