Targeted and Non-Targeted Pesticide Screening Using UPLC-Vion HDMSE in Complex Fruit and Vegetable Matrices

Význam tématu

Screening pesticidů v potravinových matricích je klíčový pro zajištění bezpečnosti konzumentů a dodržování právních limitů reziduí. Kombinace ultra-vysokotlaké kapalinové chromatografie (UPLC), vysokého rozlišení hmotnostní spektrometrie (HRMS) a iontové mobility (IMS) umožňuje komplexní analýzu tisíců látek v rozmanitých potravinových vzorcích s vysokou selektivitou a spolehlivostí.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem bylo demonstrovat efektivitu cíleného i necíleného screeningového přístupu pro rezidua pesticidů v komplexních matricích ovoce a zeleniny. Studie porovnala výsledky tradičního tandemového kvadrupólu (MS/MS) se systémem UPLC-Vion HDMSE vybaveným IMS, včetně detekce neznámých či doposud neobsažených látek v screeningové knihovně.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky zelených fazolí, jahod, jalapeño a mini paprik byly extrahovány modifikovanou QuEChERS metodou, ředěny a injikovány do systému.

• UPLC: ACQUITY I-Class, kolony BEH C18 (metoda A) a HSS T3 (metoda B), objemy injekcí 1 a 5 µl, gradientní eluční podmínky s amoniakálními či kyselými mobilními fázemi.
• MS: Vion IMS QTof, ESI+, HDMSE (alternující nízká/vysoká kolizní energie), měření přesné hmotnosti a kolizního průřezu (CCS).
• Software: UNIFI v.1.8 pro automatizované zpracování, filtrování a porovnání s interní knihovnou ~500 analytů.

Hlavní výsledky a diskuse

Cílený screening potvrdil všechny očekávané pesticidy s koncentracemi od stopových hladin (<10 ng/g) až po stovky ng/g. Klíčové filtry v UNIFI zahrnovaly masovou chybu, odchylku RT, CCS% delta a přítomnost fragmentů či aduktů (+H, +Na).
Porovnání metod A a B prokázalo, že retence se liší, zatímco CCS zůstává stabilní (průměrné odchylky pod 2 %), což zvyšuje robustnost identifikace napříč chromatografickými podmínkami.
Necílený přístup vedl k objevu nového insekticidu flupyradifurone ve vzorcích mini paprik. Pomocí filtrů halogenových vzorců a hledání společného fragmentu (C6H5ClN) bylo možné rychle odhalit tuto doposud neobsaženou sloučeninu a zařadit ji do knihovny.
Spektrální data očištěná IMS (drift time alignment) poskytla výrazně čistší a snadno interpretovatelné spektra jak pro LE, tak HE režimy.

Přínosy a praktické využití metody

Nasazení HDMSE s IMS přináší:

• Vyšší selektivitu díky měření CCS jako dalšího parametru identifikace.
• Snížení falešně pozitivních/negativních výsledků.
• Možnost rozšíření knihoven o neznámé nebo nové rezidua přímo z reálných vzorků.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšiřování databází kolizních průřezů (CCS) a jejich aplikace v různých modelech hmotnostních spektrometrů.
• Integrace pokročilých datových nástrojů (chemometrie, strojové učení) pro necílené objevy reálných slabě zastoupených zbytků.
• Prohloubení analýzy metabolitů pesticidů a sledování jejich rozkladu v potravinách.
• Aplikace metody v rutinní QA/QC praxi potravinářských a environmentálních laboratoří.

Závěr

Studie ukázala, že kombinace UPLC-Vion HDMSE s IMS výrazně zvyšuje schopnost komplexního cíleného i necíleného screeningu pesticidů v potravinových matricích. Stabilní CCS hodnoty poskytují spolehlivý identifikační parametr nezávislý na chromatografických změnách. Necílený přístup umožňuje odhalit nové nebo neočekávané rezidua, což přispívá k lepší ochraně zdraví spotřebitelů.

Reference

1. Goscinny S et al. J Chrom A. 1405:85–93, 2015.
2. Waters Food & Environment. Technical Note 720005374EN, 2015.
3. Waters Food & Environment. Technical Note 720005375EN, 2015.
4. National Assembly votes ban on neonicotinoids, 2016.
5. Health Canada imidacloprid assessment, 2016.
6. Lu CS et al. Bull Insectol. 65:99–106, 2012.
7. Nauen R et al. Pest Manag Sci. 71:850–862, 2015.
8. Li Y et al. J Sep Sci. 39(6):1090–1098, 2016.