Quaternary amine polar pesticides using improved cation-exchange separation technology combined with tandem mass spectrometry detection

Význam tématu

Analýza kationtových polarických pesticidů je klíčová pro zajištění bezpečnosti potravinových výrobků, zejména obilovin. Čtverné amoniové sloučeniny, jako jsou mepiquat, chlormequat, paraquat a diquat, se používají jako desikanty před sklizní. Jejich iontová povaha způsobuje zvýšené riziko reziduí v potravinách a vyžaduje citlivé a selektivní metody pro kvantifikaci pod regulačními limity.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem bylo demonstrovat spolehlivou determinaci čtverných aminiových pesticidů v extraktech z ovesných cereálií. Studie porovnává dva přístupy: kapalinovou iontovou výměnnou chromatografii s tandemovou hmotnostní spektrometrií (IC-MS/MS) a jednochodou kvadrupólovou spektrometrii v módu SIM (IC-MS).

Použitá metodika a instrumentace

Extrahování vzorků:

• Metoda QuPPE v.12: 5 g mletých ovesných obilovin extrahováno 10–20 mL acidomethanolické směsi (formová kyselina pro chlormequat/mepiquat, HCl pro paraquat/diquat) při 80 °C po dobu 15 min.
• Filtrace, ředění 1:5 vodou s DI vodou.

Chromatografie a detekce:

• Kolona: IonPac CG21-Fast-4 µm (ochranná) a CS21-Fast-4 µm (analytická), vnitřní průměr 2 mm.
• Eluent: MSA gradient 3–25 mM; tok 0,30 mL/min; injekční objem 10 µL; teplota kolony 40 °C; mytí 1 mM MSA po analýze.
• IC systém: Thermo Scientific Dionex ICS-6000 HPIC s Dionex CR-CTC III trap kolonkou a Dionex CDRS 600 suppressorem.
• Hmotnostní spektrometrie: Thermo Scientific TSQ Altis Plus (MS/MS v módu SRM) nebo ISQ EC single quadrupole (mód SIM).

Hlavní výsledky a diskuse

IC-MS/MS:

• Linearita kvadratických kalibračních křivek 1–100 µg/L.
• LODs 0,07–0,09 µg/L (3× S/N).
• Recoveries 85–117 % pro 5 µg/L přídavek, citlivost ~0,1 µg/L.

IC-MS (SIM):

• LODs v řádu jednotek µg/L.
• Relativně nižší selektivita a citlivost oproti SRM, přesto vhodné pro screening.

Chromatogramy ukazují dobrou separaci pesticidů od iontů matrix (Na⁺, K⁺, Ca²⁺) v čase pod 15 min, celková doba běhu 34 min včetně wash out.

Přínosy a praktické využití metody

• Vysoká selektivita SRM módu umožňuje spolehlivé kvantitativní stanovení nízkých hladin residuí.
• Robustní separace na IonPac CS21-Fast zabezpečuje baseline resolution podobně strukturovaných iontů (paraquat vs. diquat).
• Metoda splňuje požadavky na monitoring dle EU MRL (0,02–15 mg/kg).
• Aplikace vhodná pro rutinní kontrolu kvality potravin a regulační laboratoře.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření na další potravinářské matrixy (luštěniny, semena, zelenina).
• Integrace s vysokorozlišovacími hmotnostními spektrometry pro širší multi-residuální analýzy.
• Automatizace extrakce a analýzy pro vyšší průtok vzorků.
• Mikroextrakční techniky a miniaturizace pro snížení spotřeby rozpouštědel a vzorku.

Závěr

IC-MS/MS metoda s cation-exchange kolonkou IonPac CS21-Fast-4 µm prokázala vysokou citlivost, selektivitu a reprodukovatelnost při stanovení čtverných aminiových pesticidů v ovesných cereáliích. Metoda je vhodná pro rutinní QA/QC a splňuje regulatorní požadavky na nízké limity detekce.

Reference

1. Kolberg D.I.S., Mack D., Anastassiades M. et al. Determination of polar pesticides by IC-MS. Anal Bioanal Chem. DOI 10.1007/s00216-012-6340-9.
2. European Commission. Quick Polar Pesticide method, QuPPe-PO, verze 12.
3. Christison T., Madden J.E., Rohrer J. Thermo Scientific Technical Note TN73990; Application Notes AN000607, AN001166.