Analyse von Pestizidrückständen in Pflanzenextrakten mit LC/MS/MS
Um zu verhindern, dass Rückstände von Pestiziden und Chemikalien in Nahrungsmitteln die menschliche Gesundheit beeinträchtigen, werden für jedes Nahrungsmittel Rückstandshöchstmengen festgelegt. Das betrifft alle Pestizide, Futtermittelzusatzstoffe und Tierarzneimittel innerhalb der für den menschlichen Verzehr für unbedenklich befundenen Mengen (das Positivlistensystem). Das Lebensmittelhygienegesetz verbietet den Verkauf und Import von Lebensmitteln mit Mengen an Pestiziden oder anderen Chemikalien, die die Rückstandshöchstmenge überschreiten. Darüber hinaus sind im Agrarchemikalien-Verordnungsgesetz Höchstmengen für die Verwendung von Pestiziden und anderen Chemikalien vorgeschrieben. Das soll verhindern, dass diese in Nahrungsmitteln in Mengen verbleiben, die die Höchstmengen überschreiten. Diese Applikation stellt eine Analyse von Pestiziden, die in Grünzwiebelextrakten enthalten sind, mit Hilfe der Flüssigchromatographie-Tandem-Massenspektrometrie (LC/MS/MS) vor. Zu den analysierten Pestiziden gehört Endosulfan (Benzoepin), eine Substanz, die am 1. April 2012 der Ministerialverordnung über das Verbot des Verkaufs von Chemikalien in der Landwirtschaft hinzugefügt wurde.
Während Endosulfan konventionell durch Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC/MS) analysiert wurde, ist der Nachweis durch Flüssigchromatographie-Massenspektrometrie (LC/MS) mit hoher Empfindlichkeit möglich geworden, indem die Temperatur und andere Bedingungen der Elektrospray-Ionisierungsschnittstelle für LC/MS optimiert wurden. Ein guter Wiederfindungsfaktor ergab sich sogar für die mit der QuEChERS-Methode gewonnenen Grünzwiebelextrakte, von denen bekannt ist, dass sie einen relativ starken Matrixeinfluss haben. Die hier vorgestellten Beispielanalysen umfassen Endosulfan, Thiamethoxam, Dinotefuran und einen Iprodion-Metaboliten in Grünzwiebelextrakt sowie Imazalil, Fludioxonil, Pyrimethanil und Azoxystrobin in Orangenextrakt.
Analytische Bedingungen
Die analytischen Bedingungen der Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie (HPLC) und der Massenspektrometrie (MS) sind in den Tabellen 1 und 2 dargestellt.
Tabelle 1 Analytische Bedingungen für die HPLC
| Säule | Shim-packTM XR-ODS II (75 mm L. × 2,1 mm I.D., 2,2 μm) |
| Mobile Phase | A) 0,5 mmol/L Ammoniumacetat-Wasser B) 0,5 mmol/L Ammoniumacetat-Methanol |
| Zeitprogramme | B konz. 10 % (0 min) → 95 % (4,50-8,00 min)→10 % (8,51-12,00 min) |
| Säulentemp. | 40°C |
| Flussrate | 0,2 mL/min |
| Injektionsvolumen | Grüne Zwiebel 1 μL, Orange 2 μL |
Tabelle 2 Analytische Bedingungen für die MS
| Grüne Zwiebel | Orange | |
|---|---|---|
| Sondenspannung | 0,5 kV (ESI-positiv) /-0,5 kV (ESI-negativ) | 0,5 kV (ESI-positiv) /-0,5 kV (ESI-negativ) |
| DL Temp. | 150°C | 150°C |
| Block Heater Temp. | 300°C | 500°C |
| Interface Temp. | 100°C | 400°C |
| Zerstäubungsgasfluss | 3,0 L/min | 3,0 L/min |
| Trocknungsgasfluss | 13,0 L/min | 10,0 L/min |
| Heizgasfluss | 7,0 L/min | 10,0 L/min |
MRM-Übergang, Konzentrationsbereich und Linearität
Die Daten des MRM-Übergangs (MRM= multiple reaction monitoring), der Konzentrationsbereich und die Linearität jedes Pestizids sind in Tabelle 3 dargestellt. Die Bestimmungskoeffizienten lagen in jedem Fall deutlich über 0,99.
Tabelle 3 MRM-Übergänge
| Pestizid | Polarität | Precursor (m/z) | Produkt (m/z) | Kalibrierkurve, Konz.-Bereich (ng/mL) | Bestimmungskoeffizient (r2) |
|---|---|---|---|---|---|
| Dinotefuran | + | 203,10 | 129,2 | 0,05-100 | 0,9981 |
| Thiamethoxam | + | 292,10 | 211,0 | 0,05-100 | 0,9978 |
| Dinotefuran | - | 201,00 | 61,0 | 0,5-100 | 0,9979 |
| Iprodion-Metabolit | - | 328,05 | 141,0 | 0,02-100 | 0,9992 |
| Endosulfan (α+β) | - | 404,70 | 268,9 | 0,2-100 | 0,9996 |
| Azoxystrobin | + | 404,10 | 372,1 | 0,01-50 | 0,9999 |
| Pyrimethanil | + | 200,20 | 107,1 | 0,02-50 | 0,9981 |
| Imazalil | + | 296,90 | 159,0 | 0,05-50 | 0,9949 |
| Fludioxonil | - | 246,90 | 180,1 | 0,05-50 | 0,9995 |
Linearität von Kalibrierkurven
Die Kalibrierkurven von gebräuchlichen Pestiziden, einem Iprodion-Metaboliten (links) und Endosulfan (α+β) (rechts), sind in Abb. 1 und 2 dargestellt.
Chromatogramme von Proben
Die Chromatogramme der Proben sind in Abb. 3 und 4 dargestellt. Durch selektive Analyse, bei der keine Verunreinigungspeaks festgestellt werden, wurde jedes Pestizid gut getrennt und es wurden Chromatogramme mit guter Peakform erhalten.
Abb. 3 Chromatogramme der Probe (Grüne Zwiebel)
Abb. 4 Chromatogramme der Probe (Orange)
Wiederfindungsfaktor
Der Wiederfindungsfaktor aller Pestizide in den Grüne Zwiebel- und Orangenextrakten ist in Tabelle 4 dargestellt. Der Wiederfindungsfaktor wurde mit der folgenden Formel ermittelt:
Wiederfindungsfaktor (%)
= ((gemessene Konzentration – Konzentration der Blindprobe) / tatsächliche Spike-Konzentration) × 100
Gute Wiederfindungsfaktoren wurden für die Grüne Zwiebel- und Orangenextrakte im Bereich von 88 bis 104 % bzw. 74 bis 98 % erzielt. Die Peakflächen-Wiederholbarkeiten (%RSD, n = 3) der Proben sind in Tabelle 4 dargestellt. Die %RSD Werte liegen hierbei alle unter 8%.
Tabelle 4 Wiederfindungsfaktor und Peakflächen-Wiederholbarkeit
| Pestizid | Spike-Konz. (ng/mL) | Wiederfindungsfaktor (%) | %RSD |
|---|---|---|---|
| Dinotefuran | 100 | 101 | 0,70 |
| Thiamethoxam | 10 | 104 | 5,50 |
| Iprodion-Metabolit | 25 | 88 | 2,80 |
| Endosulfan (α + β) | 50 | 104 | 5,36 |
| Azoxystrobin | 2 | 93 | 2,66 |
| Pyrimethanil | 40 | 74 | 5,08 |
| Imazalil | 10 | 98 | 0,66 |
| Fludioxonil | 20 | 83 | 7,78 |