Non-targeted Screening and Accurate Mass Confirmation of 510 Pesticides on the High Resolution Exactive Benchtop LC/MS Orbitrap Mass Spectrometer

Význam tématu

Detekce reziduí pesticidů v potravinách je klíčová pro ochranu zdraví spotřebitelů a dodržování mezinárodních předpisů. S rostoucími objemy zemědělského obchodu a zpřísňováním limitů zbytků se zvyšuje poptávka po rychlých, citlivých a ekonomicky efektivních metodách, které umožní vysokopropustné neprofilované i cílené screeningové analýzy stovek sloučenin najednou.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo ověřit možnost současného netargetovaného i cíleného screeningu 510 pesticidů na úrovni jednotek ppb během 12minutové LC analýzy. Autoři demonstrovali vysoké rozlišení, přesnost a robustnost platformy U-HPLC/Exactive Orbitrap pro rutinní kontrolu zbytků pesticidů pod výchozím limitem 0,01 mg/kg (10 ppb) dle legislativ EU a Japonska.

Použitá instrumentace

• Benchtop Orbitrap LC/MS: Thermo Scientific Exactive s vysokým rozlišením až 100 000 FWHM
• UHPLC systém: Thermo Scientific Accela
• Autosampler: CTC Analytics PAL
• Kolona: Thermo Scientific Hypersil GOLD aQ C18 (100 mm × 2,1 mm, 1,9 µm)
• Software pro akvizici: Xcalibur; pro zpracování dat: Thermo Scientific Pathfinder

Použitá metodika

Vzorky obsahující 510 standardních pesticidů byly připraveny v koncentracích 1–250 ppb v 50:50 acetonitril/voda. Pro extrakci ze špenátové matrice byl aplikován modifikovaný protokol QuEChERS (Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged, Safe) s interním standardem Malathion-D6. Chromatografie probíhala gradientem (mobilní fáze A: voda s 0,1 % kyseliny mravenčí a 4 mM formiátu amonného; B: methanol s 0,1 % kyseliny mravenčí a 4 mM formiátu amonného) při průtoku 300 µL/min. Skenování v režimu full scan pozitivní/negativní ionizace pokrývalo rozsah m/z 100–1500, rozlišení 50 000, AGC target 1e6 a ESI zdrojové podmínky optimalizované pro vysokou citlivost.

Hlavní výsledky a diskuse

Analýza standardní směsi 510 pesticidů byla dokončena za 12 minut s LOQ pro 499 sloučenin ≤10 ppb a lineárními kalibracemi (R2 >0,99) v rozmezí 1–250 ppb. Orbitrap MS spolehlivě rozlišil isobarické pesticidy (např. atrazin vs. cymoxanil) díky vysokému rozlišení. Ve škálovaném extraktu špenátu byly dosaženy LOD i LOQ <1 ppb pro vybraných 50 reprezentantů, což potvrzuje vhodnost metody pro analýzu složitých potravinových vzorků. Dynamický rozsah 3–4 řády a rychlé přepínání polarity umožnilo současné stanovení stopových sloučenin v přítomnosti rušivých matric.

Přínosy a praktické využití metody

Platforma U-HPLC s Exactive Orbitrap MS nabízí:

• Vysokou propustnost až stovek pesticidů najednou bez nutnosti optimalizace parametrů pro každou sloučeninu
• Precizní potvrzení identity díky vysoké přesnosti hmotnosti (<5 ppm)
• Robustní screening a kwantifikaci pod legislativními limity
• Možnost netargetovaného vyhledávání neznámých kontaminantů

Budoucí trendy a možnosti využití

Další vývoj může směřovat k automatizovaným workflow s rozsáhlými HRMS knihovnami, pokročilým datovým analýzám (chemometrics, nelineární filtrace signálu) a integraci s vysoce propustnými robotizovanými přípravami vzorků. Kombinace Orbitrap technologie s iontovou mobilitou nabídne v budoucnu ještě lepší rozlišení složitých matric a neznámých příměsí.

Závěr

Studie prokázala, že kombinace U-HPLC a vysokorozlišovacího Orbitrap MS (Exactive) umožňuje rychlý, citlivý a spolehlivý screening 510 pesticidů v potravinách do 12 minut. Metoda splňuje požadavky legislativ EU a Japonska, nabízí vysokou flexibilitu pro cílené i netargetované analýzy a je vhodná pro rutinní kontroly v laboratořích zaměřených na bezpečnost potravin.

Reference

• EPA. Food Quality Protection Act (FQPA) Achievements, 2007.
• National Standard GB 2763-2005. Maximum residue limits for pesticides in food, China.
• MHLW Japan. Positive List System for agricultural chemicals, 2006.
• Regulation (EC) No. 396/2005. EU pesticide MRL harmonization, 2008.
• AOAC Official Method 2007.01. QuEChERS extraction and GC/MS, LC/MS/MS.
• Thermo Scientific. High Resolution and Precise Mass Accuracy in Complex Matrices, App. Note 30163, 2008.
• Thermo Scientific. Exactive Orbitrap Mass Spectrometer, App. Note 30162, 2008.
• EPA. Method Detection Limit (MDL) procedure, 40 CFR Part 136, App. B.