Determination of four quaternary ammonium polar pesticides in food and beverage samples by tandem IC-MS/MS

Význam tématu

Analýza kationtových polarických pesticidů, jako jsou paraquat, diquat, mepiquat a chlormequat, je klíčová pro zajištění bezpečnosti potravin a nápojů. Tyto sloučeniny se široce používají v zemědělství, mohou se akumulovat v prostředí i potravinách a vyžadují citlivé metody detekce při nízkých hladinách.

Cíle a přehled studie

Cílem práce bylo vyvinout a validovat rychlou a robustní metodu založenou na iontové chromatografii (IC) s tandemovou hmotnostní spektrometrií (MS/MS) pro přímé stanovení čtyř kationtových polarických pesticidů ve vzorcích potravin a nápojů. Metoda používá kolonu Dionex IonPac CS21-Fast-4µm ve spojení se systémem Dionex ICS-6000 nebo Integrion a triple kvadrupólovým hmotovým spektrometrem TSQ Altis nebo Fortis.

Použitá metodika a instrumentace

Sample preparation:

• Simulované vzorky: vodný roztok s iontovou silou reprezentující potravinové extrakty.
• Čajové infuze: vaření listů v horké vodě, filtrace a ředění.
• Potravinové matice (kojenecká mrkvová výživa, pšeničná mouka): extrakce metodou QuPPe (methanol/voda), centrifugace, filtrování a ředění.

Instrumentace:

• Iontový chromatograf Dionex ICS-6000 HPIC nebo Integrion s autosamplerem AS-AP.
• Kolona Dionex IonPac CS21-Fast-4µm (2 × 150 mm) s guard kolonkou CG21-Fast-4µm.
• Eluent: elektrolyticky generovaná kyselina methansulfonová v gradientu.
• Potlačovač (CDRS 600) a kontinuálně regenerovatelná past (CR-CTC III).
• Hmotový spektrometr TSQ Altis/Fortis v režimu Selected Reaction Monitoring (SRM).
• Isotopicky značené interní standardy pro korekci matričních efektů.

Hlavní výsledky a diskuse

Chromatografické rozlišení čtyř cílů bylo dosaženo na kolonce CS21-Fast-4µm v čase do 15 minut, včetně oddělení paraquatu a diquatu, které u starších kolon splývaly. Monokationtické pesticidy (chlormequat, mepiquat) vykazovaly minimální potlačení signálu v přítomnosti vysoké iontové síly, zatímco dicationty (paraquat, diquat) projevily silnější matriční potlačení. Použití isotopicky značených interních standardů umožnilo kompenzovat tyto efekty, dosáhnout lineárního rozsahu 1–100 µg/L s r2 ≥ 1,000 a udržet relativní přesnost pod 3 % RSD.

Detekční limity (LOQ) se pohybují od 0,03 do 0,31 µg/L v čisté vodě a od 0,04 do 0,31 µg/L v simulované matici. Aplikace na skutečné vzorky čajů, kojenecké výživy a mouky prokázala robustnost metody s aparátními zotaveními 92–113 % a RSD ≤ 5 %.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda poskytuje rychlou analýzu potravinových a nápojových vzorků s minimální přípravou, udržuje vysokou selektivitu a citlivost díky tandemové MS a řeší potlačení signálu v složitých matricích. Jedna extrakční procedura QuPPe umožňuje paralelní stanovení aniontových i kationtových polarických pesticidů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření panelu analyzovaných polarických pesticidů, integrace automatizovaných přípravných kroků a on-line či multidimenzionálních chromatografických technik. Další aplikace mohou zahrnovat monitoring reziduí ve vodě, půdách i dalších potravinových produktech a využití HRAM hmotové spektrometrie pro neznámé polarické látky.

Závěr

Vyvinutá metoda IC-MS/MS s kolonou CS21-Fast-4µm a potlačovačem CDRS 600 spolu s interními standardy umožňuje spolehlivé, citlivé a reprodukovatelné stanovení čtyř kationtových polarických pesticidů v potravinách a nápojích. Díky jednoduché přípravě vzorku a vysoké robustnosti je metoda vhodná pro rutinní analýzy v kontrolních laboratořích.

Reference

1. Adams S.; Guest J.; Dickinson M.; Fussell R.J.; Beck J.; Schoutsen F. J. Agric. Food Chem. 2017, 65, 7294–7304.
2. Technical Note 73204: Multi-residue analysis of polar anionic pesticides in food samples using IC-MS/MS. Thermo Fisher Scientific, 2019.
3. Poster 72781: Direct Determination of Cationic Polar Pesticides in Fruits and Vegetables using IC-MS/MS or HRAM. Thermo Fisher Scientific, 2018.
4. Application Note 72908: Determination of cationic polar pesticides in fruit and vegetable samples using IC-HRAM MS. Thermo Fisher Scientific, 2018.
5. Anastassiades M.; Kolberg D.I.; Benkenstein A.; et al. Quick Polar Pesticides (QuPPe) Method, EURL-SRM v.9.3.
6. Application Note 661: Fast routine analysis of polar pesticides in foods by suppressed IC-MS. Thermo Fisher Scientific, 2016.
7. European Commission QuPPe-PO v.11 Method for polar pesticides in foods.
8. Application Note 73339: Determination of anionic polar pesticides by IC with suppressed conductivity and MS. Thermo Fisher Scientific, 2020.