Determination of 30 PFAS in Egg by Liquid Chromatography Triple Quadrupole Mass Spectrometry (LC-MS/MS)

Stanovení 30 PFAS ve vejcích pomocí LC-MS/MS (Shimadzu Nexera + LCMS-8060NX) — přehled a výsledky jednorázové laboratorní validace

Význam tématu

Per- a polyfluorované látky (PFAS) jsou široce rozšířené antropogenní sloučeniny s prokazatelnými negativními účinky na zdraví. Kvůli jejich perzistenci a možnosti kontaminace potravin (prostřednictvím životního prostředí, zpracování či obalů) je nezbytné mít citlivé a ověřené analytické metody pro monitorování reziduí v potravinových matricích. Metoda, která kombinuje rychlou extrakci, selektivní očistu a citlivou kvantifikaci, je klíčová pro dodržení regulačních požadavků a ochranu veřejného zdraví.

Cíle a přehled studie / článku

- Cílem bylo vyvinout a jednorázově laboratorně validovat metodu pro simultánní stanovení 30 PFAS v celém vejci v souladu s kritérii AOAC SMPR 2023.003. - Studie řešila rychlou extrakci pomocí QuEChERS, následnou očistu WAX SPE, koncentraci extraktu a analýzu na UHPLC spojené s triple kvadrupólem (MRM) s izotopovou ředicí pro kvantifikaci. - Hodnocení zahrnovalo čtyři úrovně spike v trojitém opakování, určení LOQ podle kritérií SMPR (přesnost, opakovatelnost, iontové poměry, čas retenční, S/N) a posouzení obnovy a přesnosti.

Použitá metodika

- Vzorek: celá vejce (velká, hnědá). Vzorky byly drceny za sucha s využitím suchého ledu a homogenizovány. - Testovací porcje: 10 g vážené části pro extrakci a kalibraci; spikování v rozsahu 0.001–10 ng/g pro kalibraci a čtyři úrovně (0.0055, 0.055, 0.55, 5.5 ng/g) pro validační analýzy. - Extrakce: 10 mL acetonitrilu, vortex 1 min, přidání QuEChERS balíčku, protřepání a centrifugace (5 min, 4000 rpm). - Očista: oddělená acetonitrilová fáze byla ředěna 5× PFAS-free vodou, pročištěna přes WAX SPE kartuši a eluována zásaditým methanolem. - Koncentrace: pro zvýšení citlivosti byl eluát vysušen a rekonstituován v 0,4 mL methanol–voda směsi. - Chromatografie: UHPLC (Shimadzu Nexera), celkové rozdělení všech 30 PFAS v ~9 minutách; optimalizován gradient a kolony pro dobrý tvar píků a separaci, včetně baseline rozlišení větvených a lineárních izomerů a separace PFOS od cholových kyselin. - Kvantifikace: MRM na triple kvadrupólu, kvantitativní analýza pomocí izotopově značených interních standardů (převážně přesné 13C analogy; v několika případech zvolen alternativní netlumený izotop kvůli interferencím). Matricově vázaná kalibrace (lineární model bez nucení přes nulu) poskytla nejlepší výsledky; jednotlivé body křivek měly residua ±25 %. - Kritéria LOQ: splnění požadavků SMPR včetně S/N > 3 pro kvalifikační ion, iontového poměru ±30 %, přesnosti a opakovatelnosti.

Použitá instrumentace

- UHPLC: Shimadzu Nexera (rychlá separace, vhodné kolony a gradienty testovány; celkem testováno 6 kombinací sloupců/gradientů). - Hmotnostní spektrometrie: Shimadzu LCMS-8060NX triple kvadrupól s heated electrospray ionization (HESI) v negativním režimu; optimalizováno přes ~1984 různých provozních nastavení pro maximalizaci signálu, tvaru píků a S/N zejména u PFOA, PFHxS, PFNA a PFOS. - Čištění: WAX SPE kartuše pro aniontovou extrakci PFAS. - Další spotřební materiály a postupy: QuEChERS balíček, acetonitril, zásaditý methanol, PFAS-free voda.

