Investigations into Pesticide Charge State Isomers with Ion Mobility and High-Resolution Mass Spectrometry

Význam tématu

Zajištění bezpečnosti potravin vyžaduje spolehlivou analýzu pesticidů v potravinách a dalších komoditách. Iontová mobilita v kombinaci s vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrií (LC-IM-MS) umožňuje odhalit různé formy nabitých izomerů (protomery, sodimery, potasímery), které mohou ovlivnit poměry produktových iontů a tím i spolehlivost MRM analýz.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo:

• Prozkoumat schopnost iontové mobility odlišit nabité izomery a konformery pesticidů.
• Posoudit vliv tvorby izomerů na variabilitu MRM iontových poměrů.
• Stanovit kolizní průřezy (CCS) jednotlivých izomerů k dosažení vyšší specificity identifikace.

Použitá metodika a instrumentace

Využitá instrumentace zahrnovala LC-IM-MS systém s vysokorozlišovací hmotnostním spektrometrem a cyklickým iontovým mobilitním zařízením SELECT SERIES™ Cyclic™ IMS od společnosti Waters. Ionty procházely několika cykly (passes) v IMS zařízení, což umožnilo separaci na základě tvaru a velikosti (CCS).

Hlavní výsledky a diskuse

Separační schopnosti cyklického IMS byly demonstrovány na řadě pesticidů: fenpyroximate, indoxacarb, spinosad (spinosyn A a D), epoxiconazole, metaflumizone a avermectin B1a. Klíčové poznatky:

• Fenpyroximate se rozdělil na dvě izomerní formy (kompaktní a elongovanou) po dvou průchodech v cIM.
• Indoxacarb a spinosady vyžadovaly tři až pět průchodů k úplné separaci čtyř nabitých izomerů.
• Rozlišené izomery vykazovaly odlišné fragmentační spektra, což potvrzuje různé protonační polohy.
• Stanovené CCS hodnoty nabízejí nezávislý identifikační parametr odolný vůči změnám chromatografie či maticovým efektům.

Přínosy a praktické využití metody

• Zvýšení specificity analýzy pesticidů díky oddělení izomerů a využití CCS.
• Možnost doplnění databází hmotnostních spekter o CCS hodnoty pro přesnější identifikaci.
• Omezení variability MRM poměrů a zpřesnění regulačních metod kontroly potravin.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření aplikace IMS na širší spektrum pesticidů a metabolitů.
• Integrace strojového učení pro automatickou interpretaci IMS dat a predikci struktur.
• Standardizace CCS databází napříč laboratořemi a výrobci.
• Vylepšení instrumentace pro rychlejší a citlivější analýzy v rutinní QA/QC praxi.

Závěr

Iontová mobilita v kombinaci s vysokorozlišovací MS přináší nový rozměr v analýze pesticidů tím, že umožňuje separaci a charakterizaci nabitých izomerů, které ovlivňují výsledné MRM poměry. Cyklické IMS zařízení umožňuje detailní stanovení CCS hodnot, což přispívá k vyšší spolehlivosti a specifitě identifikace toxinů v potravinách.

Reference

1. McCullagh M., Goscinny S. Discovery of pesticide protomers using routine ion mobility screening. Waters Application Note, 2014, 720005028E.
2. McCullagh M., Goscinny S., Palmer M., Ujma J. Investigations into pesticide charge site isomers using conventional IM and cIM systems. Talanta, 234 (2021) 122604.