Screening and quantitation of perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl substances (PFAS) residues in foods using LC-MS/MS

Význam tématu

Per‐ a polyfluorované alkylové látky (PFAS) jsou široce používané syntetické chemikálie s vysokou perzistencí v životním prostředí a tendencí akumulovat se v potravinovém řetězci. Jejich toxicita a karcinogenní účinky na reprodukční a imunitní systém člověka vyžadují spolehlivou analytickou metodu pro sledování stopových koncentrací v potravinách, zejména ve vysoce koncentrovaných matricích jako jsou rybí maso a vejce. Evropské předpisy nově stanovují maximální limity a požadavky na kvantifikaci PFAS, což vede k potřebě optimalizovaných a validovaných postupů odpovídajících SANTE 2021 a EU regulacím.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem prezentované studie bylo ukázat schopnost přístrojové sestavy LC‐MS/MS (Thermo Scientific™ Vanquish™ Flex UHPLC spojené s TSQ Quantis™ Plus MS) kvantifikovat PFAS na stopových úrovních v čerstvém rybím mase a ve vejcích. Výkonnost metody byla ověřena podle SANTE 2021 V2 a požadavků EU regulace 2022/1428 tak, aby bylo dosaženo limitů kvantifikace ≤0,1 µg/kg. Dále byla metoda aplikována na reálné vzorky potravin dle doporučení EU 2022/1431.

Použitá instrumentace

• UHPLC: Thermo Scientific™ Vanquish™ Flex (Vanquish™ Quaternary Pump, Split Sampler FT, Column Compartment).
• Masová spektrometrie: TSQ Quantis™ Plus triple quadrupole s Heated‐ESI (negativní ionizace).
• Kolony: Thermo Scientific™ Accucore™ C18 (100×2,1 mm, 2,6 µm) a Hypersil GOLD C18 delay kolona (50×2,1 mm, 1,9 µm).
• Automatika: Thermo Scientific™ Viper™ a nanoViper™ kapiláry, inline filtr 35 µL.
• Vzorkovací a čistící aparatura: Vortex mixer, Sorvall ST8 centrifuga, Fisher pipety, QuEChERS EN 15662 sada, PFAS upgrade kit s PEEK tubing.

Použitá metodika

Vzorky homogenizovaného rybího masa (3 g) a vajec byly extrahovány acetonitrilem a vodou (1:1) za použití QuEChERS solí (citráty, MgSO₄). Po vortexu, ultrazvuku a centrifugaci byla část organického extraktu očištěna sorbenty (PSA, C18, GCB) a koncentrována na suchu dusíkem. Suchý zbytek se rekonstituoval v metanol:voda (1:1). Chromatografie probíhala gradientem 2 mM amonného acetátu (voda) a 2 mM amonného acetátu (methanol), celkový běh 20 min při 0,3 mL/min. Detekce ve SRM módu využívala dvě tranzice (kromě PFBA a PFPeA). Identifikační kritéria zahrnovala retenční čas (±0,1 min), iontový poměr, linearitu (R²>0,99), trueness 70–120 % a opakovatelnost <20 % RSD.

Hlavní výsledky a diskuse

• Limit kvantifikace (LOQ) 0,1 ng/g pro PFOS, PFOA, PFNA, PFHxS splňuje požadavky EU 2022/1431.
• Lineární kalibrace v rozsahu 0,05–5 ng/mL vykázala R² ≥ 0,99, S/N >10 pro většinu látek.
• Extrémně nízké pozadí a jasná separace isobarických rušivých signálů zajištěna delay kolónou s PEEK tubing.
• Branched a linear isomery PFOS a PFOA byly chromatograficky rozlišené a kvantifikované ekvimolárně.
• Průměrné recovery v rozsahu 70–120 %, RSD <20 % pro 20 z 24 analyzovaných PFAS; čtyři sloučeniny vykázaly silnější matriční vliv, ale s vysokou precizností.
• Opakovatelnost (n=22) stabilní s RSD <10 % pro reprezentativní PFOS, PFOA, PFNA a PFHxS.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje rutinní monitoring PFAS v laboratořích potravinářských agentur i průmyslových QA/QC laboratoří. Díky QuEChERS rychlé extrakci a robustnímu LC‐MS/MS získáme vysokou propustnost vzorků, nízké náklady na spotřební materiál a minimalizaci kontaminace. Úprava PEEK tubing zamezuje fluoropolymernímu backgroundu, což prodlužuje stabilitu přístroje bez častých oprav.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření panelu PFAS o nové krátké a studené izoformy (ultrashort PFAS) využitím HRMS skenovacích technik.
• Automatizace vzorkovací linie a online SPE integrace pro zvýšení throughput a minimalizaci manuálních kroků.
• Využití strojového učení při zpracování chromatografických dat pro lepší odlišení pikogramových signálů.
• Kombinace isotopově značených interních standardů pro absolutní kvantifikaci a validaci v širším spektru potravinových matric.

Závěr

Prezentovaná metoda QuEChERS‐LC‐MS/MS s TSQ Quantis Plus splňuje nejpřísnější požadavky EU pro stopovou analýzu PFAS v rybách a vejcích. Dosahuje LOQ 0,1 ng/g, výborné selektivity, robustnosti a opakovatelnosti. Metoda je připravená pro rutinní monitoring a zajištění bezpečnosti potravin s ohledem na stále zpřísňované legislativní limity.

Reference

1. Stramenga A. et al. J. Chromatogr. B 2021, 1186, 123009.
2. Panieri E. et al. Toxics 2022, 10(2), 44.
3. Stecconi T. et al. Talanta 2024, 266, 125054.
4. EFSA J. 2020, 18, e06223.
5. Guidance Document on Analytical Parameters for PFAS in Food and Feed, EURL-POPs 2021.
6. Commission Implementing Regulation (EU) 2022/1428.
7. Commission Regulation (EU) 2022/2388.
8. Commission Recommendation (EU) 2022/1431.
9. Analytical Quality Control and Method Validation for Pesticide Residues in Food and Feed, EU 2021.
10. Chiesa L.M. et al. Food Addit. Contam. A 2018, 35(5), 959–971.
11. Robouch P. et al. Guidance document on LOD and LOQ estimation, Publications Office 2016.