Determination of 30 PFAS in Foods for Infants and Young Children (Baby Food) by Liquid Chromatography Triple Quadrupole Mass Spectrometry (LC-MS/MS)

Shrnutí studie: Stanovení 30 PFAS v dětských potravinách (purée) pomocí LC-MS/MS

Význam tématu

Per- a polyfluorované látky (PFAS) představují skupinu perzistentních antropogenních sloučenin s dokumentovanými negativními zdravotními efekty. Nízké hladiny PFAS v potravinách pro kojence a malé děti jsou zvláště citlivou oblastí, protože organismus v raném věku je k expozici zranitelnější. Spolehlivá, citlivá a rychlá analytická metoda umožňuje monitorování těchto látek, napomáhá dodržování regulatorních požadavků a minimalizaci zdravotního rizika.

Cíle a přehled studie / článku

Studie ověřuje jednocílovou laboratorní validační metodu pro kvantifikaci 30 cílových PFAS v dětských pyré (dýňové a batátové) podle požadavků AOAC SMPR 2023.003. Hlavní cíle byly: dosáhnout dostatečné citlivosti (nízké LOQ), přesnosti a opakovatelnosti, ověřit selektivitu chromatografie (včetně separace izomerů a oddělení interferencí) a ukázat robustní extrakční postup vhodný pro rutinní analýzu.

Použitá metodika a instrumentace

Metoda extrakce a čištění:

• Vzorky: kombinovaná směs více sklenic dětského pyré, homogenizace; odvažovány 10 g testovacích porcí.
• Spiking: čtyři úrovně koncentrace ve trojích pro validační experimenty; použito 30 nativních PFAS + 16 izotopově značených interních standardů.
• Extrahování: přidání 10 mL acetonitrilu, krátké protřepání, přidání sady QuEChERS, odstředění.
• Vyčištění: 5× ředění aketonitrilové fáze PFAS-free vodou, průchod WAX (weak anion exchange) SPE kolonkou, eluace v zásaditém methanolu.
• Koncentrace: extrakt koncentrován pod 1 mL a doplněn do 1 mL v metanol‑voda směsi pro zvýšení citlivosti.

Chromatografie a MS podmínky:

• UHPLC: Shimadzu Nexera, optimální separace všech analyzovaných sloučenin dosažena za 9 minut, kromě oddělení PFOS od cholicových kyselin a baseline rozlišení lineárních a větvených izomerů.
• Hmotnostní spektrometrie: Shimadzu LCMS‑8060NX s heated electrospray ionizací v negativním módu; použití MRM přechodů pro kvantifikaci a kvalifikaci; nasazená optimalizace nastavení (hodnotíno ~1984 kombinací nastavení a 6 sloupců/gradientů pro dosažení nejlepšího tvaru píku a S/N u citlivých analyzovaných PFAS).
• Kvantifikace: izotopová diluce s matrikou‑matcheovanými standardy; lineární kalibrační křivka (neprošlá nulou) v rozsahu 0.005–1.0 ng/g poskytla nejlepší výsledky.

Použitá instrumentace

• UHPLC: Shimadzu Nexera (Ultra‑High Performance Liquid Chromatograph).
• MS/MS: Shimadzu LCMS‑8060NX Triple Quadrupole (heated ESI, negativní režim, MRM).
• Čisticí techniky: QuEChERS balíčky a WAX SPE cartridgy.
• Izotopově značené interní standardy (13C‑označené analogie) použity pro izotopovou diluci.

Hlavní výsledky a diskuse

• Metoda úspěšně detekovala a kvantifikovala 30 PFAS napříč skupinami (perfluorované karboxylové kyseliny, sulfonáty, FTS deriváty, HFPO‑DA, DONA, PFOSA, chlorované sulfonáty apod.).
• LOQ: pro většinu analyzovaných látek bylo dosaženo LOQ 0.01 ng/g (ppb) nebo 0.1 ng/g v závislosti na sloučenině; rozsah kalibrace zahajoval 0.005 ng/g, což demonstrovalo velmi dobrou citlivost.
• Přesnost a opakovatelnost: průměrné recovery a percentuální RSD splňovaly kritéria AOAC SMPR 2023.003 pro všechny testované sloučeniny při zkoumaných úrovních; uvedené hodnoty ukazují stabilní recoveries blízko 90–115 % a RSD běžně v nízkých jednotkách procent.
• Selektivita: optimalizovaná chromatografie zajistila oddělení PFOS od interferujících cholicových kyselin a baseline rozlišení větvených a lineárních izomerů, čímž se minimalizovalo chybné kvantifikace způsobené koelucí.
• Sensitivita: speciální optimalizace zvýšila signál‑šum pro klíčové analyty (PFOA, PFHxS, PFNA, PFOS).

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlost a propustnost: kompletní separace za 9 minut umožňuje relativně rychlý průchod laboratoří pro monitoring velkého množství vzorků.
• Jednoduchost přípravy: použití QuEChERS v kombinaci s WAX SPE dává relativně jednoduchý a reprodukovatelný pracovní postup vhodný pro rutinní analýzu v kontrolních laboratořích.
• Spolehlivost kvantifikace: izotopová diluce a matrikou‑matcheované kalibrační standardy snižují vliv matricových efektů a poskytují vysoce spolehlivá výsledná data.
• Využití v regulaci a QA/QC: metoda splňuje kritéria AOAC SMPR 2023.003 a je vhodná pro regulační monitorování a interní kontroly kvality výroby a dodavatelských řetězců potravin pro kojence.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření metodiky na další matrice potravin a environmentální vzorky s úpravami extrakce a čištění.
• Integrace vysoce rozlišovací HRMS pro screening neznámých PFAS a homologů, které nejsou kryty stanoveným seznamem 30 látek.
• Automatizace předúprav (robotické QuEChERS a SPE) pro zvýšení repro­dukovatelnosti a laboratorní propustnosti.
• Vývoj standardizovaných referenčních materiálů a vhodnějších izotopově značených interních standardů pro komplexní směsi PFAS.
• Reakce na regulatorní změny — adaptace metody pro nižší požadované LOQ a širší seznam cílových látek podle budoucích požadavků.

Závěr

Navržená metoda kombinující rychlou QuEChERS extrakci, WAX SPE čištění, UHPLC separaci a citlivou triple‑quad LCMS‑8060NX analýzu poskytla robustní, reprodukovatelné a dostatečně citlivé stanovení 30 PFAS v dětských pyré. Všechny ověřené parametry (recovery, přesnost, LOQ a selektivita) splnily kritéria AOAC SMPR 2023.003, což potvrzuje použitelnost metody pro rutinní monitorování a regulační testování.

Reference

1. AOAC SMPR 2023.003