Progress in Plant Protection

Optymalizacja i walidacja metody oznaczania pozostałości środków ochrony roślin w zielonych warzywach z wykorzystaniem LC-MS/MS
Optimization and validation of a method for the determination of pesticide residues in green vegetables by LC-MS/MS

Klaudia Pszczolińska, e-mail: k.pszczolinska@iorpib.poznan.pl

Instytut Ochrony Roślin – Państwowy Instytut Badawczy, Oddział Sośnicowice, Gliwicka 29, 44-153 Sośnicowice, Polska

Barbara Kociołek, e-mail: b.kociolek@iorpib.poznan.pl

Instytut Ochrony Roślin – Państwowy Instytut Badawczy, Oddział Sośnicowice, Gliwicka 29, 44-153 Sośnicowice, Polska
Abstract

Oznaczanie pozostałości środków ochrony roślin w złożonych matrycach, do których należą produkty o wysokiej zawartości chlorofilu wymaga zmodyfikowanego postępowania na etapie oczyszczania, gdyż standardowa metoda QuEChERS nie umożliwia wystarczającej redukcji interferentów z ekstraktu. Współekstrakcja chlorofilu z zielonych matryc, takich jak warzywa lub zioła, to istotne utrudnienie, które może być przyczyną wyników fałszywie pozytywnych lub negatywnych. W związku z tym celem pracy była optymalizacja metody oznaczania pozostałości środków ochrony roślin w zielonych matrycach polegająca na doborze odpowiedniego zestawu sorbentów wykorzystywanych na etapie oczyszczania ekstraktu oraz ocenie wpływu masy próbki, dodatku wody i rozcieńczenia końcowego. Uzyskane wyniki optymalizacji pozwoliły na opracowanie metody, która następnie została poddana procesowi walidacji, wykonanej dla 134 substancji czynnych z wykorzystaniem techniki LC-MS/MS.

 

The determination of residues of plant protection products in complex matrices which contain products with high chlorophyll content requires a modified cleanup procedure as the standard QuEChERS method does not sufficiently reduce the interference substances from extracts. Co-extraction of chlorophyll from green matrices such as vegetables or herbs is a significant complication that can result in false positive or negative results. Therefore, the aim of this work was the optimization method of determination pesticide residue in green matrices in order to select an appropriate set of sorbents used at the extract clean-up stage and to assess the influence of sample weight, water addition and final dilution. The obtained optimization results allowed for development a method, which was then subjected to a validation process, that was carried out for 134 active substances using the LC-MS/MS technique.

Key words
pozostałości środków ochrony roślin; efekt matrycy; zielone warzywa; chromatografia cieczowa; pesticide residues; matrix effect; green vegetables; liquid chromatography
References

Alcântara D.B., Fernandes T.S.M., Nascimento H.O., Lopes A.F., Menezes M.G., Lima A.C., Carvalho T.V., Grinberg P., Milhome M.A., Oliveira A.H.B., Becker H., Zocolo G.J., Nascimento R.F. 2019. Diagnostic detection systems and QuEChERS methods for multiclass pesticide analyses in different types of fruits: An overview from the last decade. Food Chemistry 298: 124958. DOI: 10.1016/j.foodchem2019.124958

 

Anastassiades M., Lehotay S.J., Štajnbaher D., Schenck F.J. 2003. Fast and easy multiresidue method employing acetonitrile extraction/partitioning and “Dispersive Solid-Phase Extraction” for the determination of pesticide residues in produce. Journal of AOAC International 86 (2): 412–431. DOI: 10.1093/jaoac/86.2.412

 

Dietary Guidelines 2020–2025. Dietary Guidelines for Americans 2020–2025 [online]. Washington, D.C.: U.S. Department of Agriculture and U.S. Department of Health and Human Services, 2020. https://dietaryguidelines.gov/sites/default/files/2021-03/Dietary_Guidelines_for_Americans-2020-2025.pdf [dostęp: 06.04.2021].

 

Gardocka-Jałowiec A., Stańczyk P., Szalonka K. 2020. Wpływ żywienia i żywności na stan zdrowia w świetle badań. [The impact of nutrition and food on health in the light of research]. s. 95–113. W: Zdrowie i style życia. Determinanty długości życia (W. Nowak, K. Szalonka, red.). E-Wydawnictwo. Prawnicza i Ekonomiczna Biblioteka Cyfrowa. Wydział Prawa, Administracji i Ekonomii Uniwersytetu Wrocławskiego. ISBN 978-83-66601-24-6 (druk). ISBN 978-83-66601-25-3 (online). DOI: 10.34616/23.20.112

 

Guiding Principles 2019. Sustainable healthy diets – Guiding principles [online]. Rome: FAO and WHO, 2019. http://www.fao.org/3/ca6640en/CA6640EN.pdf [dostęp: 06.04.2021].

 

Konopacka D., Rutkowski K.P., Płocharski W.J. 2018. Owoce i warzywa jako składnik zdrowej diety człowieka. s. 46–57. W: Materiały Konferencyjne „Składniki bioaktywne surowców i produktów roślinnych”. Oddział Małopolski Polskiego Towarzystwa Technologów Żywności, Kraków, 24–25 września 2018, 308 ss.

