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

Význam tématu

Per- a polyfluorované látky (PFAS) představují skupinu vysoce perzistentních antropogenních sloučenin s významnými toxikologickými a environmentálními riziky. Monitorování jejich přítomnosti v potravinách pro zvířata je důležité z hlediska ochrany zdraví zvířat i prevence přenosu do potravinového řetězce lidí. Spolehlivá, citlivá a validovaná analytická metoda umožňuje laboratorní screening, dodržování regulačních požadavků a řízení rizik v potravinářském průmyslu.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo vyvinout a jednou laboratorou validovat kvantitativní analytickou metodu pro současné stanovení 30 PFAS v matrici granule pro psy. Metoda kombinuje jednoduchou a rychlou extrakci pomocí QuEChERS, následnou očistu WAX SPE a analýzu UHPLC v kombinaci s triple kvadrupolovým hmotnostním spektrometrem (LC-MS/MS). Validace byla porovnávána s požadavky AOAC SMPR 2023.003.

Použitá metodika a instrumentace

Metodický postup (stručně):

• Vzorek: komerční suché krmivo pro psy, mletí s použitím suchého ledu a skladování při zamražení.
• Testovací porce: 2 g; spikování 30 nativními PFAS a 16 izotopicky značenými interními standardy.
• Extrahování: přídavek 10 mL vody + 10 mL acetonitrilu, krátké promíchání, použití QuEChERS balíčku, centrifugace.
• Očista: 5× ředění acetonitrilové vrstvy vodou bez PFAS, průchod přes WAX SPE kartu, eluace v zásaditém methanolu, následné okyselení formiovou kyselinou.
• Chromatografie: Shimadzu Nexera UHPLC, separace všech analyzovaných látek do 9 minut, optimalizace pro oddělení PFOS od cholových kyselin a baseline rozlišení lineárních a větvených izomerů.
• Detekce: Shimadzu LCMS-8060NX, zahřátá ESI ionizace v negativním režimu, kvantitativní analýza v MRM režimu s kvantifikačními a kvalifikačními přechody a přiřazenými 13C izotopickými standardy.

Použitá instrumentace (přehled):

• UHPLC: Shimadzu Nexera (rychlá separace do 9 minut).
• MS/MS: Shimadzu LCMS-8060NX Triple Quadrupole s heated-ESI, provoz v negativním ionizačním módu.
• SPE: WAX (weak anion exchange) pro cílenou očistu PFAS z acetonitrilového extraktu.
• QuEChERS balíčky pro inicialní rychlou extrakci/matricovou deproteinaci a soliaci.

Hlavní výsledky a diskuse

Výsledky validace ukazují, že metoda splňuje požadavky AOAC SMPR 2023.003 pro všech 30 sledovaných PFAS:

• Limit kvantifikace (LOQ): experimentálně stanovený LOQ pro jednotlivé analyty byl typicky 0,5 ng/g (ppb), což odpovídá požadavkům SMPR; u vybraných látek (např. PFBA, PFPeA, PFOSA) byla LOQ nastavena na nejnižší koncentraci zajišťující požadovanou přesnost a poměr signálu/šumu.
• Lineární kalibrace: matričně sladěné kalibrační křivky v rozmezí 0,25–25 ng/g (šesti bodů) s dobrými výsledky přesnosti (%accuracy ~93–106 % pro vybrané příklady) a rezidui ±25 %.
• Přesnost a opakovatelnost: recovery většiny sloučenin se pohybovala přibližně mezi 90–110 % a relativní standardní odchylky (RSD) obvykle nízké (často pod 10 %), v tabulce validace jsou uvedeny podrobnější hodnoty podle spikovaných koncentrací 0,5; 5; 25 ng/g.
• Chromatografické nároky: dosaženo baseline rozlišení mezi lineárními a větvenými izomery PFOS a PFHxS a separace PFOS od potenciálních interferencí cholových kyselin (2min rozdíl mezi retenčními časy), celkové oddělení všech 30 analyzovaných látek do 9 minut.
• Optimalizace: prověřeno 1984 nastavení přístroje a 6 kombinací kolona/gradient za účelem zlepšení tvaru píků a signál/šum zejména pro PFOA, PFHxS, PFNA a PFOS.

Diskuse shrnuje, že kombinace QuEChERS + WAX SPE + izotopické ředění poskytuje robustní eliminaci matrix efektů a přesnou kvantifikaci. Použití matričně extrahovaných kalibrantů a izotopických interních standardů minimalizuje systematické chyby způsobené potravinovou matricí.

Přínosy a praktické využití metody

Praktické přínosy metody:

• Rychlá a relativně jednoduchá příprava vzorku (QuEChERS workflow) vhodná pro rutinní laboratoře se středním až vysokým throughputem.
• LOQ na úrovni 0,5 ng/g umožňuje detekovat nízké koncentrace relevantní z hlediska regulačních požadavků a rizikové analýzy.
• Vysoká přesnost a opakovatelnost vhodná pro oficiální monitoring, interní kontroly kvality a doplňující studie expozice.
• Rozpoznání a oddělení izomerů PFAS a schopnost minimalizovat interferující biologické látky (např. cholové kyseliny) zvyšují spolehlivost výsledků.

Budoucí trendy a možnosti využití

Navržené směry dalšího rozvoje a uplatnění:

• Rozšíření metody na další druhy potravinových matic (konzervy, mokré krmivo, suroviny) a na environmentální vzorky s úpravou přípravy vzorku.
• Snížení LOQ využitím vyšší citlivosti nebo koncentrace eluátů pro sledování ještě nižších expozičních hladin.
• Implementace plně automatizovaných extrakčních a SPE kroků ke zvýšení průchodnosti a konzistence výsledků.
• Integrace HRMS (high-resolution MS) pro neselektivní screenování neznámých PFAS a neznámých metabolitů spolu s cíleným LC-MS/MS.
• Zavedení přísnějších kontrol PFAS‑free laboratorního vybavení a spotřebního materiálu, aby se minimalizovaly kontaminace pozadí.

Závěr

Studie prokázala, že kombinace QuEChERS extrakce, WAX SPE očisty a analýzy UHPLC–LCMS-8060NX poskytuje robustní, citlivou a reprodukovatelnou metodu pro stanovení 30 PFAS v suchém krmivu pro psy. Experimentálně stanovené LOQ, recoveries a opakovatelnost splňují kritéria AOAC SMPR 2023.003. Metoda je vhodná pro rutinní monitoring a podporuje regulaci a kontrolu kvality v potravinářském sektoru pro domácí mazlíčky.

Reference

1. AOAC SMPR 2023.003