Analýza pesticídov pomocou moderných analytických techník

Sledovanie hladiny pesticídov - chemických látok používaných v poľnohospodárstve a v lesníctve proti chorobám, škodcom a burine – je neustále stredobodom záujmu centier ochrany životného prostredia a poľnohospodárskych, hygienických či potravinárskych laboratórií. S predstavením nových možností hmotnostnej spektrometrie s vysokým rozlíšením, obzvlášť predstavením technológie orbitálnej pasce - Orbitrap v spojení s plynovou, kvapalinovou a iónovou chromatografiou, dostáva kontrola pesticídov nový rozmer tak v „target“, ale najmä v necielenej analýze.
Pozrime sa bližšie na tri základné kroky v analýze týchto látok, t.j. prípravu vzoriek, voľbu separačnej techniky a detekčnú koncovku založenú na princípe hmotnostnej spektrometrie.

Obr. 1: Schéma pesticídov

S ohľadom na rôznorodosť štruktúry analytov je jedným z kľúčových bodov príprava vzoriek pred vlastnou analýzou. V literatúre sa objavuje niekoľko základných metód a veľké množstvo ich modifikácií. Najobľúbenejšou a pravdepodobne najpoužívanejšou multireziduálnou laboratórnou metódou vo svete je QuEChERS (Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged and Safe). Táto jednoduchá, finančne nenáročná a rýchla metóda použiteľná pre široké spektrum analytov kombinovaná s prečistením pomocou disperznej SPE (dSPE) kompletne zmenila prístup k multireziduálnym extrakciám. QuEChERS vyžaduje len malé množstvo vzorky (10-15 g) a rozpúšťadiel (10-15 ml), minimálne laboratórne vybavenie (sklo, činidlá a priestor) a použitím tejto techniky vzniká taktiež minimálne množstvo odpadu. Originálna QuEChERS metóda používa síran horečnatý a chlorid sodný k rozdeleniu vodnej a organickej fázy a k prechodu analytov do acetonitrilu. Zmes je odstredená (SIGMA Laborzentrifugen GmbH) a časť supernatantu odobratá k ďalšiemu spracovaniu. Nasleduje optimálne prečistenie použitím rôznych SPE sorbentov v disperznom prevedení (HyperSep Dispersive SPE Clean-Up) pre odstránenie nežiadúcich zložiek matrice. Používajú sa samostatné alebo kombinované sorbenty obsahujúce PSA (primary secondary amine) na odstránenie napr. kyslých zložiek, uhlík (GCB) na odstránenie napr. pigmentov, C18 na odstránenie zložiek tukov a iné. Dôležité je použitie presného množstva činidiel zodpovedajúcej kvality. QuEChERS kity (HyperSep Dispersive SPE Extraction) umožňujú rýchly, jednoduchý a dostatočne robustný postup prípravy vzoriek a extrakciu širokého spektra pesticídov z radu rôznych typov matríc. Thermo Fisher Scientific ponúka kity s rôznou kombináciou vopred pripravených činidiel (solí a sorbentov) najvyššej kvality pre rôzne typy matríc a rôzne varianty metódy QuEChERS. Kvalita použitých činidiel je rovnako veľmi dôležitá, lebo jej zníženie môže veľmi negatívne ovplyvniť dosiahnuté analytické výsledky.

Pre niektoré kombinácie pesticíd-matrica je výhodnejšie použitie klasických SPE kolóniek, či už silikagélových (napr. HyperSep C18) alebo polymérnych (HyperSep Retain SPE).
Samostatnou kapitolou je ASE (Accelerated Solvent Extraction), teda zrýchlená extrakcia kvapalným médiom, poskytujúca výhody automatizácie a účinnejšiu extrakciu pesticídov z komplexných matríc. Thermo Scientific Dionex ASE 150/350 Accelerated Solvent Extractor je automatický systém, ktorý umožňuje extrakciu látky pri použití zvýšenej teploty a tlaku. Je to jedna z najrýchlejších, najbezpečnejších, najjednoduchších a najviac reprodukovateľných predúpravných techník dostupných pre extrakciu analytov z pevnej alebo polotuhej matrice.

Úspešná detekcia, identifikácia a kvantifikácia pesticídov v rozličných matriciach ide ruka v ruke s úspešnou chromatografickou separáciou. Akokoľvek sa môže výber vhodnej separačnej techniky líšiť medzi laboratóriami, experti vývojových a aplikačných centier Thermo Fisher Scientific odporúčajú efektívne využiť plynovú, kvapalinovú a iónovú chromatografiu (viď tabuľka), ktorých uplatnenie už dávno nie je len v analýze pitných či povrchových vôd.

