Applying ‘MRM Spectrum Mode’ and Library Searching for Enhanced Reporting Confidence in Routine Pesticide Residue Analysis

Význam tématu

Analýza reziduí pesticidů v potravinách je klíčová pro ochranu veřejného zdraví a splnění regulatorních požadavků. Minimalizace falešně pozitivních i falešně negativních výsledků zvyšuje důvěru v reportovaná data a snižuje náklady spojené s opakovanými analýzami a stížnostmi.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout a ověřit metodu „MRM Spectrum Mode“, která monitoruje 6–10 fragmentních iontů na jednu cílovou látku, a to pro 193 pesticidů v rámci jediné 15minutové LC–MS/MS analýzy (1 291 MRM přechodů). Metoda byla srovnána s konvenčním přístupem využívajícím pouze 2 MRM přechody na pesticid (386 přechodů celkem). Výkon obou postupů byl hodnocen v různých potravinových matricích (kurkuma, švestka, máta, celer, třešeň, limetka, dýně, rajče, brambor).

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky byly extrahovány metodou QuEChERS a přímým vstřikem do chromatografu po automatické injekci vody pro zlepšení tvarů raně eluujících píků. Použito UHPLC Nexera s analytickou kolonou HSS T3 (100 × 2,1 mm, 1,7 μm) při 40 °C a toku 0,4 mL/min. Mobilní fáze tvořil roztok amonné soli s formiátovou kyselinou ve vodě a metanolu podle gradientu. Analýzu prováděl trojnásobný kvadrupól LCMS-8060 s ESI pozitivním i negativním režimem, doba sběru 3 ms na přechod, přepínání polarity 5 ms. K optimalizaci přechodů a vyhodnocení dat bylo použito softwarové balíku LabSolutions Insight v3.0.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda s 1 291 MRM přechody zachovala limity detekce, linearitu (R²>0,999) a reprodukovatelnost (<3 % RSD) srovnatelnou s konvenčním přístupem. V nejhustším časovém okně se v jediném okamžiku zaznamenalo až 151 současných přechodů bez ztráty citlivosti. Kalibrační křivky pro příklad karbendazimu prokázaly lineární odezvy v oblasti 0,010–0,200 mg/kg a všechny fragmenty vykazovaly S/N >10 i při 0,010 mg/kg. Library searching poskytlo vysoké podobnostní skóre (>98) napříč matriceemi. Pomocí produktových spekter MRM bylo možné rozlišit strukturální izomery (desmedipham versus phenmedipham) a potvrdit identitu v kořeněných matriceích se skóre až 100.

Přínosy a praktické využití metody

• Vyšší selektivita a jistota identifikace s využitím částečně překrývajících se MRM spekter.
• Snížení falešně pozitivních a falešně negativních výsledků ve vysoce náročných maticích.
• Zefektivnění nastavení metody pomocí rozsáhlé databáze pesticidů (750 sloučenin, přes 6 000 přechodů).
• Bez nutnosti triggerů díky krátkým dobám sběru a automatickému sběru všech přechodů.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření spektrálních knihoven o nové pesticidy a metabolity.
• Integrace s vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrií pro neznámé analyty.
• Automatizace hodnocení výsledků pomocí strojového učení a statistických nástrojů.
• Aplikace přístupu na další třídy kontaminantů v potravinách a životním prostředí.

Závěr

Strategie MRM Spectrum Mode umožňuje vysoce průkaznou multireziduální analýzu pesticidů srovnatelnou kvantitou i kvalitou dat s konvenčním přístupem, přičemž výrazně zvyšuje spolehlivost identifikace a splňuje požadavky EU SANTE/11945/2015 i neformální kritéria důvěryhodnosti výsledků.

Reference

1. European Commission SANTE/11945/2015 Guidance document on analytical quality control and method validation procedures for pesticides residues analysis in food and feed.
2. Schürmann A. et al. False-positive LC–MS/MS confirmation of sebuthylazine residues using identification points system. Rapid Commun Mass Spectrom. 2009;23(8):1196–1200.
3. Kaufmann A. et al. Are LC/ESI tandem quadrupole fragmentation ratios unequivocal confirmation criteria? Rapid Commun Mass Spectrom. 2009;23(7):985–998.
4. Pozo Ó. et al. Confirmation of organic micropollutants detected in environmental samples by LC–MS/MS: achievements and pitfalls. Trends Anal Chem. 2006;25(10):1030–1042.