Strategies for On-Line Sample Enrichment and Confirmation of Analytes in a Complex Food Matrix

Význam tématu

Detekce reziduí pesticidů a ověřování autentičnosti ovocných šťáv je klíčová pro zajištění bezpečnosti potravin a splnění regulatorních požadavků. Naringin slouží jako marker příměsi grapefruitové šťávy, zatímco fungicid carbendazim je předmětem sledování kvůli možnému znečištění dovážených produktů. Tradiční HPLC-UV metody často postrádají dostatečnou selektivitu a citlivost, což vede k nutnosti dodatečných analýz v centralizovaných laboratořích s MS/MS detekcí.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout jednoduchou, rychlou a citlivou metodu kombinující vícedimenzionální UPLC chromatografii s on-line obohacením vzorku a jednoduchý single-quadrupole hmotnostní detektor QDa. Metoda byla optimalizována pro stanovení naringinu a carbendazimu v pomerančové šťávě při limitech 0,1 ppm a 10 ppm, včetně potvrzení identity na základě poměru iontů mateřských a fragmentovaných iontů.

Použitá metodika a instrumentace

Instrumentace:

• UPLC systém ACQUITY UPLC H-Class s modulem CM-A (první a druhý rozměr chromatografie)
• Trap-and-elute kolona XBridge C18 Direct Connect HP 2,1×30 mm pro on-line obohacení
• At-column dilution pumpa pro refokus silných rozpouštědel
• Analytická kolona ACQUITY UPLC BEH C18 2,1×150 mm, 1,7 µm
• Detekce: PDA v sérii s hmotnostním detektorem QDa (ESI+ pro carbendazim, ESI– pro naringin)
• Software Empower 3 CDS

Postup přípravy vzorků: centrifugace pomerančové šťávy, míchání standardů v matrici a v čistém rozpouštědle, ředění mobile phase, filtrace přes 0,2 µm GHP filtry a injekce objemu 2–25 µL s použitím 50 µL smyčky.

Hlavní výsledky a diskuse

Křivky linearity byly získány pro carbendazim v rozsahu 3,33–10 ppm (R2=0,99) a kvadratické pro naringin 0,0412–10 ppm (R2=1,00). Preciznost ve vodném standardu a matrici se pohybovala mezi 1,1–5,0 % při odpovídajících limitech. Poměr signálů fragmentu k mateřskému iontu byl u naringinu ~0,9 a u carbendazimu ~0,6, opakovatelný ve všech úrovních, což umožnilo spolehlivou identifikaci i v případech vedlejších matricových vrcholů. Nasazení at-column dilution s trap-and-elute umožnilo zvýšit injekční objem až na 25 µL bez degradace tvaru vrcholu a rozlišení. Citlivost pro naringin byla posunuta až na 0,0137 ppm (R2=1,00) a pro carbendazim byla udržena lineární oblast od 0,37 ppm do 10 ppm (R2=1,00). Obnovení signálu dosáhlo 95,7 % pro naringin a 89,7 % pro carbendazim. Metoda byla nezávislá na ředicím rozpouštědle (100 % methanol vs voda/methanol) díky refokusu na trap kolonu.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí:

• Rychlé a uživatelsky přívětivé stanovení přímo v QC laboratoři bez nutnosti MS/MS
• Zvýšenou selektivitu a citlivost díky SIR režimu a potvrzení iontovými poměry
• On-line obohacení vzorku pro nižší detekční limity
• Odolnost vůči silným matricovým interferencím
• Úsporu času a nákladů eliminací dodatečných offline příprav

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj může zahrnovat rozšíření na další typy potravinářských matric, multiplexní stanovení dalších reziduí pesticidů či přírodních markerů, integraci plně automatizovaných multidimenzionálních šicích přístrojů a pokročilou datovou analýzu podporovanou umělou inteligencí pro zvýšení throughput a spolehlivosti interpretace výsledků.

Závěr

Použití vícedimenzionální UPLC s at-column dilution a trap-and-elute v kombinaci se single-quadrupole detektorem QDa představuje efektivní, citlivý a ekonomický přístup ke stanovení naringinu a carbendazimu v komplexní potravinářské matrici. Metoda splňuje požadavky na selektivitu, přesnost a detekční limity i v běžných QC podmínkách.

Reference

1. US Food and Drug Administration. Orange Juice Products and Carbendazim: Addendum to FDA Letter to the Juice Products Association, Washington, DC, 2012.
2. Twohig M., Kruger D. A., Gledhill A., Burgess J. Adulteration in Fruit Juices: A Solution to a Common Problem. Waters Application Note 720004173en, 2012.
3. Waters Corporation. Direct Injection of Orange Juice for the Rapid Detection of the Fungicide Carbendazim using ACQUITY UPLC I-Class with Xevo TQ-S. Technology Brief 720004214en, 2012.