Či už pre kvalitný výsledok vyberiete plne porózne kolóny Hypersil GOLD poskytujúce vysokú separačnú účinnosť a vysokú citlivosť analýz alebo Accucore s pevným jadrom a vysokým rozlíšením, na výber budete mať kolóny s rôznymi veľkosťami častíc a typmi fáz, takými, aby spĺňali všetky požiadavky na separáciu a poskytli rýchlejšie analýzy.

Pre jednotlivé pesticídy, ktoré sa nedajú dobre stanoviť pomocou multireziduálnej metódy, je nevyhnutné vyvinúť metódy samostatné s odlišnými separačnými podmienkami, separačnou kolónou. Vynikajúcou voľbou je kolóna Thermo Scientific Hypercarb (Chemagazín 2/2016) zo 100% porózneho grafitického uhlíka na separáciu polárnych látok, štruktúrne podobných analytov a špeciálne pesticídov dikvát a parakvát. Alternatívou môže byť unikátna kolóna Acclaim Trinity Q1 , špeciálne navrhnutá pre separáciu týchto dvoch herbicídov, ktorá umožňuje viacnásobný retenčný mechanizmus – reverznú fázu, AEX a CEX na jednej kolóne. Technológie NSH (Nanopolymer Silica Hybrid), keď v póroch častíc z vysoko čistého silikagélu je viazaná vrstva, ktorá poskytuje retenčné vlastnosti reverznej fázy a anexu, zatiaľ čo vonkajší povrch častíc je pokrytý nabitými polymérnymi nanočasticami a plní funkciu katexu, poskytuje aj ďalšie možnosti (Chemagazín 5/2016). Nahradzuje tak samostatné použitie RP, HILIC (hydrophilic interaction liquid chromatography) a iónomeničových kolón.

V poslednej dobe vystupuje do popredia stanovenie glyfosátu a ďalších látok pomocou iónovej chromatografie a kolón Thermo Scientific Dionex IonPac.

Pre pesticídy analyzované plynovou chromatografiou máme pripravené kolóny TraceGOLD s bezkonkurenčnými vlastnosťami pre multireziduálne metódy či špeciálne kolóny TraceGOLD TG-OCP (organochlórované pesticídy), TG-OPP (organofosfátové pesticídy) alebo TR-Pesticide III pre lepšie rozlíšenie napr. u látok s vyššou polaritou. Tie doplňuje kvalitný a osvedčený spotrebný materiál pre optimálny výkon a spoľahlivosť celého analytického postupu.

Pre dosiahnutie nízkych detekčných limitov pri „target“ - cielenom stanovení nízkych koncentračných hladín pesticídov v zložitých vzorkách je najvhodnejšou detekčnou technikou hmotnostná spektrometria, najlepšie v tandemovom usporiadaní MS/MS (trojité kvadrupóly). Avšak stále je možné v určitých prípadoch voliť tiež klasické detekčné mechanizmy, ako sú napr. v plynovej chromatografii ECD (pre organochlórované pesticídy) či NPD (pre dusíkaté či organofosfátové pesticídy), obzvlášť potom s plynovým chromatografom TRACE 1300 s vyberateľnými nástrekovými a detektorovými modulmi. Trend moderných laboratórií je však jednoznačne v kombinácii tak cielenej (vieme, čo hľadáme) ako aj necielenej analýzy (hľadáme neznáme analyty) pomocou hybridných MS systémov Orbitrap, ktoré umožňujú komplexnú charakterizáciu vzorky v jednej analýze na báze kvantitatívnej (s citlivosťou najlepších trojitých kvadrupólov) i kvalitatívnej (kombinácia vysokého rozlíšenia/presnej hmoty).

Moderné softvérové platformy TraceFinder i všadeprítomný Chromeleon sa stali vyhľadávaným riešením pre chromatografiu ako aj hmotnostnú spektrometriu bez ohľadu na šírku aplikačného záberu a počet analyzovaných vzoriek.

To, čo Vášmu laboratóriu ponúkame, je komplexné riešenie pre dnešné analýzy, ale aj pre budúce výzvy v testovaní rezíduí pesticídov. Od vstupu vzoriek až po výstup dát. Od QuEChERS produktov, SPE kolóniek, disperzných SPE, ASE, centrifúg, systémov pre odparovanie vzoriek, cez separáciu až po detekciu pomocou najmodernejších technológií. Vďaka aplikačnej databáze a intuitívnemu softvéru zistíte, že nastavenie a prevádzka najnáročnejších separácií pesticídov je jednoduchšia, ako si myslíte. Naše riešenie je navrhnuté tak, aby bolo možné pokiaľ možno čo najľahšie získať spoľahlivé výsledky analýz bez ohľadu na skúsenosti laboratória. Sme tu pre Vás, aby sme Vám poskytli podporu a pomoc pri hľadaní riešenia, ktoré najviac vyhovuje Vašim potrebám. Neváhajte nás kontaktovať.