gc-ms/ms analysis and data acquisition for assessing pesticides in avocado samples prepared by the quechers method

Analysera bekämpningsmedel i avokado med hjälp av QuEChERS-metoden och CG-MS/MS

In chemical analysis, the matrix effect (ME) can be defined in various ways, but a widely accepted general definition is as follows: it refers to the change in the signal, particularly a change in the slope of the calibration curve when the sample matrix or portion of it is present during the analysis of a specific analyte. As a critical aspect, ME necessitates thorough investigation during the validation process of any analytical method, as it directly affects the accuracy of quantitative measurement for the target analytes1. Ideally, a sample pretreatment procedure should be selective enough to avoid extracting any components from the sample matrix. However, despite significant efforts, many of these matrix components still end up in the final determination systems in most cases. Consequently, such matrix components often compromise the recovery and precision values, introduce additional noise, and escalate the overall cost and labor involved in the method.
In gas chromatography (GC), ME arises due to the presence of active sites within the GC system, which interact with the target analytes through various mechanisms. On the one hand, the matrix constituents block or mask these active sites that would otherwise interact with the target analytes, resulting in frequent signal enhancement2. On the other hand, active sites that remain unobstructed may cause peak tailing or analyte decomposition due to strong interactions, leading to a negative ME. However, this can offer potential benefits in certain cases2. It is crucial to emphasize that achieving complete inertness in a GC system is exceedingly challenging, despite using highly inert components and proper maintenance. With continuous use, the accumulation of matrix components in the GC system becomes more pronounced, causing an increased ME. Nowadays, it is widely recognized that analytes containing oxygen, nitrogen, phosphorus, sulfur, and similar elements, exhibit a greater ME as they readily interact with these active sites. Conversely, highly stable compounds such as hydrocarbons or organohalogens do not undergo such interactions and do not show observable ME during analysis2,3.
Overall, ME cannot be fully eliminated, leading to the development of several strategies for compensation or correction when complete removal of matrix components is not feasible. Among these strategies, the utilization of deuterated internal standards (ISs), analyte protectants, matrix-matched calibration, the standard addition method, or the modification of injection techniques have been documented in scientific literature1,2,4,5. The SANTE/11312/2021 guidelines have also recommended these strategies6.
Regarding the application of matrix-matched calibration to compensate for MEs, sample sequences in practical situations encompass diverse types of foods or various samples from the same commodity. In this case, the assumption is made that employing any sample from the same commodity will effectively compensate for ME in all samples. However, there is a lack of sufficient studies in the existing literature that specifically investigate this issue7.
The multiresidue determination of pesticides in matrices containing an appreciable percentage of fat and pigments constitutes a challenging task. The considerable amount of coextracted material can significantly affect the extraction efficiency and interfere with the subsequent chromatographic determination, potentially damaging the column, source, and detector, and resulting in significant MEs8,9,10. Consequently, the analysis of pesticides at trace levels in such matrices necessitates a significant reduction of matrix components before analysis while ensuring high recovery values7. Obtaining high recovery values is crucial to ensure that pesticide analyses remain reliable, accurate, and compliant with regulatory standards. This is vital for ensuring food safety, environmental protection, and informed decision-making in agriculture and related fields.
Avocado is a fruit of high commercial value cultivated in tropical and Mediterranean climates worldwide and widely consumed both in its regions of origin and in the numerous export markets. From the analytical point of view, avocado is a complex matrix containing a significant number of fatty acids (i.e., oleic, palmitic, and linoleic), similar to nuts, a significant pigment content, as in green leaves, as well as sugars and organic acids, similar to those found in other fruits11. Due to its fatty nature, special attention must be given when employing any analytical method for analysis. While pesticide residue analysis has been conducted on avocados using GC-MS in some instances8,12,13,14,15,16,17,18,19,20, it has been relatively less frequent compared to other matrices. In most cases, a version of the Quick-Easy-Cheap-Effective-Rugged-Safe (QuEChERS) method has been applied8,12,13,14,15,16,17,18. None of these studies have investigated the consistency of MEs among different avocado varieties.
Therefore, the aim of this work was to study the consistency of MEs and recovery values for 45 representative pesticides across different varieties of avocado (i.e., Criollo, Hass, and Lorena) using the QuEChERS method with ammonium formate and GC-MS/MS. To the best of our knowledge, this is the first time that this type of study has been conducted on such fatty matrix samples.

