Analýza pesticidů pomocí moderních analytických technik

22. 11. 2016

Sledování hladiny pesticidů - tedy látek užívaných k hubení nebo potlačení růstu rostlin a živočichů – se stalo nehynoucím trendem a středem zájmu center ochrany životního prostředí a zemědělských, hygienických či potravinářských laboratoří. S nástupem dosažitelné vysokorozlišující hmotnostní spektrometrie, zvláště pak technologie Orbitrap ve spojení s plynovou, kapalinovou a iontovou chromatografií, dostává kontrola pesticidů nový rozměr též v necílené analýze. Podívejme se blíže na tři základní kroky v analýze těchto látek, tj. přípravu vzorku, volbu separační techniky a detekční, hmotnostně spektrometrickou koncovku.

Obr. 1: schéma pesticidů

S ohledem na různorodost struktury analytů je jedním z klíčových bodů příprava vzorků k analýze. V literatuře se objevuje několik alternativních metod a mnoho modifikací, nejoblíbenější a pravděpodobně nejpoužívanější multireziduální laboratorní metoda ve světě je však QuEChERS (Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged and Safe). Tato jednoduchá, levná a rychlá metoda použitelná pro široké spektrum analytů kombinovaná s přečištěním pomocí disperzní SPE (dSPE) kompletně změnila přístup k multireziduálním extrakcím. QuEChERS vyžaduje malé množství vzorku (10-15 g) a rozpouštědel (10-15 ml), minimální množství vybavení, skla, činidel a prostoru a vzniká také minimální množství odpadu. Originální QuEChERS metoda používá síran hořečnatý a chlorid sodný k rozdělení vodné a organické fáze a k vysolení analytů do acetonitrilu. Směs je odstředěna (SIGMA Laborzentrifugen GmbH) a část supernatantu odebrána k další analýze. Následuje optimální přečištění za použití různých SPE sorbentů v disperzním provedení (HyperSep Dispersive SPE Clean-Up) k odstranění nežádoucích látek. Používají se samostatné nebo kombinované sorbenty obsahující PSA (primary secondary amine) k odstranění kyselých látek, uhlík (GCB) k odstranění pigmentů, C18 k odstranění tuků a další.. Důležité je použití přesného množství činidel odpovídající kvality. QuEChERS kity (HyperSep Dispersive SPE Extraction) zajistí rychlý, jednoduchý a robustní proces přípravy vzorků a extrakci mnoha pesticidů z řady různých typů matric. Thermo Fisher Scientific nabízí kity s různou kombinací předvážených činidel (solí a sorbentů) nejvyšší kvality pro všechny typy matric a variant metody QuEChERS. Kvalita činidel je velmi důležitá, neboť její snížení může negativně ovlivnit celkové analytické výsledky.

Pro některé kombinace pesticid-matrice je výhodnější použití klasických SPE kolonek, ať už silikagelových (např. HyperSep C18) nebo polymerních (HyperSep Retain SPE). Samostatnou kapitolou je ASE (Accelerated Solvent Extraction), tedy zrychlená extrakce kapalným médiem, poskytující výhody automatizace a efektivnější extrakce pesticidů ze složitých matric. Thermo Scientific Dionex ASE 150/350 Accelerated Solvent Extractor je automatický systém, který extrahuje látky za použití zvýšené teploty a tlaku. Je to jedna z nejrychlejších, nejbezpečnějších, nejjednodušších a nejvíce reprodukovatelných technik dostupných pro extrakci analytů z pevné nebo polotuhé matrice.

Úspěšná detekce, identifikace a kvantifikace pesticidů v rozličných matricích jde ruku v ruce s úspěšnou chromatografickou separací. Jakkoliv se může výběr vhodné separační techniky lišit napříč laboratořemi, experti vývojových a aplikačních center Thermo Fisher Scientific doporučují efektivně využít plynovou, kapalinovou a iontovou chromatografii (viz tabulka), jejíž použití již dávno není jen v analýze pitných či povrchových vod.

Ať už pro kvalitní výsledek vyberete plně porézní špičkové kolony Hypersil GOLD poskytující excelentní tvar píků a vysokou citlivost analýz nebo Accucore s pevným jádrem a vynikajícím rozlišením, k dispozici budete mít kolony s různými velikostmi částic a typy fází, takovými, aby splňovaly všechny potřeby separace a poskytly rychlejší analýzy.

