Applying ‘MRM Spectrum Mode’ and Library Searching for Enhanced Reporting Confidence in Routine Pesticide Residue Analysis

Význam tématu

Monitorování reziduí pesticidů vyžaduje vysokou spolehlivost a přesnost, aby se minimalizovaly falešně pozitivní i falešně negativní výsledky. Konvenční metody MRM (multiple-reaction monitoring) používají obvykle 2–3 fragmentační přechody na sloučeninu, což může vést k nejednoznačnému potvrzení přítomnosti cílového pesticidu. Metoda „MRM Spectrum Mode“ rozšiřuje počet sledovaných fragmentů až na desítky přechodů, čímž vytváří produktový iontový spektrogram pro každý analyzovaný pesticid a umožňuje jeho ověření pomocí knihovní shody, aniž by byla obětována citlivost nebo robustnost analýzy.

Cíle a přehled studie

Studie se zaměřila na ověření výkonu MRM Spectrum Mode při analýze 193 pesticidů v různých potravinářských matricích (např. rajčata, pepř, bylinky). Hlavní cíle byly:

• Implementovat a optimalizovat vysokorychlostní akvizici 1 291 MRM přechodů v jednom 15minutovém běhu.
• Porovnat metodu se standardním přístupem používajícím 2 MRM na sloučeninu (celkem 386 přechodů).
• Ověřit limity detekce, linearitu, opakovatelnost i schopnost eliminovat falešné signály.

Použitá instrumentace

• UHPLC Nexera LC systém (Shimadzu)
• Analytický sloupec HSS T3, 100×2,1 mm, 1,7 µm, 40 °C, průtok 0,4 mL/min
• Mobilní fáze: 5 mmol/L amonná forma­t a 0,004 % kyselina mravenčí ve vodě (A) a methanolu (B), gradient 35→100 % B
• Injekční objem 0,1 µL + 30 µL vody (co-injekce)
• Triple kvadrupólové LC-MS/MS ve MRM Spectrum Mode se 1291 přechody, ESI +/–, polarity switching 5 ms, dwell time 3 ms
• Extrakce vzorků QuEChERS bez dalšího ředění

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda MRM Spectrum Mode umožnila současnou akvizici průměrně 7–12 fragmentačních přechodů na pesticid, čímž vznikl komplexní produkt-iontový spektrogram. Shrnutí klíčových zjištění:

• Shoda s referenční knihovnou dosahovala similarity skóre > 99 % pro všechny kalibrační úrovně (0,01–0,2 mg/kg).
• Limity detekce, linearita (R² ≈ 0,999), opakovatelnost a citlivost byly srovnatelné s konvenční metodou.
• Vysoký počet fragmentů významně zvýšil selektivitu a snížil výskyt falešně pozitivních výsledků při analýze složitých matic (pepř, bylinky, zelenina).
• Metoda nevyžadovala spouštěcí prahy (trigger thresholds) a všechny přechody byly sledovány kontinuálně.

Přínosy a praktické využití metody

Implementace MRM Spectrum Mode přináší následující výhody v rutinní analýze pesticidů:

• Vyšší jistota identifikace díky charakteristickému spektru fragmentů.
• Možnost validace výsledků knihovní shodou nad rámec kritérií retenčního času a iontových poměrů.
• Rychlost analýzy (15 minut na vzorek) při zachování vysoké datové hustoty.
• Rozšíření početního sledování sloučenin bez kompromisu v LOD, linearitě či reprodukovatelnosti.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávané směry rozvoje této technologie zahrnují:

• Rozšíření knihoven produktových spekter na stovky až tisíce sloučenin včetně metabolitů a kontaminantů.
• Integrace s nástroji strojového učení pro automatizovanou interpretaci výsledků a predikci fragmentačních vzorců.
• Adaptace na vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrii (HRMS) pro ještě vyšší selektivitu.
• Aplikace v dalších oblastech, např. farmaceutické kontrolní analýze, forenzní toxikologii či environmentálních vzorcích.

Závěr

Metoda MRM Spectrum Mode pro LC-MS/MS analýzu reziduí pesticidů nabízí zásadní zlepšení selektivity a jistoty detekce při zachování rychlosti a citlivosti rutinních měření. Zvýšení počtu fragmentačních přechodů a použití knihovních vyhledávacích algoritmů umožňuje spolehlivou identifikaci i v náročných potravinářských matricích bez kompromisu kvality kvantitativních dat.

Reference

1. Baker D., Titman C., Loftus N., Horner J. Applying ‘MRM Spectrum Mode’ and Library Searching for Enhanced Reporting Confidence in Routine Pesticide Residue Analysis. Shimadzu & SAL, Manchester & Cambridge, UK.