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

Význam tématu

Per- a polyfluorované látky (PFAS) představují skupinu perzistentních antropogenních sloučenin s širokým průmyslovým i spotřebitelským využitím. Jejich přítomnost v potravinách může vést k expozici populace a má potenciální zdravotní dopady, proto je nutná spolehlivá analytika s nízkými meznými hodnotami detekce a kvantifikace. Validované metody pro sledování PFAS v potravinových matricích jsou klíčové pro dodržení regulačních požadavků a pro posuzování rizik.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo vyvinout a jednou laboratoří ověřit kvantitativní LC‑MS/MS metodu pro stanovení 30 vybraných PFAS v rostlinném proteinovém prášku v souladu s kritérii AOAC SMPR 2023.003. Studie kombinovala rychlou extrakční proceduru QuEChERS s následnou očistou WAX SPE, izotopovou ředicí kvantifikací a separací pomocí UHPLC Nexera s detekcí na triple kvadrupolu Shimadzu LCMS‑8060NX.

Použitá metodika a instrumentace

Klíčové kroky vzorkování a extrakce:

• Vzorek: 10 g porce proteinového prášku (organický, rostlinný).
• Spikování: standardní smíšenina 30 PFAS + 16 izotopicky značených interních standardů; čtyři úrovně spiků v trojím provedení.
• Extraktor: přidání 10 mL vody a 10 mL acetonitrilu, protřepání 1 min, přidání QuEChERS balíčku, opět protřepání, centrifugace 5 min při 4000 rpm.
• Očista: přenesení acetonitrilové fáze, 13× zředění PFAS‑free vodou, průchod přes WAX SPE kartu, eluace zásaditým methanolem.
• Koncetrace: vysušení extraktu a rehydratace v 0.4 mL směsi methanol–voda pro zlepšení citlivosti; objem vstřiku upraven dle požadované citlivosti.

Chromatografie a hmotnostní spektrometrie:

• UHPLC: Shimadzu Nexera, separace všech analyzovaných PFAS dosažena během 9 minut.
• MS/MS: Shimadzu LCMS‑8060NX s heated electrospray ionizací v negativním režimu; metoda využívá MRM přechody s kvantifikačním a kvalifikačním iontem pro každý analyzát.
• Optimalizace: testováno 1984 nastavení přístroje a 6 kombinací kolon/gradientů pro optimalizaci tvaru píků, rozlišení a S/N zejména pro PFOA, PFHxS, PFNA a PFOS.
• Kvantifikace: izotopová ředicí kalibrace v matrix‑matched standardech, lineární model bez nucení přes nulu; rezidua ±25 %.

Hlavní výsledky a diskuse

Výkonnost metody:

• Metoda dosáhla akceptovatelných návratností a přesnosti podle AOAC SMPR 2023.003 pro všech 30 PFAS zkoumaných v proteinovém prášku.
• Experimentálně stanovené LOQ se pohybovaly převážně na úrovni 0.055 ng/g (ppb), pro řadu dlouhořetězcových a sulfonátových látek byly dosaženy LOQ 0.0055 ng/g; některé sloučeniny měly vyšší LOQ (např. 0.55 ng/g) v závislosti na chování v matrici.
• Přesnost (recovery) většinou v rozmezí přibližně 85–115 %; opakovatelnost (RSD) byla typicky nízká, často pod 10 % pro spikované úrovně nad LOQ, přičemž některé nízké spiky vykázaly vyšší RSD, ale stále v souladu s požadavky SMPR.
• Metoda splnila kritéria týkající se retenční doby, ion‑ratio (±30 %) a signálu kvalifikačního iontu (S/N > 3; pro některé analyty byla nastavena i S/N > 10).
• Chromatografické rozlišení: dosaženo baseline rozlišení mezi lineárními a rozvětvenými izomery PFOS a oddělení PFOS od potenciálních interferencí cholových kyselin, což eliminuje falešně pozitivní signály.

Další poznatky:

• Matrix‑matched extrakce standardů a použití izotopově značených interních standardů minimalizuje systematické chyby způsobené matrice.
• Pečlivá optimalizace parametrů vedla k výraznému zvýšení citlivosti u klíčových cílových látek (PFOA, PFHxS, PFNA, PFOS).

Přínosy a praktické využití metody

Praktické výhody:

• Rychlá a relativně jednoduchá extrakce pomocí QuEChERS v kombinaci s WAX SPE snižuje čas a spotřebu rozpouštědel ve srovnání s tradičními technikami.
• Krátký chromatografický běh (9 minut) umožňuje vysokou průchodnost vzorků v rutinních laboratořích.
• Metoda je vhodná pro laboratorní monitoring PFAS v potravinách, ověření shody s regulačními limity a pro interní kontrolu jakosti surovin (proteinové prášky, funkční potraviny).
• Izotopová ředicí kvantifikace zvyšuje robustnost vůči matričním interferencím a zlepšuje přesnost výsledků.

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozšíření a vylepšení metody:

• Adaptace metody na další potravinové a environmentální matice (mléčné produkty, nápoje, půda) s úpravou extrakce a očisty.
• Integrace HRMS (high‑resolution MS) pro nontarget screening a identifikaci neznámých PFAS a souvisejících transformovaných produktů.
• Automatizace extrakčního a SPE kroku pro zvýšení reproducibility a průchodnosti v komerčních laboratořích.
• Vývoj standardů a kalibračních směsí, které lépe pokrývají rozvětvené izomery a méně běžné PFAS sloučeniny.
• Snížení LOQ další optimalizací vstřikovacích objemů, koncentrace extraktů a zlepšením ionizačních podmínek.

Závěr

Studie prokázala, že kombinace QuEChERS extrakce, WAX SPE a LCMS‑8060NX poskytuje robustní, citlivou a validovanou metodu pro současné stanovení 30 PFAS v proteinových prášcích v souladu s požadavky AOAC SMPR 2023.003. Metoda dosahuje nízkých LOQ, dobrých návratností a opakovatelnosti a nabízí rychlý analytický režim vhodný pro rutinní kontrolu potravinové bezpečnosti.

Reference

• AOAC SMPR 2023.003