Qualitative and Quantitative Analysis of Pesticides in Horse Feed Matrix Using Orbitrap MS

Význam tématu

Analýza reziduí pesticidů v krmných matricích je klíčová pro bezpečnost potravinového řetězce a plnění regulačních požadavků. Ultra-rychlá UHPLC separace s velmi úzkými vrcholy klade vysoké nároky na hmotnostní spektrometrii, která musí zajistit dostatečný počet snímků, vysokou citlivost i selektivitu.

Cíle a přehled studie

Studie měla za cíl demonstrovat možnosti Thermo Scientific Exactive Plus Orbitrap MS při vysoce citlivé kvantitativní a kvalitativní analýze 85 běžných pesticidů ve vzorcích koňského krmiva. Použita byla velmi krátká, dvouminutová UHPLC metoda při celkovém cyklu 5 minut.

Použitá instrumentace

• Orbitrap Exactive Plus s rozlišením až 140 000 (m/z 200) a rychlostí až 12 Hz
• UHPLC Accela 1250 s otevřeným autosamplerem
• Hypersil GOLD PFP kolona (50 × 2,1 mm, 1,9 μm)
• ExactFinder™ software pro kvantitativní i kvalitativní zpracování

Použitá metodika

Vzorky byly připraveny metodou QuEChERS, extrakty krmiva obohaceny o 85 pesticidů (5–150 μg/kg) a naředěny acetonitrilem. Chromatografická gradientní eluce vody a methanolu (0,1 % HCOOH) probíhala za 800 μl/min, s vrcholy 3–6 s. MS byla provozována v režimu full-scan při rozlišení 70 000 (3,7 Hz) s extrakčním oknem 5 ppm. Pro strukturní potvrzení byl zaveden datově závislý režim all-ion fragmentation (FS/dd-AIF) s hmotnostním seznamem cílových sloučenin.

Hlavní výsledky a diskuse

• Kvantitativní kalibrace pro většinu pesticidů byla lineární v rozsahu 5–150 μg/kg.
• Extrahované iontové chromatogramy prokazovaly vysokou selektivitu i při koeluci cílových a matricových signálů.
• Kvalitativní potvrzení s využitím retenčního času, izotopického vzoru, fragmentačních spekter a databázového vyhledávání identifikovalo analyty i při nízkých koncentracích.
• Objevilo se přes 15 000 nespecifikovaných signálů, z nichž řada únositelů byla automaticky identifikována prostřednictvím databází ExactFinder a online portálu ChemSpider.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje simultánní kvantitativní měření i neomezené screeningové vyhledávání v jednom běhu, otevírá vysokopropustné workflow pro potravinářskou a environmentální kontrolu a nabízí selektivitu srovnatelnou s LC-MS/MS technikami.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření datově řízeného fragmentačního režimu pro širší profilování kontaminantů.
• Integrace do kontinuálního monitorování kvality krmiv a potravin.
• Využití pro screening nových emergentních kontaminantů a metabolitů.
• Real-time zpracování a umělá inteligence pro automatizované rozhodování.

Závěr

Orbitrap Exactive Plus nabízí vyváženou kombinaci vysokého rozlišení, přesné hmotnosti a rychlosti analýzy, což umožňuje spolehlivou kvantitativní i kvalitativní analýzu pesticidů v komplexních matricích. Metoda podporuje krátké chromatografické cykly bez kompromisů v citlivosti ani selektivitě.

Reference

1. Kaufmann A., Butcher P., Maden K., Walker S., Widmer M. Comprehensive comparison of liquid chromatography selectivity as provided by two types of liquid chromatography detectors (high resolution mass spectrometry and tandem mass spectrometry): “Where is the crossover point?”. Analytica Chimica Acta, 673(1), 60–72 (2010).
2. Scheibner O., Damoc E., Denisov E., Hauschild J., Lange O., Czemper F., Kholomeev A., Makarov A., Wieghaus A., Bromirski M. Improved analysis of biopharmaceutical samples using an MS-only Orbitrap mass spectrometer. Přednáška ThP28 #623 na 60th ASMS Conference, Vancouver (2012).