Schnell und sicher Schadstoffrückstände in Lebensmitteln nachweisen

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TOF-MS ist aber nicht gleich TOF-MS; grundlegende Unterschiede bestehen im Bereich der Auflösung der detektierten Massen. Die hochauflösende Massenspektrometrie von beispielsweise Rückständen in Lebensmitteln war lange Zeit eine Domäne von Magnetsektor-und FT-ICR-Massenspektrometern; heute lassen sich, dank innovativer Weiterentwicklungen, auch hochauflösende TOF-Systeme (HR-TOF) einsetzen. Mehr noch: In analytischen Fragen, bei denen zielgerichtete (targeted) wie auch nicht zielgerichtete (non-targeted) Informationen in einem Analysenlauf aufgenommen werden sollen, hat die HR-TOF-MS die Nase vorn.

Um die HR-TOF-MS auf ihre Praxistauglichkeit in der Lebensmittelsicherheit zu prüfen, wurden unterschiedliche Matrices, darunter grüner Tee sowie Eiextrakt und Futtermittel mit einer Mixtur aus 210 verschiedenen Wirkstoffen wie Pestizide, Tierarzneimittel und Aflatoxine in Konzentrationsmengen von 0,3 bis 300 ng/mL dotiert. Die Probenvorbereitung, hier die Festphasenextraktion (Solid Phase Extraktion, SPE), erfolgte vollständig automatisiert mittels eines Multi Purpose Sampler (MPS) von Gerstel, die Trennung der Analyten auf einem Agilent 1290 Infinity UHPLC und die Detektion mit dem neuen hochauflösenden Citius LC-HRT-Time-of-Flight-Massenspektrometer von Leco. Die Leistungsfähigkeit des MS wird durch die Folded-Flight-Path-Technologie (FFP) erreicht, die Full-Scan-Spektren mit einer Massenauflösung von 100 000 und einer Massengenauigkeit größer 1 ppm bei Datenaufnahmeraten von max. 200 Spektren pro s aufzeichnet. Von den 210 Analyten konnten 181 im positiven Electrospray-Modus erfasst werden.

Überzeugende Resultate sprechen Bände

Um das Spektrum der Möglichkeiten, welche die verwendeten Analysengeräte bieten, auszuleuchten, wurde zwei LC/MS-Methoden erstellt. Die erste arbeitete im „High Resolution Modus“ (R = 50000 FWHM) mit einer Aufnahmerate von 2,5 Spektren pro s; verwendet wurde ein moderater Gradient, bei dem die letzte Komponente nach etwa 10 min eluierte. Für die zweite Methode wurden der Ultra High Resolution Modus gewählt (R = 100000 FWHM) und die Datenaufnahmerate im Bereich von 5 bis 150 Spektren/sec variiert. Wie zu erwarten, stellte die präzise Massenanalyse ein wertvolles Instrument für die Spurenanalyse von Verbindungen in komplexen Matrizen dar. Mehr als 70% der im Versuch eingesetzten Analyten wurden bei einem Low Detection Limit (LOD) von weniger als 3 ng/mL aufgespürt, viele davon auf einem noch niedrigeren Level. Das hochauflösende TOF-MS erwies sich im vorliegenden Fall als ideales Mittel zur Aufspürung und Quantifizierung einer weiten Bandbreite an Analyten auf empfindliche und selektive Weise – und zwar in einer extrem kurzen Zeit von nur 3 min; darauf deutet der Vergleich der verschiedenen Analysenvarianten: Es zeigten sich nur wenige Änderungen in der Komplexität der Spuren bei 10 und bei 3 min. Die Implementierung von akkurater Massenanalyse und relativer Isotopenhäufigkeit ermöglicht die Identifizierung und Trennung von nahe verwandten Einzelanalyten. Die versetzten Analyte beinhalteten u.a. 15 Paare, die sich durch weniger als 10 ppm unterscheiden. Ein solches Beispiel ist das Methabenzthiazuron/Carbofuran-Paar, das unter den benutzten UHPLC-Bedingungen coeluierte. Aufgrund der hohen Massenpräzision und der Dekonvolutionsfähigkeit der unterstützenden Software wurde jedoch jede dieser Verbindungen in Extrakten bei Konzentrationen von weniger als 3 ng/ml aufgespürt. Es existierten noch andere Paare, die ähnliche Ergebnisse aufwiesen. Dies kann der hohen Leistungsfähigkeit des MS zugeschrieben werden.

Als spezifischer Test wurden drei Aflatoxine durch Hochleistungsionenextraktion (3-ppm-Fenster) überwacht. Der Nachweis der Aflatoxine G1, B1 und B2 erfolgte bei versetzten Konzentrationen von <10 ng/mL; naszierende Konzentrationen wurden bei Aflatoxin B2 bei ca. 5 ng/mL in Futterextrakt nachgewiesen. n

* J.S. Patrick und K. Siek: LECO Corporation, St. Joseph/USA

* **J. Wendt: LECO Instrumente GmbH, 41199 Mönchengladbach

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