QuEChERS 法およびガスクロマトグラフィー-タンデム質量分析によるアボカド品種中の 45 種類の農薬の測定(英語)
Summary
本プロトコルでは、ギ酸アンモニウムを用いた Quick-E asy-Ch eap-Eeffective-R ugged-S afe (QuEChERS) 法と、続いてガスクロマトグラフィー-タンデム質量分析を使用したアボカド品種の多クラス残留農薬の分析について説明します。
Abstract
ガスクロマトグラフィー(GC)タンデム質量分析(MS/MS)は、食品中の残留農薬のサーベイランスに広く採用されている卓越した分析装置です。それにもかかわらず、これらの方法はマトリックス効果(ME)に対して脆弱であり、分析種とマトリックスの特定の組み合わせによっては、正確な定量に影響を与える可能性があります。MEを軽減するためのさまざまな戦略の中で、マトリックスマッチドキャリブレーションは、その費用対効果と簡単な実装により、残留農薬アプリケーションにおける一般的なアプローチを表しています。この研究では、3種類のアボカド(Criollo、Hass、Lorena)について、ギ酸アンモニウムとGC-MS/MS、を用いたQuick-E asy-Cheap-E effective-R ugged-S afe(QuEChERS)法を用いて、合計45種類の代表的な農薬を分析しました。
この目的のために、5 g のアボカドサンプルを 10 mL のアセトニトリルで抽出し、さらに 2.5 g のギ酸アンモニウムを添加して相分離を誘導しました。その後、上清は、150 mgの無水MgSO4、50 mgの第一級-第二級アミン、50 mgのオクタデシルシラン、10 mgの黒鉛化カーボンブラック、および60 mgの酸化ジルコニウムベースの吸着剤(Z-Sep +)を使用した分散型固相抽出によるクリーンアッププロセスを受けました。GC-MS/MS 分析は 25 分未満で成功裏に実行されました。この分析法の性能を評価するために、厳密な検証実験を実施しました。アボカドの各品種のマトリックスマッチド検量線を検討したところ、ほとんどの農薬/品種の組み合わせで、MEは比較的一貫しており、20%未満(ソフトMEと見なされる)であることが明らかになりました。さらに、この分析法の定量限界は、3 種類のいずれの品種でも 5 μg/kg 未満でした。最後に、ほとんどの農薬の回収率は70〜120%の許容範囲内に収まり、相対標準偏差値は20%未満でした。
Introduction
化学分析では、マトリックス効果(ME)はさまざまな方法で定義できますが、広く受け入れられている一般的な定義は次のとおりです:これは、シグナルの変化、特に特定の分析物の分析中にサンプルマトリックスまたはその一部が存在する場合の検量線の傾きの変化を指します。重要な側面として、MEは、ターゲット分析物1の定量測定の精度に直接影響するため、分析法の検証プロセス中に徹底的な調査が必要です。理想的には、サンプルの前処理手順は、サンプルマトリックスから成分が抽出されないように十分に選択的であるべきです。しかし、多大な努力にもかかわらず、これらのマトリックスコンポーネントの多くは、ほとんどの場合、最終決定システムに収められています。その結果、このようなマトリックス部品は、多くの場合、回復率と精度の値を損ない、追加のノイズを導入し、メソッドに関連する全体的なコストと労力を増加させます。
ガスクロマトグラフィー(GC)では、MEはGCシステム内に活性部位が存在するために発生し、さまざまなメカニズムを通じて標的分析種と相互作用します。一方では、マトリックス成分は、標的分析種と相互作用するこれらの活性部位をブロックまたはマスクし、その結果、シグナルが頻繁に増強されます2。一方、遮るものがないままの活性部位は、強い相互作用によりピークテーリングや分析種分解を引き起こし、MEがマイナスになる可能性があります。ただし、これは特定の場合に潜在的な利点を提供する可能性があります2。GCシステムで完全な不活性を達成することは、非常に不活性なコンポーネントを使用し、適切なメンテナンスを行っているにもかかわらず、非常に困難であることを強調することが重要です。連続して使用すると、GCシステム内のマトリックス成分の蓄積がより顕著になり、MEが増加します。今日では、酸素、窒素、リン、硫黄などの元素を含む分析種は、これらの活性部位と容易に相互作用するため、より大きなMEを示すことが広く認識されています。一方、炭化水素や有機ハロゲンなどの高安定な化合物は、このような相互作用を起こさず、分析中にMEを観察することはない2,3。
全体として、MEを完全に排除することはできず、マトリックス成分を完全に除去することが不可能な場合、補償または修正のためのいくつかの戦略が開発されます。これらの戦略の中で、重水素化内部標準(IS)、分析種保護剤、マトリックスマッチドキャリブレーション、標準添加法、または注入技術の改良の利用が科学文献1,2,4,5で文書化されています。SANTE/11312/2021ガイドラインでも、これらの戦略が推奨されています6。
MEを補償するためのマトリックスマッチドキャリブレーションの適用に関しては、実際の状況でのサンプル配列には、さまざまな種類の食品や同じ商品からのさまざまなサンプルが含まれます。この場合、同じ商品からの任意のサンプルを使用すると、すべてのサンプルのMEが効果的に補償されると仮定されます。しかし、既存の文献には、この問題を具体的に調査する十分な研究が不足しています7。
かなりの割合の脂肪と色素を含むマトリックス中の農薬の多成分残留物の測定は、困難な作業です。大量の共抽出物質は、抽出効率に大きく影響し、その後のクロマトグラフィー測定に支障をきたし、カラム、イオン源、検出器を損傷する可能性があり、その結果、大量のME8,9,10が生じる可能性があります。その結果、このようなマトリックス中の微量レベルの農薬の分析では、高い回収率を確保しながら、分析前にマトリックス成分を大幅に削減する必要があります7。高い回収率を得ることは、農薬分析の信頼性と正確性を維持し、規制基準に準拠するために重要です。これは、農業および関連分野での食品の安全性、環境保護、および情報に基づいた意思決定を確保するために不可欠です。