Hlavní výsledky a diskuse

- Metoda byla úspěšně validována pro všech 30 cílových PFAS a splnila kritéria AOAC SMPR 2023.003 z hlediska přesnosti, opakovatelnosti a LOQ. - LOQ: většina analyzovaných PFAS dosáhla experimentálních LOQ 0.0055 ng/g nebo 0.055 ng/g (v závislosti na sloučenině). Některé vybrané látky měly vyšší LOQ typicky kvůli nižší ionizaci nebo matrixovým interferencím. - Obnovy a přesnost: průměrné recoveries se pohybovaly v rozsahu přijatelném podle SMPR, procentuální RSD při jednotlivých spikovaných úrovních zůstaly v povolených mezích; tabulkově byly uvedeny hodnoty pro každou látku a koncentraci (viz souhrnné výsledky). Některé složky vykázaly vyšší variability při nejnižších koncentracích, ale stále v rámci akceptovatelných mezí. - Separace: chromatografie dosáhla plné separace všech analyzátů za 9 minut; PFOS bylo odděleno od interferujících cholových kyselin a lineární a větvené izomery PFOS a PFHxS byly integrovány a/nebo rozpoznány. - Citlivost: optimalizace LC a MS parametrů významně zlepšila citlivost pro klíčové PFAS (PFOA, PFHxS, PFNA, PFOS). - Kalibrace: použití matricově vázaných, izotopově ředěných standardů a lineárního modelu (bez nucení přes nulu) vedlo k dobrému souladu měřených hodnot a teoretických očekávání (residua ±25 %).

Přínosy a praktické využití metody

- Rychlost a kapacita: krátká chromatografická doba (~9 min) umožňuje vysokou propustnost vzorků pro rutinní monitorování. - Citlivost: LOQ na úrovních ng/g nebo pod ng/g vhodné pro sledování nízkých reziduí v potravinách a pro soulad s regulačními limity. - Robustnost: kombinace QuEChERS + WAX SPE minimalizuje matrixové interferencí a umožňuje spolehlivé použití v komplexních potravinových matricích jako je vejce. - Regulace a monitoring: metoda je přímo použitelná pro laboratoře provádějící kontrolu kvality potravin, veřejné zdravotní instituce a výzkum zaměřený na expozici PFAS.

Budoucí trendy a možnosti využití

- Rozšíření matrice: aplikace a přizpůsobení protokolu pro další potravinové matrice (maso, mléčné výrobky, ryby) a environmentalní vzorky. - Mezi-laboratorní validace: provedení mezilaboratorních studií pro harmonizaci metodiky a získání širší akceptace pro regulační účely. - Využití HRMS: zapojení vysokorozlišovací MS pro neznámé PFAS, neznámé metabolity a neznámé izomery. - Automatizace a miniaturizace: zrychlení přípravy vzorků (robotizované QuEChERS), snížení spotřeby organických rozpouštědel a zvýšení reproducibility. - Sledování nově vznikajících PFAS: adaptace metody pro nové a méně běžné PFAS sloučeniny a jejich prekurzory. - Zelenější přístupy: optimalizace spotřeby rozpouštědel a hledání alternativ šetrnějších k životnímu prostředí.

Závěr

Popsaná metoda kombinuje jednoduchou extrakci QuEChERS, selektivní WAX SPE očistu a citlivou LC-MS/MS analýzu (Shimadzu Nexera + LCMS-8060NX) a byla jednorázově laboratorně validována pro 30 PFAS ve vejci podle požadavků AOAC SMPR 2023.003. Metoda nabízí krátký analytický čas (~9 min), nízké LOQ, odpovídající obnovy a opakovatelnost a je vhodná pro rutinní monitorování PFAS v potravinách. Další kroky by měly směřovat k širší verifikaci napříč laboratořemi, rozšíření na další matrice a integraci moderních přístupů pro sledování rostoucího počtu PFAS sloučenin.

Reference

• AOAC SMPR 2023.003