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

Význam tématu

Per- a polyfluorované látky (PFAS) jsou perzistentní antropogenní látky s širokým využitím a potenciálními negativními zdravotními účinky. Vzhledem k jejich schopnosti akumulace v tucích je monitorování PFAS v potravinových matricích s vysokým obsahem tuku, jako je rybí olej, klíčové pro ochranu veřejného zdraví a pro dodržování regulatorních limitů. Spolehlivá, reprodukovatelná a citlivá analytika PFAS v olejích je proto důležitá pro kontrolní laboratoře, výrobce potravin a regulační orgány.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo ověřit jednostudiovou metodu pro kvantifikaci 30 cílových PFAS v matrici rybího oleje podle požadavků AOAC SMPR 2023.003. Studie zahrnovala rychlou extrakci, použití isotopově značených interních standardů (isotope dilution), optimalizaci chromatografie a nastavení LC-MS/MS pro dosažení nízkých LOQ, dobrých recovey a opakovatelnosti. Analýza byla prováděna na přístrojovém uspořádání Shimadzu Nexera UHPLC v kombinaci s LCMS-8060NX triple quadrupole.

Použitá metodika a instrumentace

• Vzorek: komerčně dostupné měkké kapsle s rybím olejem; testovací porce 10 g.
• Spikování: 30 nativitych PFAS ve třech replikátech na pěti koncentracích; 16 isotopově značených interních standardů pro isotope dilution kvantifikaci.
• Extrahční postup: přidání 10 mL acetonitrilu k 10 g vzorku, vortex 1 min, centrifugace 5 min při 4000 rpm; acetonitrilová vrstva naředěna 1:5 PFAS-free vodou; čištění pomocí WAX (weak anion exchange) SPE; eluát eluo­ván zásaditou směsí methanol–voda.
• Chromatografie: UHPLC (Shimadzu Nexera) s optimalizovaným gradientem; separace všech 30 PFAS dosažena za 9 minut. Testováno 6 různých kombinací kolona/gradient a ~1984 nastavení přístroje pro optimalizaci tvaru píků a citlivosti.
• Hmotnostní spektrometrie: Shimadzu LCMS-8060NX, triple quadrupole, heated electrospray ionization (HESI) v negativním módu; MRM přechody pro kvantitaci a kvalifikaci; kvantitativní i kvalifikační ionty sledovány; ion-ratio kritérium ±30%.
• Kvantifikace: isotopově zřetězená kalibrace v matrix-matchovaných standardech; kalibrační body 0.1–15 ng/g (pro kalibrační řady) a kvantitace vzorků na 0.25–10 ng/g; lineární model bez nucení průchodu nulou.

Hlavní výsledky a diskuse

• LOQ: experimentálně stanovené LOQ splnily požadavky AOAC SMPR 2023.003; většina analyzovaných PFAS vykázala LOQ 0.25 ng/g (ppb), pouze 10:2 FTS měla LOQ 0.5 ng/g.
• Recovery a přesnost: průměrné recovery se typicky pohybovaly v rozmezí přibližně 90–110 % v závislosti na analyzovaném PFAS a úrovni spiku; opakovatelnost (RSD) byla obecně nízká, často pod 10 % a v mnoha případech řádově 1–6 %.
• Chromatografické rozlišení: dosaženo baseline rozlišení mezi lineárními a větvenými izomery PFOS a PFHxS; zabezpečena dvouminutová separace PFOS od potenciálních interferencí cholových kyselin, což zlepšilo selektivitu.
• Senzitivita: optimalizace podmínek výrazně zvýšila signál pro klíčové látky (PFOA, PFHxS, PFNA, PFOS).
• Validace: metoda splnila kritéria SMPR v oblasti přesnosti, recovery, repetability, ion-ratio, retenční doby a poměru signál/šum pro kvalifikační ion (S/N > 3, u některých analyzovaných látek požadováno S/N > 10 pro nastavení LOQ).

Přínosy a praktické využití metody

• Regulační uplatnění: metoda vhodná pro laboratoře provádějící monitorování PFAS v potravinách s vysokým obsahem tuku a pro ověřování souladu s požadavky standardů jako AOAC SMPR.
• Efektivita: jednoduchý a rychlý extrakční postup s krátkou chromatografickou analýzou (9 minut) umožňuje vyšší průchodnost vzorků při zachování citlivosti a spolehlivosti.
• Robustnost: použití isotopově značených interních standardů a matrix-matchované kalibrace minimalizuje vliv matricových efektů typických pro mastné matice.
• Selektivita: baseline rozlišení izomerů a eliminace interferencí zlepšují spolehlivost výsledků v komplexních tukových matricích.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření metodiky na další tukové potravinářské matice (masné výrobky, mléčné tuky) a validace mezilaboratorního typu pro zvýšení důvěryhodnosti dat.
• Implementace vyššího stupně automatizace extrakce a SPE kroků pro zvýšení throughputu a reprodukovatelnosti.
• Pokračující rozvoj standardů a isotopových analogů pro širší pokrytí PFAS rodin, zejména nově vznikajících sloučenin a prekurzorů.
• Integrace nativního vysokorozlišovacího MS a netarget přístupů pro screening neznámých PFAS a identifikaci prekurzorů.
• Zdokonalení metodiky LOQ/LOD a rozšíření validace na nižší koncentrace v souvislosti s možným zpřísňováním regulačních limitů.

Závěr

Studie demonstrovala, že kombinace rychlého acetonitrilového extrakčního postupu s WAX SPE, Nexera UHPLC a LCMS-8060NX triple quadrupole umožňuje kvantifikovat 30 PFAS v rybím oleji s požadovanou citlivostí a přesností podle AOAC SMPR 2023.003. Metoda poskytuje nízké LOQ (většinou 0.25 ng/g), konzistentní recovery a nízkou RSD, přičemž zajišťuje dobré chromatografické rozlišení a odstraňuje klíčové interferenční matricové vlivy. To činí postup vhodným pro rutinní kontrolní a regulační analýzy v oblastech potravinového dozoru.

Reference

1. AOAC SMPR 2023.003. Performance Requirements for the Determination of Per- and Polyfluoroalkyl Substances (PFAS) in Foods.
2. Shimadzu Scientific Instruments, Inc. Application note: Determination of 30 PFAS in Fish Oil by LC-MS/MS, Shimadzu LCMS-8060NX with Nexera UHPLC, First Edition September 2024.