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

Avokadodaki Pestisitlerin QuEChERS Yöntemi ve CG-MS/MS Kullanılarak Analiz Edilmesi

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.

Pestisit Analizi için Amonyum Format ile QuEChERS Yöntemi Kullanılarak Avokado Numunesi Hazırlama

Avokado Çeşitlerinde Bulunan 45 Pestisitin QuEChERS Yöntemi ve Gaz Kromatografisi-Tandem Kütle Spektrometresi ile Belirlenmesi

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.

QuEChERS Yöntemi ile Hazırlanan Avokado Örneklerinde Pestisitlerin Değerlendirilmesi için GC-MS/MS Analizi ve Veri Toplama

Analizleri, bir otomatik örnekleyicide 70 elektronvoltluk bir elektron iyonizasyon arayüzü ile donatılmış üçlü dört kutuplu bir GC-MS/MS sistemi kullanarak gerçekleştirin. Gaz basınçlarının doğru olduğundan emin olun. 140 PSI'da helyum ve 65 PSI'da argon.Ön panelde bulunan ana GC anahtarını açın. Ve arkada bulunan MS anahtarını açın. GC-MS/MS sisteminin tüm parametrelerini kontrol eden GCMS gerçek zamanlı analiz yazılımını açın.Vakum kontrolüne tıklayın. Daha sonra ilerletin, ardından vakum sistemini başlatmak için birinci döner pompa geldi. Turbomoleküler pompaları birinci ve ikinci açmak için başlat'a tıklayın.Ardından iyon kaynağı ısıtıcısı için başlat seçeneğine tıklayın. MS arayüz sıcaklığını 250 santigrat dereceye ve iyon kaynağı sıcaklığını 300 santigrat dereceye ayarlayın. GC fırınını bir dakika boyunca 50 santigrat derece başlangıç sıcaklığında tutun.Ardından dakikada 25 santigrat derece hızında 180 santigrat dereceye kadar yükseltin. Daha sonra, sıcaklığı dakikada beş santigrat derecede 230 santigrat dereceye ve ardından dakikada 25 santigrat derecede 290 santigrat dereceye yükseltin. Ardından sıcaklığı altı dakika boyunca 290 santigrat derecede sabit tutun.Toplam analiz süresi 24.6 dakikadır. Tüm bu sistemler açıldıktan sonra kapat'a tıklayın. Ardından analiz yazılımından ayar seçeneğine tıklayın ve kütle spektrometresi koşullarının ilk doğrulamasını gerçekleştirmek için tepe monitörü görünümünü seçin.Edinim'e tıklayın ve görüntülenen pencereden İlk Parametreleri İndir'e tıklayın. Ekipmanın GC ve MS'ye hazır olduğunu doğrulayın. Veri toplama için, yazılımdan yeni toplu iş dosyasına tıklayın ve numune adı, numune kimliği, yöntem dosyası, veri dosyası, enjeksiyon hacmi ve ayarlama dosyası gibi bilgileri içeren bir dizi oluşturun. Gerektiği gibi satırlar ekleyin ve kaydet'e tıklayın.Toplu Başlat'a tıklayın ve enjeksiyon işleminin başlamasına izin verin. Enjeksiyonu, bir mikrolitrelik bir enjeksiyon hacmini koruyarak bölünmüş liste modunda 250 santigrat derecede gerçekleştirin. Enjeksiyonu takip ettikten bir dakika sonra, bölmeyi açın.Analitleri, üçlü dört kutuplu MS/MS sistemlerinde kullanılan standart mod olan çoklu reaksiyon izleme veya MRM modunu kullanarak analiz edin. Veri analizi için çalıştırma sonrası analiz yazılımını açın. Analiz edilecek enjeksiyona tıklayın.Analitleri içeren tabloda gezinin ve ilgilenilen tepe noktasını seçin. Kromatogramı görselleştirmek için zirveye veya ilgilenilen bölgeye tıklayın. En yüksek entegrasyonları gözden geçirin ve gerekirse manuel entegrasyon gerçekleştirin.Gerekli hesaplamaları ve yöntem değerlendirmesini gerçekleştirmek için tüm analitlerin alanlarını doğrulayın. Matris eşleştirilmiş kalibrasyon eğrilerinin oluşturulması, çoğu pestisit kombinasyonu için yumuşak bir ME olarak sınıflandırılan% 20'den daha az nispeten tutarlı bir matris etkisi ortaya çıkardı. Görüntülenen şekildeki sonuçlar, her bir avokado türü için ortalama geri kazanım yüzdeleri kabul edilebilir %70 ila %120 aralığında olan pestisitlerin sayısını göstermiştir.Test edilen pestisitlerin önemli bir kısmı, nispi standart sapma değerleri %20'nin altında olmak üzere, bu spesifik aralığa giren geri kazanım yüzdeleri sergiledi

Research

JoVE Journal

Chemistry

GC-MS/MS Analysis and Data Acquisition for Assessing Pesticides in Avocado Samples Prepared by the QuEChERS Method

Determination of 45 Pesticides in Avocado Varieties by the QuEChERS Method and Gas Chromatography-Tandem Mass Spectrometry

Gas chromatography (GC) tandem mass spectrometry (MS/MS) stands as a preeminent analytical instrument extensively employed for the surveillance of ...

Kimya