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

Význam tématu

Per- a polyfluorované látky (PFAS) jsou perzistentní antropogenní látky s širokým použitím v průmyslu i spotřebním zboží. Kvůli své stabilitě, bioakumulaci a prokázaným negativním zdravotním účinkům je nezbytné mít citlivé, reprodukovatelné a validačně prověřené analytické metody pro stanovení nízkých koncentrací PFAS v potravinových matricích. Metody splňující kritéria SMPR umožňují spolehlivé sledování kontaminace, podporují plnění regulačních požadavků a zlepšují bezpečnost potravin.

Cíle a přehled studie

Cílem popsané jednonohé laboratorní studie bylo vyvinout a validovat rychlý analytický postup pro kvantitativní stanovení 30 PFAS v hovězích vnitřnostech (ledviny) tak, aby metoda splňovala požadavky AOAC SMPR 2023.003. Studie zahrnovala optimalizaci extrakce, SPE čisticího kroku, chromatografie a hmotnostně spektrometrických podmínek a ověření přesnosti, opakovatelnosti a meze kvantifikace (LOQ) pomocí izotopové ředicí kvantifikace a matricově vázaných kalibračních standardů.

Použitá instrumentace

Seznam hlavních přístrojů a komponent použitých ve studii:

• UHPLC Shimadzu Nexera
• Triple kvadrupólový hmotnostní spektrometr Shimadzu LCMS‑8060NX s ohřevem HESI ionizátoru, negativní režim
• WAX (weak anion exchange) SPE kazety pro částečné vyčištění extraktů
• Laboratorní vybavení: mrazicí mlecí zařízení s suchým ledem, centrifuga 4000 rpm, vortex

Pro optimalizaci bylo testováno 1984 nastavení přístroje a 6 kombinací kolon a gradientů, aby se dosáhlo nejlepšího poměru signál/šum a separace cílových složek v krátkém čase.

Použitá metodika

Hlavní postup kroků analýzy:

• Příprava vzorku: lokálně zakoupené hovězí ledviny byly nakrájeny, zamraženy a rozemlety za suchého ledu, poté přechovány v mrazáku.
• Testovací portion: 10 g homogenátu, spike v trojici na pěti koncentracích (0.2, 0.4, 1, 4, 10 ng/g pro kvantitaci; kalibrace matrix‑matched se standardními koncentracemi 0.1–15 ng/g).
• Extrahování: do 10 g vzorku přidáno 10 mL acetonitrilu, vortex 1 min, centrifuga 5 min/4000 rpm; acetonitrilová fáze byla odebrána a naředit pětinásobně PFAS‑free vodou.
• SPE: extrakt prošel WAX kazetou; eluce PFAS základitou methanol‑vodní směsí.
• Chromatografie: UHPLC běželo se zvoleným gradientem, celková doba separace 9 minut; metoda zajišťuje rozlišení potenciálních interferencí (např. cholové kyseliny) a baseline separaci větvených a lineárních izomerů.
• MS/MS: LCMS‑8060NX, HESI negativní režim, MRM přechody pro každou látku, izotopově značené interní standardy (převážně přesné 13C analogy) použitá pro izotopovou ředicí kvantifikaci.

Chromatografie byla upravena tak, aby zejména PFOA, PFHxS, PFNA a PFOS měly optimalizovaný signál/šum a aby PFOA i PFOS byly odděleny od suspektních interferencí.

Hlavní výsledky a diskuse

Validace ukázala, že metoda splňuje požadavky AOAC SMPR 2023.003:

• LOQ: experimentálně stanovené mezní hodnoty kvantifikace pro soubor 30 PFAS odpovídaly požadavkům SMPR; v prezentovaných datech je pro většinu analyzovaných látek experimentální LOQ uvedeno 0.2 ng/g (ppb).
• Přesnost a recovery: průměrné procentuální recoveries většiny analyzátů se pohybovaly přibližně v rozmezí ~90–120 %, v závislosti na koncentraci spike. Mnohé sloučeniny vykázaly recoveries kolem 95–110 %, což je v rámci požadavků SMPR.
• Opakovatelnost: relativní směrodatné odchylky (RSD) byly obecně nízké a většinou splňovaly kritéria opakovatelnosti SMPR; typicky byly RSD hodnoty pod 15 % pro většinu úrovní spike.
• Separace a specificity: metodika zajišťuje baseline separaci většiny cílových PFAS a odlišení větvených a lineárních izomerů (např. PFOS), včetně dostatečného oddělení od cholových kyselin, které by mohly interferovat s některými sledovanými přechody.
• Senzitivita: optimalizace vedla ke zlepšení citlivosti zejména u PFOA, PFHxS, PFNA a PFOS, což jsou často monitorované a regulované látky.

Celkově data ukazují, že metoda je robustní pro kvantifikaci velmi nízkých hladin PFAS v offal matrici a výkony byly dosaženy opakovatelně napříč testovanými koncentracemi.

Přínosy a praktické využití metody

Metodika přináší několik praktických výhod pro analytické laboratoře:

• Komplexní panel 30 PFAS umožňuje široké spektrum monitoringu kontaminace potravin.
• Krátký analytický běh (9 minut) zvyšuje laboratorní propustnost a efektivitu práce.
• Relativně jednoduchá a rychlá extrakce (ACN + WAX SPE) nabízí rovnováhu mezi čistotou extraktu a časovou efektivitou.
• Izotopová ředicí kvantifikace v kombinaci s matrix‑matched kalibrací minimalizuje vliv matrice a zlepšuje přesnost výsledků.
• Metoda je vhodná pro rutinní kontrolu potravin, studií expozice i pro potřeby regulace a sledování shody s limity.

Budoucí trendy a možnosti využití

Možné směry dalšího rozvoje a uplatnění metody:

• Rozšíření analytických panelů o nově identifikované PFAS nebo jejich prekurzory a degradanty.
• Přechod nebo doplnění metodiky o vysokorozlišovací (HR) MS pro neznámé nebo vzácné PFAS, strukturovou identifikaci a neznámé interferenty.
• Automatizace přípravy vzorků a miniaturizace extrakčních kroků pro zvýšení throughputu a snížení spotřeby rozpouštědel.
• Mezilaboratorní ověření a standardizace protokolu pro širší přijetí jako norma v potravinářském testování.
• Implementace řízení kvality zahrnující pravidelné kontrolní vzorky, blanky a sledování iontových poměrů pro zajištění kontinuální spolehlivosti výsledků.

Závěr

Studie prokázala, že kombinace jednoduché extrakce acetonitrilem, WAX SPE čisticího kroku, rychlé UHPLC separace a citlivého MS/MS na LCMS‑8060NX umožňuje spolehlivé kvantifikování 30 PFAS v hovězích vnitřnostech za podmínek odpovídajících AOAC SMPR 2023.003. Metoda je robustní, citlivá (LOQ ≈ 0.2 ng/g), reprodukovatelná a vhodná pro rutinní monitorování PFAS v potravinách a výzkumných aplikacích.

Reference

• AOAC SMPR 2023.003