 

Lehotay S.J. 2011. QuEChERS sample preparation approach for mass spectrometric analysis of pesticide residues in foods. s. 65–91. W: Mass Spectrometry in Food Safety. Methods in Molecular Biology (Methods and Protocols), vol. 747 (J. Zweigenbaum, red.). Humana Press. DOI: 10.1007/978-1-61779-136-9_4

 

Nantia E.A., Moreno-González D., Manfo F.P., Gámiz-Gracia L., García-Campaña A.M. 2017. QuEChERS-based method for the determination of carbamate residues in aromatic herbs by UHPLC-MS/MS. Food Chemistry 216: 334–341. DOI: 10.1016/j.foodchem.2016.08.038

 

Nowacka A., Hołodyńska-Kulas A. 2020. Pozostałości środków ochrony roślin w płodach rolnych (2016–2017). [Pesticide residues in agricultural crops (2016–2017)]. Progress in Plant Protection 60 (3): 201–231. DOI: 10.14199/ppp-2020-023

 

Nowacka A., Hołodyńska-Kulas A., Drożdżyński D., Przewoźniak M., Pszczolińska K., Łozowicka B., Kaczyński P. 2020. Pozostałości środków ochrony roślin w płodach rolnych (2014–2015). [Pesticide residues in agricultural crops (2014–2015)]. Progress in Plant Protection 60 (2): 81–104. DOI: 10.14199/ppp-2020-010

 

Olędzki R. 2012. Potencjał antyoksydacyjny owoców i warzyw oraz jego wpływ na zdrowie człowieka. [Antioxidant potential of fruit and vegetables and its impact on human health]. Nauki Inżynierskie i Technologie 1 (4): 44–54.

 

Perestrelo R., Silva P., Porto-Figueira P., Pereira J.A.M., Silva C., Medina S., Câmara J.S. 2019. QuEChERS - Fundamentals, relevant improvements, applications and future trends. Analytica Chimica Acta 1070: 1–28. DOI: 10.1016/j.aca.2019.02.036

 

PN-EN 15662:2018-06. Żywność pochodzenia roślinnego multimetoda do oznaczania pozostałości pestycydów z zastosowaniem analizy opartej na GC i LC po ekstrakcji/podziale acetonitrylem i oczyszczaniu metodą dyspersyjnej SPE. Metoda modułowa QuEChERS.

 

Rejczak T., Tuzimski T. 2015. Recent trends in sample preparation and liquid chromatography/mass spectrometry for pesticide residue analysis in food and related matrixes. Journal of AOAC International 98 (5): 1143–1162. DOI: 10.5740/jaoacint.SGE1_Rejczak

 

Rozporządzenie 2005. Rozporządzenie (WE) nr 396/2005 Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 23 lutego 2005 r. w sprawie najwyższych dopuszczalnych poziomów pozostałości pestycydów w żywności i paszy pochodzenia roślinnego i zwierzęcego oraz na ich powierzchni, zmieniające Dyrektywę Rady 91/414/EWG (Dz. Urz. L 70 z 16.03.2006 r. z późn. zm.).

 

Rutkowska E., Łozowicka B., Kaczyński P. 2018. Modification of multiresidue QuEChERS protocol to minimize matrix effect and improve recoveries for determination of pesticide residues in dried herbs followed by GC-MS/MS. Food Analytical Methods 11: 709–724. DOI: 10.1007/s12161-017-1047-3

 

Santana-Mayor Á., Socas-Rodríguez B., Herrera-Herrera A.V., Rodríguez-Delgado M.Á. 2019. Current trends in QuEChERS method. A versatile procedure for food, environmental and biological analysis. Trends in Analytical Chemistry 116: 214–235. DOI: 10.1016/j.trac.2019.04.018

 

SANTE/12682/2019. Analytical Quality Control and Method Validation Procedures for Pesticide Residues Analysis in Food and Feed. Supersedes Document No. SANTE/2017/11813.

 

Stahnke H., Kittlaus S., Kempe G., Alder L. 2012. Reduction of matrix effects in liquid chromatography–electrospray ionization–mass spectrometry by dilution of the sample extracts: How much dilution is needed? Analytical Chemistry 84 (3): 1474–1482. DOI: 10.1021/ac202661j

 

Walorczyk S., Drożdżyński D., Kierzek R. 2015. Determination of pesticide residues in samples of green minor crops by gas chromatography and ultra performance liquid chromatography coupled to tandem quadrupole mass spectrometry. Talanta 132: 197–204. DOI: 10.1016/j.talanta.2014.08.073

 

Wang X. 2013. ChloroFiltr®: A novel sorbent for chlorophyll removal. LCGC Asia Pacific 16 (1): 33.

 

Wilkowska A., Biziuk M. 2011. Determination of pesticide residues in food matrices using the QuEChERS methodology. Food Chemistry 125 (3): 803–812. DOI: 10.1016/j.foodchem.2010.09.094

 

Zalecenia 2020. Zalecenia zdrowego żywienia [online]. Narodowy Instytut Zdrowia Publicznego – Państwowy Zakład Higieny. https://ncez.pzh.gov.pl/index.php/2021/03/04/talerz-zdrowego-zywienia/ [dostęp: 06.04.2021].

 

Zielińska M., Białecka A., Pietruszka B., Hamułka J. 2017. Warzywa i owoce jako źródła wybranych substancji bioaktywnych i ich wpływ na funkcje poznawcze u osób starszych. [Vegetables and fruit, as a source of bioactive substances, and impact on memory and cognitive function of elderly]. Postępy Higieny i Medycyny Doświadczalnej 71 (1): 267–280. DOI: 10.5604/01.3001.0010.3812

Progress in Plant Protection (2021) 61: 154-161
First published on-line: 2021-06-07 10:10:55
http://dx.doi.org/10.14199/ppp-2021-017
Full text (.PDF) BibTeX Mendeley Back to list