Pro jednotlivé pesticidy, které nelze dobře stanovit pomocí multireziduální metody, je nutné vyvinout metody samostatné s odlišnou separační kolonou. Vynikající volbou je kolona Thermo Scientific Hypercarb (Chemagazín 2/2016) ze 100% porézního grafitického uhlíku pro separace polárních látek, strukturně podobných analytů a speciálně pesticidů diquat a paraquat. Alternativou může být unikátní kolona Acclaim Trinity Q1, také speciálně navržena pro separace těchto dvou herbicidů, která poskytuje vícenásobný retenční mechanismus – reverzní fázi, AEX a CEX na jedné koloně. Technologie NSH (Nanopolymer Silica Hybrid), kdy v pórech částic z vysoce čistého silikagelu je vázaná vrstva, která poskytuje retenční vlastnosti reverzní fáze a anexu, zatímco vnější povrch částic je potažen nabitými nanopolymerními částicemi a plní funkci katexu, poskytuje i další nevšední možnosti (Chemagazín 5/2016). Nahrazuje tak samostatné použití RP, HILIC (hydrophilic interaction liquid chromatography) a iontoměničových kolon.

V poslední době vystupuje do popředí stanovení glyfosátu a dalších látek pomocí iontové chromatografie a špičkových kolon Thermo Scientific Dionex IonPac.

Pro pesticidy analyzované plynovou chromatografií máme připraveny jedinečné kolony TraceGOLD s bezkonkurenčními vlastnostmi pro multireziduální metody či speciální kolony TraceGOLD TG-OCP (organochlorové pesticidy), TG-OPP (organofosfátové pesticidy) nebo TR-Pesticide III pro zlepšení rozlišení např. u více polárních látek. Ty doplňuje kvalitní a osvědčený spotřební materiál pro optimální výkon a spolehlivost analytického systému.

Pro dosažení nejnižších detekčních limitů při cíleném stanovení hladin pesticidů ve složitých vzorcích se volí hmotnostně-spektrometrická koncovka, nejlépe v tandemovém uspořádání MS/MS (trojité kvadrupóly). Nicméně je stále možné v určitých případech volit též klasické detekční mechanizmy, jako jsou např. v plynové chromatografii ECD (pro organochlorové pesticidy) či NPD (pro dusíkaté či organofosfátové pesticidy), zvláště pak s plynovým chromatografem TRACE 1300 s vyjímatelnými nástřikovými a detektorovými moduly. Trend moderních laboratoří je však beze sporu v kombinaci cílené (víme, co hledáme) a necílené analýzy (hledáme neznámé analyty) pomocí MS systémů Orbitrap, jež umožňují komplexní charakterizaci vzorku v jedné analýze na bázi kvantitativní (s citlivostí nejlepších trojitých kvadrupólů) i kvalitativní (s maximální věrohodností vysokého rozlišení/přesné hmoty).

Moderní softwarové platformy TraceFinder i všudypřítomný Chromeleon se staly vyhledávaným chromatografickým a hmotnostně spektrometrickým řešením bez ohledu na šířku aplikačního záběru a počty analyzovaných vzorků.

To, co Vaší laboratoři nabízíme, je kompletní řešení pro dnešní analýzy, ale i pro budoucí výzvy v testování reziduí pesticidů. Od vstupu vzorků až po výstup dat. Od QuEChERS produktů, SPE kolonek, disperzních SPE, ASE, centrifug, systémů pro odpařování vzorků až po vynikající kolony a špičkovou instrumentaci. Díky aplikační databázi a intuitivnímu softwaru zjistíte, že nastavení a provoz nejnáročnějších separací pesticidů je jednodušší, než si myslíte. Naše řešení je navrženo tak, aby bylo snazší získat spolehlivé výsledky analýz vysoké kvality bez ohledu na zkušenosti laboratoře. Jsme tu pro Vás, abychom Vám poskytli podporu a pomoc při hledání řešení, které nejvíce vyhovuje Vašim potřebám. Neváhejte nás kontaktovat.