アボカドは、世界中の熱帯および地中海性気候で栽培され、その原産地と多数の輸出市場の両方で広く消費されている高い商業的価値を持つ果物です。分析的な観点から、アボカドは、ナッツ類に類似したかなりの数の脂肪酸(すなわち、オレイン酸、パルミチン酸、およびリノール酸)、緑の葉のような有意な色素含有量、ならびに他の果実に見られるものと同様の糖および有機酸を含む複雑なマトリックスである11。その脂肪分の多い性質のため、分析方法を採用する際には特別な注意を払う必要があります。残留農薬分析は、GC-MSを使用してアボカドに対して実施されているものもありますが、8、12、13、14、15、16、17、18、19、20の場合、他のマトリックスと比較して比較的頻度が低くなっています。ほとんどの場合、Quick-E asy-Ch eap-Eeffectective-R ugged-S afe (QuEChERS) 法のバージョンが適用されています 8,12,13,14,15,16,17,18.これらの研究のいずれも、異なるアボカド品種間のMEの一貫性を調査していません。
したがって、この研究の目的は、ギ酸アンモニウムと GC-MS/MS を用いた QuEChERS メソッドを使用して、異なる種類のアボカド(クリオロ、ハス、ロレーナなど)にわたる 45 種類の代表的な農薬の ME と回収率の一貫性を研究することでした。私たちの知る限り、このような脂肪マトリックスサンプルでこの種の研究が行われたのはこれが初めてです。
Protocol
Representative Results
Discussion
マトリックスマッチドキャリブレーションに関連する主な制限は、キャリブレーション標準としてブランクサンプルを使用することから生じます。これにより、分析用に処理するサンプルの数が増え、各分析シーケンスでのマトリックス成分の注入が増加し、機器のメンテナンス要求が高くなる可能性があります。それにもかかわらず、この戦略は、各サンプルの検量線を実行する必要があ?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
EAN大学とララグーナ大学に感謝します。
Materials
| 3-Ethoxy-1,2-propanediol | Sigma Aldrich | 260428-1G | |
| Acetonitrile | Merk | 1006652500 | |
| Ammonium formate | Sigma Aldrich | 156264-1KG | |
| AOAC 20i/s autosampler | Shimadzu | 221-723115-58 | |
| Automatic shaker MX-T6-PRO | SCILOGEX | 8.23222E+11 | |
| Balance | OHAUS | PA224 | |
| Centrifuge tubes, 15 mL | Nest | 601002 | |
| Centrifuge tubes, 2 mL | Eppendorf | 4610-1815 | |
| Centrifuge tubes, 50 mL | Nest | 602002 | |
| Centrifuge Z206A | MERMLE | 6019500118 | |
| Choper 2L | Oster | 2114111 | |
| Column SH-Rxi-5sil MS, 30 m x 0.25 mm, 0.25 µm | Shimadzu | 221-75954-30 | MS GC column |
| Dispensette 5-50 mL | BRAND | 4600361 | |
| DSC-18 | Sigma Aldrich | 52600-U | |
| D-Sorbitol | Sigma Aldrich | 240850-5G | |
| Ethyl acetate | Merk | 1313181212 | |
| GCMS-TQ8040 | Shimadzu | 211552 | |
| Graphitized carbon black | Sigma Aldrich | 57210-U | |
| Injection syringe | Shimadzu | LC2213461800 | |
| L-Gulonic acid γ-lactone | Sigma Aldrich | 310301-5G | |
| Linner splitless | Shimadzu | 221-4887-02 | |
| Magnesium sulfate anhydrus | Sigma Aldrich | M7506-2KG | |
| Methanol | Panreac | 131091.12.12 | |
| Milli-Q ultrapure (type 1) water | Millipore | F4H4783518 | |
| Pipette tips 10 – 100 µL | Biologix | 200010 | |
| Pipette tips 100 – 1000 µL | Brand | 541287 | |
| Pipette tips 20 – 200 µL | Brand | 732028 | |
| Pipettes Pasteur | NORMAX | 5426023 | |
| Pippette Transferpette S variabel 10 – 100 µL | BRAND | 704774 | |
| Pippette Transferpette S variabel 100 – 1000 µL | BRAND | 704780 | |
| Pippette Transferpette S variabel 20 – 200 µL | SCILOGEX | 7.12111E+11 | |
| Primary-secondary amine | Sigma Aldrich | 52738-U | |
| Shikimic acid | Sigma Aldrich | S5375-1G | |
| Syringe Filter PTFE/L 25 mm, 0.45 µm | NORMAX | FE2545I | |
| Triphenyl phosphate (QC) | Sigma Aldrich | 241288-50G | |
| Vials with fused-in insert | Sigma Aldrich | 29398-U | |
