Summary

Determinação de 45 pesticidas em variedades de abacate pelo método QuEChERS e cromatografia gasosa - espectrometria de massas em tandem

Published: December 08, 2023
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Summary

O presente protocolo descreve a análise de resíduos de pesticidas multiclasse em variedades de abacate usando o método Quick-E asy-Ch eap-E ffective-R ugged-S afe (QuEChERS) com formiato de amônio, seguido de cromatografia gasosa-espectrometria de massa em tandem.

Abstract

A espectrometria de massa em tandem de cromatografia gasosa (GC) (MS/MS) é um instrumento analítico proeminente amplamente empregado para a vigilância de resíduos de pesticidas em alimentos. No entanto, esses métodos são vulneráveis a efeitos de matriz (MEs), que podem afetar a quantificação precisa, dependendo da combinação específica de analito e matriz. Entre as várias estratégias para mitigar MEs, a calibração combinada com matriz representa a abordagem predominante em aplicações de resíduos de pesticidas devido à sua relação custo-benefício e implementação direta. Neste estudo, um total de 45 pesticidas representativos foram analisados em três variedades diferentes de abacate (ou seja, Criollo, Hass e Lorena) usando o método Quick-E asy-Ch eap-E ffective-R ugged-S afe (QuEChERS) com formiato de amônio e GC-MS/MS.

Para isso, 5 g da amostra de abacate foram extraídos com 10 mL de acetonitrila e, em seguida, 2,5 g de formiato de amônio foram adicionados para induzir a separação de fases. Posteriormente, o sobrenadante foi submetido a um processo de limpeza por meio de extração dispersiva em fase sólida empregando 150 mg de MgSO4 anidro, 50 mg de amina primária-secundária, 50 mg de octadecilsilano, 10 mg de negro de fumo grafitizado e 60 mg de um adsorvente à base de óxido de zircônio (Z-Sep+). A análise de GC-MS/MS foi realizada com sucesso em menos de 25 min. Experimentos rigorosos de validação foram realizados para avaliar o desempenho do método. O exame de uma curva de calibração combinada com a matriz para cada variedade de abacate revelou que a EM permaneceu relativamente consistente e inferior a 20% (considerada como uma EM suave) para a maioria das combinações de pesticidas / variedades. Além disso, os limites de quantificação do método foram inferiores a 5 μg/kg para as três variedades. Finalmente, os valores de recuperação para a maioria dos pesticidas caíram dentro da faixa aceitável de 70-120%, com valores de desvio padrão relativo abaixo de 20%.

Introduction

Na análise química, o efeito de matriz (ME) pode ser definido de várias maneiras, mas uma definição geral amplamente aceita é a seguinte: refere-se à mudança no sinal, particularmente uma mudança na inclinação da curva de calibração quando a matriz da amostra ou parte dela está presente durante a análise de um analito específico. Como aspecto crítico, o EM requer uma investigação completa durante o processo de validação de qualquer método analítico, pois afeta diretamente a precisão da medição quantitativa dos analitos alvo1. Idealmente, um procedimento de pré-tratamento de amostra deve ser seletivo o suficiente para evitar a extração de quaisquer componentes da matriz da amostra. No entanto, apesar dos esforços significativos, muitos desses componentes da matriz ainda acabam nos sistemas de determinação final na maioria dos casos. Consequentemente, esses componentes da matriz geralmente comprometem os valores de recuperação e precisão, introduzem ruído adicional e aumentam o custo geral e a mão de obra envolvida no método.

Na cromatografia gasosa (GC), a EM surge devido à presença de sítios ativos dentro do sistema GC, que interagem com os analitos alvo por meio de vários mecanismos. Por um lado, os constituintes da matriz bloqueiam ou mascaram esses locais ativos que, de outra forma, interagiriam com os analitos alvo, resultando em aumento frequente do sinal2. Por outro lado, sítios ativos que permanecem desobstruídos podem causar pico de rejeito ou decomposição do analito devido a fortes interações, levando a um EM negativo. No entanto, isso pode oferecer benefícios potenciais em certos casos2. É crucial enfatizar que alcançar a inércia completa em um sistema de GC é extremamente desafiador, apesar do uso de componentes altamente inertes e manutenção adequada. Com o uso contínuo, o acúmulo de componentes da matriz no sistema GC torna-se mais pronunciado, causando um aumento da EM. Hoje em dia, é amplamente reconhecido que analitos contendo oxigênio, nitrogênio, fósforo, enxofre e elementos semelhantes exibem um EM maior, pois interagem prontamente com esses sítios ativos. Por outro lado, compostos altamente estáveis, como hidrocarbonetos ou haloalcanos, não sofrem tais interações e não apresentam EM observável durante a análise 2,3.

No geral, a EM não pode ser totalmente eliminada, levando ao desenvolvimento de várias estratégias de compensação ou correção quando a remoção completa dos componentes da matriz não é viável. Dentre essas estratégias, a utilização de padrões internos deuterados (ISs), protetores de analitos, calibração compatível com matriz, método de adição de padrão ou modificação de técnicas de injeção foram documentadas na literatura científica 1,2,4,5. As diretrizes SANTE/11312/2021 também recomendaram essas estratégias6.

