Quantitation of Over 300 Pesticide Residues in Three Processed Cocoa Matrices

Význam tématu

Analytika reziduí pesticidů v potravinách je klíčová pro bezpečnost spotřebitelů i pro splnění regulačních požadavků. Zpracované kakaové produkty (kakaový prášek, liquor, kakaové máslo) představují náročné matrice z hlediska extrakce a čištění kvůli vysokému obsahu pigmentů a lipidů. Vyvinuté a ověřené rychlé multireziduální metody umožňují rutinní screenování stovek pesticidů, což podporuje udržitelnou a bezpečnou výrobu kakaových výrobků a obchodní důvěru v exportních trzích.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem bylo vyvinout a ověřit kvantitativní LC/MS/MS metodu pro současné stanovení více než 300 pesticidních látek v třech zpracovaných kakaových matricích (prášek, liquor, máslo). Studie demonstrovala rapidní extrakci pomocí QuEChERS AOAC, selektivní passthrough čištění pomocí Captiva EMR–GPD a měření na triple kvadrupolu Agilent 6475 s optimalizovanými dMRM přechody pro 308 analytů. Hodnoceny byly parametry jako LOQ, linearita, výtěžnost, přesnost, přeslechy a vliv matrice.

Použitá metodika

Krátký popis pracovního postupu:

• Vzorek: 1,5 g zpracovaného kakaa (prášek, liquor, máslo).
• Spiking: pro ověření výtěžnosti byly použity roztoky o koncentracích 1 a 5 µg/mL; kalibrace maticově matchovaná v rozsahu 0,5–50 ng/mL.
• Extrakce: přidání 4 mL 0,1 % kyseliny mravenčí, následně 15 mL acetonitrilu kyselého 1 % octovou kyselinou; přidání AOAC solí a homogenizace (Geno/Grinder), centrifugace.
• Passthrough čištění: 3 mL hrubého extraktu aplikováno na Captiva EMR–GPD 6 mL cartridg, eluce pod tlakem, sušení sorbentu, dosušení MgSO4, 5× ředění vodou a příprava do LC/MS lahviček.
• Měření: dMRM režim (pozitivní i negativní ionizace) s injekcí 2 µL.

Klíčové vlastnosti čistícího systému EMR–GPD: kombinace sorbentů Carbon S (odstranění pigmentu), PSA (odstranění mastných kyselin) a C18 (hydrofobní interferenty) pro selektivní odstranění složitého matrixového pozadí.

Použitá instrumentace

Seznam hlavních přístrojů a spotřebního materiálu použitých ve studii:

• Agilent 1290 Infinity III (High-Speed Pump G7120A, Multisampler G7167B, Multicolumn Thermostat G7116B, Assist Hub G7180A)
• Agilent 6475 Triple Quadrupole LC/MS (G6475AA) s Agilent Jet Stream (AJS) ionizátorem
• Kolona: Agilent ZORBAX RRHD Eclipse Plus C18, 2.1 × 150 mm, 1.8 µm
• QuEChERS Bond Elut AOAC extraction kit a Captiva EMR–GPD cartridgy (6 mL)
• Pomůcky: Geno/Grinder, vortex, Eppendorf centrifugy, PPM-48 positive pressure manifold, keramické homogenizéry apod.
• Mobilní fáze: 5 mM ammonium formiát + 0,1 % kyselina formová (A) a 5 mM ammonium formiát + 0,1 % methanol (B); průtok 0,4 mL/min; teplota kolony 40 °C; gradient do 100 % B do 17 min; injekce 2 µL.
• MS parametry: drying gas 200 °C/9 L/min, sheath gas 400 °C/12 L/min, nebulizér 35 psi, kapilární napětí +2500 V/–3000 V, dMRM režim (pozitivní/negativní).