| Z-SEP+ | Sigma Aldrich | 55299-U | zirconium oxide-based sorbent |
| Pesticides | CAS registry number | ||
| 4,4´-DDD | Sigma Aldrich | 35486-250MG | 72-54-8 |
| 4,4´-DDE | Sigma Aldrich | 35487-100MG | 72-55-9 |
| 4,4´-DDT | Sigma Aldrich | 31041-100MG | 50-29-3 |
| Alachlor | Sigma Aldrich | 45316-250MG | 15972-60-8 |
| Aldrin | Sigma Aldrich | 36666-25MG | 309-00-2 |
| Atrazine | Sigma Aldrich | 45330-250MG-R | 1912-24-9 |
| Atrazine-d5 (IS) | Sigma Aldrich | 34053-10MG-R | 163165-75-1 |
| Buprofezin | Sigma Aldrich | 37886-100MG | 69327-76-0 |
| Carbofuran | Sigma Aldrich | 32056-250-MG | 1563-66-2 |
| Chlorpropham | Sigma Aldrich | 45393-250MG | 101-21-3 |
| Chlorpyrifos | Sigma Aldrich | 45395-100MG | 2921-88-2 |
| Chlorpyrifos-methyl | Sigma Aldrich | 45396-250MG | 5598-13-0 |
| Deltamethrin | Sigma Aldrich | 45423-250MG | 52918-63-5 |
| Dichloran | Sigma Aldrich | 45435-250MG | 99-30-9 |
| Dichlorvos | Sigma Aldrich | 45441-250MG | 62-73-7 |
| Dieldrin | Sigma Aldrich | 33491-100MG-R | 60-57-1 |
| Diphenylamine | Sigma Aldrich | 45456-250MG | 122-39–4 |
| Endosulfan A | Sigma Aldrich | 32015-250MG | 115-29-7 |
| Endrin | Sigma Aldrich | 32014-250MG | 72-20-8 |
| EPN | Sigma Aldrich | 36503-100MG | 2104-64-5 |
| Esfenvalerate | Sigma Aldrich | 46277-100MG | 66230-04-4 |
| Ethion | Sigma Aldrich | 45477-250MG | 563-12-2 |
| Fenamiphos | Sigma Aldrich | 45483-250MG | 22224-92-6 |
| Fenitrothion | Sigma Aldrich | 45487-250MG | 122-14-5 |
| Fenthion | Sigma Aldrich | 36552-250MG | 55-38-9 |
| Fenvalerate | Sigma Aldrich | 45495-250MG | 51630-58-1 |
| HCB | Sigma Aldrich | 45522-250MG | 118-74-1 |
| Iprodione | Sigma Aldrich | 36132-100MG | 36734-19-7 |
| Lindane | Sigma Aldrich | 45548-250MG | 58-89-9 |
| Malathion | Sigma Aldrich | 36143-100MG | 121-75-5 |
| Metalaxyl | Sigma Aldrich | 32012-100MG | 57837-19-1 |
| Methidathion | Sigma Aldrich | 36158-100MG | 950-37-8 |
| Myclobutanil | Sigma Aldrich | 34360-100MG | 88671-89-0 |
| Oxyfluorfen | Sigma Aldrich | 35031-100MG | 42874-03-3 |
| Parathion-methyl | Sigma Aldrich | 36187-100MG | 298-00-0 |
| Penconazol | Sigma Aldrich | 36189-100MG | 66246-88-6 |
| Pirimiphos-methyl | Sigma Aldrich | 32058-250MG | 29232-93-7 |
| Propiconazole | Sigma Aldrich | 45642-250MG | 60207-90-1 |
| Propoxur | Sigma Aldrich | 45644-250MG | 114-26-1 |
| Propyzamide | Sigma Aldrich | 45645-250MG | 23850-58-5 |
| Pyriproxifen | Sigma Aldrich | 34174-100MG | 95737-68-1 |
| Tolclofos-methyl | Sigma Aldrich | 31209-250MG | 5701804-9 |
| Triadimefon | Sigma Aldrich | 45693-250MG | 43121-43-3 |
| Triflumizole | Sigma Aldrich | 32611-100MG | 68694-11-1 |
| α-HCH | Sigma Aldrich | 33377-50MG | 319-86-8 |
| β-HCH | Sigma Aldrich | 33376-100MG | 319-85-7 |
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