Förberedelse av avokadoprov med hjälp av QuEChERS-metoden med ammoniumformiat för analys av bekämpningsmedel

Bestämning av 45 bekämpningsmedel i avokadosorter med QuEChERS-metoden och gaskromatografi-tandemmasspektrometri

To begin the sample preparation using the QuEChERS method, weigh five grams of an avocado sample of interest in a 50 milliliter centrifuge tube. Add 50 microliters of the procedural internal standard or P-IS solution to the tube. Add 10 milliliters of aceto nitrile to the centrifuge tube and shake the tube at 70 RPM for five minutes.Then add 2.5 grams of ammonium formate to it and shake the tube again at 70 RPM for five minutes. Subsequently, centrifuge the tube at 1, 800 G for five minutes. Next, in a two milliliter centrifuge tube, take the appropriate amounts of the reagents displayed on the screen.Then add one milliliter of the extract into the tube for purification using dispersive solid phase extraction. Vortex the tube for 30 seconds before centrifuging it at 1, 800 G for five minutes. Transfer 200 microliters of the purified extract to an auto-sampler vial, and add 20 microliters of the analyte protectant solution, followed by adding 50 microliters of a pre-prepared triphenyl phosphate solution.Finally, perform instrumental analysis using a GC-MS/MS system.

GC-MS/MS-analys och datainsamling för bedömning av bekämpningsmedel i avokadoprover framställda med QuEChERS-metoden

Utför analyserna med hjälp av ett GC-MS/MS-system med en trippel kvadrupol utrustad med ett elektronjoniseringsgränssnitt på 70 elektronvolt i en autosampler. Se till att gastrycken är korrekta. Helium vid 140 PSI och argon vid 65 PSI.Slå på huvudströmbrytaren på frontpanelen. Och slå på MS-omkopplaren på baksidan. Öppna GCMS-programvaran för realtidsanalys som styr alla parametrar i GC-MS/MS-systemet.Klicka på vakuumkontroll. Sedan avancerad följt av roterande pump en för att initiera vakuumsystemet. Klicka på start för att slå på de turbomolekylära pumparna ett och två.Klicka sedan på startalternativet för jonkällvärmaren. Ställ in MS-gränssnittets temperatur till 250 grader Celsius och jonkällans temperatur till 300 grader Celsius. Håll GC-ugnen vid en initial temperatur på 50 grader Celsius i en minut.Öka sedan den till 180 grader Celsius med en hastighet av 25 grader Celsius per minut. Öka sedan temperaturen till 230 grader Celsius vid fem grader Celsius per minut och sedan till 290 grader Celsius vid 25 grader Celsius per minut. Håll sedan temperaturen konstant på 290 grader Celsius i sex minuter.Den totala analystiden är 24,6 minuter. När alla dessa system är påslagna klickar du på stäng. Klicka sedan på inställningsalternativet från analysprogramvaran och välj toppövervakningsvy för att utföra en första verifiering av masspektrometerns förhållanden.Klicka på Förvärv och klicka på Ladda ner initiala parametrar i det visade fönstret. Kontrollera att utrustningen är klar GC och klar MS. För datainsamling klickar du på en ny batchfil från programvaran och skapar en sekvens som innehåller information som provnamn, prov-ID, metodfil, datafil, injektionsvolym och inställningsfil. Lägg till rader efter behov och klicka på spara.Klicka på Batch Start och låt injektionsprocessen börja. Utför injektionen vid 250 grader Celsius i läget för delad lista, med bibehållen injektionsvolym på en mikroliter. Efter en minut efter injektionen öppnar du delningen.Analysera analyterna med hjälp av multipel reaktionsövervakning, eller MRM-läge, som är standardläget som används i MS/MS-system med en trippelkvadrupol. Öppna programvaran för analys efter körning för dataanalys. Klicka på injektionen som ska analyseras.Navigera genom tabellen som innehåller analyterna och välj den topp du är intresserad av. Klicka på toppen eller det intressanta området för att visualisera kromatogrammet. Granska de bästa integreringarna och utför vid behov manuell integrering.Verifiera areorna av alla analyter för att utföra nödvändiga beräkningar och metodutvärdering. Generering av matrismatchade kalibreringskurvor avslöjade en relativt konsekvent matriseffekt på mindre än 20 %, klassificerad som en mjuk ME för de flesta bekämpningsmedelskombinationer. Resultaten i den visade figuren visade antalet bekämpningsmedel vars genomsnittliga återvinningsprocent låg inom det acceptabla intervallet 70 till 120 % för varje typ av avokado.En betydande andel av de testade bekämpningsmedlen uppvisade återvinningsprocentsatser som låg inom detta specifika intervall, med relativa standardavvikelsevärden under 20 %