Hlavní výsledky a diskuse

Významné analytické výkonnostní ukazatele:

• Počet analyzovaných látek: 308 pesticidů s optimalizovanými dMRM přechody.
• LOQ: 0,5 ng/mL pro všechny analyty (S/N > 10).
• Linearita: všechny analyty vykázaly R2 ≥ 0,990; v kakaovém prášku byla linearita nejvyšší (87,9 % pesticidů s R2 ≥ 0,995), v liquoru 77,3 % a v másle 59,7 % s R2 ≥ 0,995.
• Výtěžnost: při 2 a 10 ng/mL dosáhlo 93,8 % pesticidů (289/308) v kakaovém prášku a liquoru 70–120 % recovery; v kakaovém másle 90 % (276/308) v tomto rozmezí. Máslo obsahovalo více látek s recovery < 70 %, což koreluje s vyšším obsahem lipidů a komplexnějším vlivem matrixu.
• Přesnost: opakovatelnost recovery (RSD) při 2 ng/mL byla velmi dobrá; 96,1 % pesticidů v prášku, 94,5 % v liquoru a 93,2 % v másle mělo RSD < 10 %; většina analyzovaných látek vykázala RSD < 20 %.
• Carryover a interference: nezjistěny významné carryover efekty ani interference v maticích či v rozpouštědle pro cílové MRM přechody díky účinnému čištění a optimalizované analytice.

Diskuse: kombinace AOAC QuEChERS extrakce a Captiva EMR–GPD passthrough čištění byla efektivní pro potlačení silného pigmentového a lipidového pozadí v zpracovaných kakaových matricích. Výsledky ukazují, že metoda je dostatečně citlivá, lineární a reprodukovatelná pro rutinní multireziduální screening, přičemž kakaové máslo vyžaduje zvýšenou pozornost kvůli vyššímu obsahu tuku.

Přínosy a praktické využití metody

Praktické přínosy:

• Rychlý a škálovatelný protokol vhodný pro rutinní laboratorní provoz v potravinářských a kontrolních laboratořích.
• Schopnost současného sledování více než 300 pesticidů zkracuje čas a snižuje náklady ve srovnání s jednotlivými analýzami.
• Vysoká citlivost a nízké LOQ podporují splnění regulačních limitů a zajištění bezpečnosti exportních produktů.
• Passthrough EMR–GPD čištění zjednodušuje provoz a snižuje potřebu opakovaných čištění nebo extračních kroků, což zrychluje throughput.

Budoucí trendy a možnosti využití

Možné směry dalšího vývoje a aplikací:

• Rozšíření seznamu analyzovaných látek a adaptace metody na nové nebo transformované pesticidní metabolity.
• Integrace stable-isotope interních standardů pro zlepšení kvantifikace v náročných matricích, zejména u lipidických vzorků.
• Automatizace přípravy vzorků a passtrhough čištění pro zvýšení reproducibility a throughputu.
• Porovnání a kombinace s vysokorozlišovacími hmotnostními spektrometry pro potvrzovací analýzu a neznámé rezidua.
• Optimalizace pro velmi tukové matrice (doplňkové lipidové polish kroky) a validace podle regionálních regulatorních požadavků.

Závěr

Studie prokázala, že kombinace Agilent Bond Elut QuEChERS AOAC extrakce, Captiva EMR–GPD passthrough čištění a měření na Agilent 6475 triple kvadrupolu umožňuje citlivé, lineární a reprodukovatelné stanovení více než 300 pesticidů v třech zpracovaných kakaových matricích. Metoda nabízí robustní řešení pro rutinní screening v potravinářských laboratořích, přičemž kakaové máslo vyžaduje mírné úpravy kvůli vyššímu lipidovému obsahu.

Reference

1. Zhao L.; Andrianova A. Determination of Over 300 Pesticides in Cinnamon Using Captiva EMR–GPD Passthrough Cleanup and LC/MS/MS and GC/MS/MS Detection. Agilent Technologies application note, publication number 5994-5671EN, 2023.
2. Zou A.; Pillai S.; Kornas P.; Schober M.; Zhao L.; Zanotti M.; Gan C. S. Comprehensive LC/MS/MS Workflow of Pesticide Residues in Food Using the Agilent 6470 Triple Quadrupole LC/MS System. Agilent Technologies application note, publication number 5994-2370EN, 2020.