The Analysis of Cyanotoxins, Including Microcystins, in Drinking and Surface Waters by Liquid Chromatography-Tandem Quadrupole Mass Spectrometry

Význam tématu

Cyanobakterie produkují toxické sekundární metabolity, mezi které patří zejména cyklické peptidy známé jako mikrocytiny, které mohou způsobit závažné poškození jater.

Rostoucí výskyt vodních květů poháněný nadměrnými vstupy fosforu a dusíku zvyšuje riziko kontaminace pitné i povrchové vody, proto je spolehlivá a citlivá analýza těchto toxinů klíčová pro ochranu veřejného zdraví a plnění regulačních požadavků.

Cíle a přehled studie / článku

Tato aplikační poznámka popisuje rychlou a přímou metodu pro stanovení deseti běžných cyanotoxinů, včetně variant mikrocytinů, v pitné a povrchové vodě pomocí UPLC-MS/MS.

Metoda využívá přímou injekci vzorku bez extrakce a kvantifikaci pomocí standardního přídavku, čímž odpadá potřeba drahých izotopově značených interních standardů.

Použitá metodika

• Přímá injekce 50 µL vzorku pitné nebo povrchové vody bez další přípravy.
• Chromatografie na ACQUITY UPLC BEH C18 (1,7 µm, 2,1×100 mm) s gradientem 0,1 % kyseliny mravenčí/voda – acetonitril během 7,5 min při 0,4 mL/min.
• Teplota kolony 50 °C, teplota vzorku 10 °C.
• Hmotnostní spektrometr Xevo TQ-S s ionizací ESI+ a režimem MRM se dvěma přechody pro každý analyz, optimalizovanými pomocí IntelliStart.
• Automatické nastavení doby sběru dat (Autodwell) pro 16 datových bodů na špičku.
• Kalibrace v rozsahu 10–1000 ng/L, koeficient determinace r2 > 0,99, rezidua < 20 %.
• Krátkodobá opakovatelnost (n=5) RSD 0,5–5 % při 100 ng/L.
• Kompenzace matričních efektů pomocí standardního přídavku pro přesnou kvantifikaci ve složitých matricích.

Použitá instrumentace

• ACQUITY UPLC I-Class System s FTN autosamplerem
• ACQUITY UPLC BEH C18 kolona, 1,7 µm, 2,1×100 mm
• Xevo TQ-S hmotnostní spektrometr (ESI+)
• Software MassLynx MS a TargetLynx XS Application Manager
• IntelliStart™ Software pro automatickou optimalizaci MRM parametrů

Hlavní výsledky a diskuse

Všechny analyty byly separovány a detekovány během 7,5 min bez interferencí z matrice.

Detekční limity pod 25 ng/L výrazně splňují WHO limit pro MC-LR (1 µg/L) i národní limity pro pitnou vodu (100 ng/L).

Linearity kalibrací byla vynikající, rezidua pod 20 % a r2 > 0,99, zatímco matriční potlačení v surových vzorcích bylo významné bez korekce.

Standardní přídavek zajistil přesnost, což dokládá stanovení MC-LR ve vzorku z proficiency testu (724 ng/L vs. referenčních 720 ng/L).

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá a jednoduchá analýza deseti cyanotoxinů v pitné a povrchové vodě bez extrakce.
• Citlivé stanovení sub-ppb úrovní toxinů pro dodržení regulačních limitů.
• Úspora nákladů díky vynechání drahých izotopových interních standardů.
• Integrovaný automatizovaný proces standardního přídavku pro spolehlivou kvantifikaci.
• Ideální pro rutinní monitoring kvality vody v laboratořích QA/QC a environmentálních agenturách.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření metody o další třídy cyanotoxinů a jejich metabolitů.
• Vývoj stabilně značených interních standardů pro lepší korekci matričních efektů.
• Automatizace a nasazení online obohacovacích systémů pro zvýšení průtoku vzorků.
• Integrace s vysokorozlišovacími mS pro nekvantitativní sledování širšího spektra látek.
• Nasazení v raných varovných systémech a kontinuálním monitoringu vodních zdrojů.

Závěr

Popisovaná metoda přímé injekce UPLC-MS/MS poskytuje rychlou, citlivou a spolehlivou kvantifikaci deseti klíčových cyanotoxinů v pitné i povrchové vodě bez náročné přípravy vzorků.

Detekční limity hluboko pod regulačními prahy a použití standardního přídavku zaručují přesnost a opakovatelnost ve složitých matricích, což činí metodu vhodnou pro rutinní kontrolu kvality vody.

Reference

1. Schmidt JR, Wilhelm SW, Boyer GL. The Fate of Microcystins in the Environment and Challenges for Monitoring. Toxins 2014;6:3354–3387.
2. Testai E, Buratti FM, Funari E et al. Review and analysis of occurrence, exposure and toxicity of cyanobacteria toxins in food. EFSA Supporting Publication 2016;13(2):EN–998.
3. WHO. Cyanobacterial toxins: Microcystin-LR in drinking-water. Background document for WHO Guidelines for drinking-water quality. Geneva;2003.