QuEChERS extracted pesticide quantitation by LCMS QTOF using HRAM at high data acquisition speed

Význam tématu

Pesticidní rezidua v potravinách představují významné riziko pro veřejné zdraví a jejich monitoring je klíčový v rámci regulačních programů. Nastavené maximální reziduumní limity (MRL) v potravinářských produktech v EU vyžadují spolehlivé, citlivé a rychlé analytické postupy pro kvantifikaci stovek různých pesticidů. Kombinace extrakce metodou QuEChERS a analýzy vysokým rozlišením (HRAM) na QTOF přístrojích přináší vysokou průchodnost vzorků při zachování přísných kritérií dle SANTE/11813/2017.

Cíle a přehled studie

Analyzovaný dokument se zaměřuje na vývoj a validaci metody pro kvantifikaci 212 pesticidů ve vybraných potravinových matricích (avokádo, kakao, curry list, lněné semeno) extrahovaných standardním QuEChERS postupem. Cílem bylo splnit požadavky SANTE/11813/2017 na přesnost hmotnostního měření (≤5 ppm) a potvrzení identity pomocí dvou iontů s krátkým cyklem analýzy (<0,8 s), což umožňuje akvizici více než 10 datových bodů na chromatografický pík.

Použitá metodika a instrumentace

• Extrahování: konvenční QuEChERS, finální extrakt v acetonitrilu bez další ředicí úpravy.
• Kapalinová chromatografie: Shimadzu Nexera LC se sub-3 µm Raptor ARC18 kolonkou (100×2,1 mm, 2,7 µm), gradient MeOH/A voda s 2 mM formiátu amonného a 0,004 % kyseliny mravenčí.
• Hmotnostní spektrometrie: Shimadzu LCMS-9030 QTOF, režim MS + DIA-MS/MS, rozsah m/z 65–900, izolační šířka 20 Da, kolizní energie 0–30 V, celkový cyklus 0,773 s (1× MS1, 38× MS2).
• Datová akvizice: profilní režim pro MS1 (140–900 Da, 13 ms) a centroidní režim pro MS2 (20 ms každý sken).

Hlavní výsledky a diskuse

• Limit detekce a kvantifikace: metoda prokázala schopnost detekovat a kvantifikovat všechny cílové pesticidy při úrovni MRL 0,01 mg/kg.
• Kalibrace: pro 212 pesticidů byly vyhotoveny lineární či kvadratické kalibrační křivky s R²>0,99, rozsah 0,002–0,2 mg/kg, využity čtyři deuteriované interní standardy.
• Potvrzení identity: měření dvou fragmentačních iontů s přesností ≤5 ppm (pro m/z<200 ≤1 mDa), iontové poměry se vyhodnocují indikativně, odchylky nad 30 % vyžadují kontrolu.
• Datová hustota: cyklus <0,8 s zabezpečuje >10 měřených bodů na šířku píku (0,10–0,15 min), což zvyšuje spolehlivost integrace.

Přínosy a praktické využití metody

• Vysoká průchodnost a robustnost pro rutinní analýzu ve výzkumu i QA/QC laboratořích.
• Schopnost provádět současně cílené i necílené (non-target) sledování pesticidů.
• Vyhovuje legislativním požadavkům EU, minimalizuje chybovost díky vysoké hmotnostní přesnosti.
• Redukce matričních efektů díky malým objemům injekce (2 µL) a optimalizované chromatografii.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření panelu sledovaných látek o nové pesticidy a jejich metabolity.
• Integrace non-target a suspect screening pro detekci neočekávaných kontaminantů.
• Využití strojového učení pro automatizovanou identifikaci fragmentů a zkrácení doby vyhodnocení.
• Další miniaturizace a zvýšení průtoků vzorků v online konfiguracích.

Závěr

Metoda kombinující QuEChERS extrakci s HRAM QTOF DIA-MS/MS významně zjednodušuje a zrychluje rutinní kvantifikaci více než 200 pesticidů v potravinářských matricích. Splňuje přísná kritéria SANTE/11813/2017 a nabízí vysokou spolehlivost, citlivost a datovou hustotu vhodnou pro náročné regulační aplikace.

Reference

• SANTE/11813/2017: Guidance document on analytical quality control and method validation procedures for pesticide residues analysis in food and feed.
• Barnes A., Williams S., Titman C., Loftus N.: QuEChERS extracted pesticide quantitation by LCMS QTOF using HRAM at high data acquisition speed, ASMS 2019.
• Shimadzu Corporation: Application note for Nexera LC and LCMS-9030 QTOF system.