Determination of 366 Pesticides in Cocoa Liquor

Význam tématu

Analýza reziduí pesticidů v kakaové hmotě je klíčová pro bezpečnost potravin, dodržování legislativních limitů a zajištění kvality kakaových výrobků. Kakaová hmota představuje složitý analytický matrice s vysokým obsahem lipidů, pigmentů a dalších koextraktů, které výrazně zhoršují citlivost a robustnost běžných reziduálních metod. Vypracované postupy, které účinně redukují tyto matricové interferující složky, jsou proto nezbytné pro spolehlivé sledování stovek pesticidů současně.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem bylo vyvinout a optimalizovat univerzální workflow pro kvantitativní stanovení širokého spektra pesticidů v kakaové hmotě kombinací čistícího postupu s passtrough cartridgem Agilent Captiva EMR-GPD a instalační detekce GC/MS/MS a LC/MS/MS. Metoda má pokrýt co nejširší chemickou variabilitu pesticidů — celkem 366 cílových látek (76 vhodných pro GC, 308 pro LC, 18 společných) — a zajistit vysokou přesnost, přesnost a odolnost vůči matricovým efektům potřebným pro rutinní laboratoře a sledování MRL.

Použitá metodika

Postup vzorkování a přípravy:

• Vzorek: kakaová hmota (1,5 g) extrahována metodou QuEChERS AOAC (Agilent Bond Elut QuEChERS AOAC kit).
• Extrahce: přidání vody (0,1 % kyselina mravenčí), acetonitril s 1 % octovou kyselinou, AOAC sůl, homogenizace a centrifugace.
• Čištění: passtrough převod 3 mL ředěného extraktu přes Captiva EMR-GPD 6 mL cartridge; sorbent kombinuje Carbon S (pigmenty), PSA (mastné kyseliny) a EC‑C18 (hydrofobní koextrakty) pro selektivní odstranění matice.
• Post‑cleanup: sušení eluátu pomocí anhydr. MgSO4, přímé použití aliquoty pro GC/MS/MS a 5× ředění vodou pro LC/MS/MS.

Řízení akvizice a kalibrace:

• Akvizice v dynamickém MRM (dMRM) pro maximální citlivost a selektivitu.
• Matricově matching kalibrace: rozsahy 2,5–100 ng/mL (GC) a 0,5–50 ng/mL (LC).
• Výběr optimalizovaných MRM/dMRM přechodů využívá Agilent P&EP MRM databázi pro GC a publikované LC přechody (Zou et al.) pro LC.

Použitá instrumentace

Hlavní analytické přístroje a spotřební materiál:

• GC: Agilent 8890 GC s kolonkou HP-5Q (30 m × 0,25 mm, 0,25 µm).
• GC/MS/MS: Agilent 7010D triple quadrupole s dMRM, nastavení zdroj/transfer 280 °C, quad 150 °C, helium nosný plyn.
• LC: Agilent 1290 Infinity III UHPLC s kolonkou ZORBAX RRHD Eclipse Plus C18 (2.1 × 150 mm, 1.8 µm).
• LC/MS/MS: Agilent 6475 triple quadrupole s dMRM, typické podmínky proudu a pufrů (5 mM ammonium formiát + 0,1 % formiová kyselina v mobilní fázi).
• Spotřební a přípravná výbava: Agilent Captiva EMR‑GPD 6 mL cartridge, Agilent Bond Elut QuEChERS AOAC kit, EMR‑Lipid polish pouches, MgSO4, homogenizátory, PPM‑48 pozitivní tlakový manifold, Geno/Grinder, centrifugy, vortexer.

Hlavní výsledky a diskuse

Výkonnost metody:

• Pokrytí: celkem 366 unikátních pesticidů (76 GC‑amenable, 308 LC‑amenable, 18 analyzovaných oběma technikami).
• Linearita: všechny analyty splnily požadavek R2 ≥ 0,99 v příslušném kalibračním rozsahu; u 18 společných látek byly hodnoty R2 pro GC i LC porovnatelné.
• Přesnost a přesnost: více než 92 % cílových látek vykázalo recovery v rozmezí 70–120 %; relativní směrodatné odchylky (RSD) byly u všech analyzovaných pesticidů < 20 % (6 replikátní analýzy).
• Citlivost: příklady ukázaly, že některé látky vykazují vyšší citlivost na LC (např. triazophos v tomto případě), jiné lépe na GC (např. chlorpyrifos), což potvrzuje výhodu kombinovaného přístupu.

Diskuse o matričních vlivech:

• Captiva EMR‑GPD významně redukuje pigmenty, lipidy a hydrofobní koextrakty, což snižuje matricové efekty, kontaminaci detektoru a zvyšuje intervaly mezi údržbami.
• Výběr MRM přechodů optimalizovaných pro danou matrici (matrix‑optimized MRM) dále zlepšuje kvantitativní spolehlivost v komplexní matrici kakaové hmoty.

Přínosy a praktické využití metody

Praktické přínosy:

• Komplexní řešení pro rutinní laboratoře zabývající se kontrolou pesticidů v kakaových produktech a jiných lipid‑bohatých matricích.
• Vysoká míra pokrytí chemických tříd pesticidů díky kombinaci GC/MS/MS a LC/MS/MS, minimalizace falešně‑negativních výsledků.
• Snížení údržby přístrojů a zlepšení dlouhodobé spolehlivosti díky efektivnímu odvádění matice při passtrough cleanupu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Možnosti rozvoje a adaptace:

• Rozšíření databází MRM a automatizace výběru matrix‑optimized přechodů pro zrychlení vývoje metod v odlišných matricích.
• Integrace vyspělé datové analýzy a řízení kvality pro rychlé vyhodnocení velkých sad analyzovaných látek a zajištění souladu s MRL.
• Aplikace podobného workflow na další náročné potravinářské matrixy (čokoláda, sušené ovoce, ořechy) s úpravou extrakčních kroků a kalibrací.

Závěr

Prezentovaný postup kombinuje QuEChERS AOAC extrakci s Captiva EMR‑GPD passtrough čištěním a dvojí analytickou detekci (GC/MS/MS + LC/MS/MS) a prokazuje vysokou účinnost při stanovení 366 pesticidů v kakaové hmotě. Metoda dosahuje vynikající linearity, přesnosti a reprodukovatelnosti, současně snižuje matricové interference a zvyšuje provozní robustnost analytických systémů. Kombinace technik je nezbytná pro úplné pokrytí chemické variability pesticidů a zajištění spolehlivých výsledků pro regulatorní a kontrolní účely.

Reference

1. Chaudhary V., Mongia G., Drake M. Approaches to Determine the Flavor and Flavor Chemistry of Cocoa Beans and Cocoa Liquor. Food Science. (publikace dostupná online).
2. SANTE/11312/2021. Analytical Quality Control and Method Validation Procedures for Pesticide Residues Analysis in Food and Feed. Dokument EU (pracovní dokument SANTE k metodám a Q/C pro pesticidy).
3. The Agilent MassHunter Pesticide and Environmental Pollutants MRM Database (P&EP 4.0). G9250AA. Agilent Technologies (MRM databáze pro GC/MS/MS).
4. Zou A.; et al. Comprehensive LC/MS/MS Workflow of Pesticide Residues in Food Using the Agilent 6470 Triple Quadrupole LC/MS System. Agilent Technologies application note, publication 5994-2370EN, 2020.