Utilization of High Resolution LC-MS for Screening and Quantitative Analysis of Pesticides in Food Matrix using a Q Exactive Bench Top Orbitrap Platform

Význam tématu

Analýza pesticidů v potravinových matricích je klíčová pro zajištění bezpečnosti spotřebitelů a dodržování legislativních limitů. S rostoucí spotřebou pesticidů v zemědělství je nutné vyvinout citlivé a spolehlivé metody, které umožní rychlé zpracování velkého objemu vzorků s nízkými detekčními limity.

Cíle a přehled studie

Hlavním cílem studie bylo demonstrovat využití vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrie (HRAM) na platformě Q Exactive bench top Orbitrap pro simultánní kvantitativní analýzu a screening pesticidů v zeleninové matrici (zelené papriky). Studie porovnává cílené stanovení 60 analyzovaných látek s neomezeným screeningem neznámých signálů v jednom chromato­grafickém běhu.

Použitá metodika a instrumentace

Analytická procedura zahrnovala:

• Příprava vzorku: modifikovaná metoda QuEChERS pro extrakci z homogenizovaných vzorků zelených paprik (15 g) s acetonitrilem.
• Kapalinová chromatografie: Thermo Scientific Accela 1250 U-HPLC se sloupcem Hypersil GOLD aQ C18 (100 × 2,1 mm, 1,9 μm); mobilní fáze A (voda + 0,1 % kyseliny mravenčí, 10 mM formiátu amonného), fáze B (methanol + 0,1 % kyseliny mravenčí, 10 mM formiátu amonného); gradientní eluce 0–13 min, průtok 300 μL/min, teplota 40 °C, injekce 5 μL.
• Hmotnostní spektrometrie: TSQ Exactive Orbitrap s ESI v pozitivním módu; full scan MS (m/z 120–1 000) s rozlišením 75 000 a data dependent MS/MS s rozlišením 35 000; nastavení zdroje: napětí 3 800 V, teplota kapiláry 295 °C, ohřev plynu 295 °C.
• Softwarová analýza: Thermo Scientific ExactFinder pro kvantifikaci, potvrzení a screening; okno hmotnostní chyby ±5 ppm; izotopové rozpoznání a shoda s teoretickými vzorci.

Hlavní výsledky a diskuse

Všechny 60 cílených pesticidů vykázalo velmi dobrou linearitu (R2 > 0,995) v pracovním rozsahu od 0,01 do 0,1 ng/mL. Neprokázaly se významné matrixové interference ani potlačení signálu. Cílený screening potvrdil přítomnost všech analyzovaných látek a umožnil jejich kvantifikaci s vysokou reprodukovatelností a návratností. Neznámý screening odhalil další signály odpovídající pesticidům mimo cílený seznam, přičemž byl úspěšně identifikován například chlorpyrifos oxon na základě izotopového vzorce.

Přínosy a praktické využití metody

Implementace HRAM technologie na Orbitrapu přináší:

• Jednorázové pokrytí kvantifikace, potvrzení a screeningu v jednom běhu.
• Vyšší citlivost a selektivitu oproti tradičním triplekvadrupólům.
• Schopnost detekce a identifikace jak cílených, tak neznámých látek bez předchozí optimalizace MS/MS parametrů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj metod by mohl zahrnovat:

1. Rozšíření databází pro neznámý screening.
2. Integraci workflow pro vysokoprůtokové laboratoře a automatizaci datové analýzy.
3. Využití iontové mobility pro dodatečnou separaci izomerů.

Závěr

Q Exactive bench top Orbitrap v kombinaci s metodou QuEChERS a softwarem ExactFinder poskytuje vysoce výkonnou platformu pro rychlou a spolehlivou analýzu reziduí pesticidů v potravinových vzorcích. Spojení vysokého rozlišení, přesnosti hmotnosti a komplexního screeningu výrazně zvyšuje schopnost rychle odhalit jak známé, tak neznámé kontaminanty.

Reference

Yang C, Ghosh D, Wang J, Akervik K. Utilization of High Resolution LC-MS for Screening and Quantitative Analysis of Pesticides in Food Matrix using a Q Exactive Bench Top Orbitrap Platform. Thermo Fisher Scientific, San Jose, CA, USA; 2011.