Em relação à aplicação da calibração pareada por matriz para compensar MEs, as sequências de amostras em situações práticas abrangem diversos tipos de alimentos ou várias amostras da mesma mercadoria. Nesse caso, supõe-se que o emprego de qualquer amostra da mesma mercadoria compensará efetivamente a EM em todas as amostras. No entanto, há uma carência de estudos suficientes na literatura existente que investiguem especificamente essa questão7.

A determinação multirresíduo de agrotóxicos em matrizes contendo uma porcentagem apreciável de gordura e pigmentos constitui uma tarefa desafiadora. A quantidade considerável de material coextraído pode afetar significativamente a eficiência da extração e interferir na determinação cromatográfica subsequente, potencialmente danificando a coluna, a fonte e o detector, resultando em MEs significativos 8,9,10. Consequentemente, a análise de pesticidas em níveis de traços em tais matrizes requer uma redução significativa dos componentes da matriz antes da análise, garantindo altos valores de recuperação7. A obtenção de altos valores de recuperação é crucial para garantir que as análises de pesticidas permaneçam confiáveis, precisas e em conformidade com os padrões regulatórios. Isso é vital para garantir a segurança alimentar, a proteção ambiental e a tomada de decisões informadas na agricultura e áreas afins.

O abacate é uma fruta de alto valor comercial cultivada em climas tropicais e mediterrâneos em todo o mundo e amplamente consumida tanto em suas regiões de origem quanto nos inúmeros mercados de exportação. Do ponto de vista analítico, o abacate é uma matriz complexa contendo um número significativo de ácidos graxos (ou seja, oleico, palmítico e linoleico), semelhante às nozes, um teor significativo de pigmentos, como nas folhas verdes, além de açúcares e ácidos orgânicos, semelhantes aos encontrados em outras frutas11. Devido à sua natureza gordurosa, atenção especial deve ser dada ao empregar qualquer método analítico para análise. Embora a análise de resíduos de pesticidas tenha sido realizada em abacates usando GC-MS em alguns casos 8,12,13,14,15,16,17,18,19,20, ela tem sido relativamente menos frequente em comparação com outras matrizes. Na maioria dos casos, uma versão do método Quick-E asy-Ch eap-E ffective-R ugged-S afe (QuEChERS) foi aplicada 8,12,13,14,15,16,17,18. Nenhum desses estudos investigou a consistência dos MEs entre diferentes variedades de abacate.

Portanto, o objetivo deste trabalho foi estudar a consistência de MEs e valores de recuperação para 45 pesticidas representativos em diferentes variedades de abacate (ou seja, Criollo, Hass e Lorena) usando o método QuEChERS com formiato de amônio e GC-MS/MS. Até onde sabemos, esta é a primeira vez que esse tipo de estudo é realizado em amostras de matriz gordurosa.

Protocol

1. Preparação do estoque e soluções de trabalho NOTA: Por razões de segurança, é aconselhável usar luvas de nitrilo, jaleco de laboratório e óculos de segurança durante todo o protocolo. Preparar soluções-mãe individuais de cada um dos 45 padrões de pesticidas comerciais (ver Tabela de Materiais) a aproximadamente 1.000 mg/L em acetonitrila em balões volumétricos de 10 mL. Combinar as soluções-mãe individuais acima refer…

Representative Results

A validação abrangente do método analítico foi conduzida de acordo com as diretrizes SANTE/11312/20216, abrangendo avaliações de linearidade, ME, recuperação e repetibilidade. Para a avaliação da linearidade, curvas de calibração pareadas com matrizes foram construídas usando amostras em branco enriquecidas em vários níveis de concentração (variando de 5 a 600 μg/kg). Os coeficientes de determinação (R2) para a maioria dos agrotóxicos sel…

Discussion

A principal limitação associada à calibração combinada com a matriz surge do uso de amostras em branco como padrões de calibração. Isso leva a um número aumentado de amostras a serem processadas para análise e a um aumento da injeção de componentes da matriz em cada sequência analítica, potencialmente levando a maiores demandas de manutenção do instrumento. No entanto, essa estratégia é mais adequada do que a adição padrão, o que geraria um número muito maior de amostras a serem injetadas devido à …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Gostaríamos de agradecer à Universidade EAN e à Universidade de La Laguna.

Materials

3-Ethoxy-1,2-propanediol Sigma Aldrich 260428-1G
Acetonitrile Merk 1006652500
Ammonium formate Sigma Aldrich 156264-1KG
AOAC 20i/s autosampler Shimadzu 221-723115-58
Automatic shaker MX-T6-PRO SCILOGEX 8.23222E+11
Balance OHAUS PA224
Centrifuge tubes, 15 mL Nest 601002
Centrifuge tubes, 2 mL Eppendorf 4610-1815
Centrifuge tubes, 50 mL Nest 602002
Centrifuge Z206A MERMLE 6019500118
Choper 2L Oster 2114111
Column SH-Rxi-5sil MS, 30 m x 0.25 mm, 0.25 µm Shimadzu 221-75954-30 MS GC column 
Dispensette 5-50 mL BRAND 4600361
DSC-18 Sigma Aldrich 52600-U
D-Sorbitol Sigma Aldrich 240850-5G
Ethyl acetate Merk 1313181212
GCMS-TQ8040  Shimadzu 211552
Graphitized carbon black Sigma Aldrich 57210-U
Injection syringe Shimadzu LC2213461800
L-Gulonic acid γ-lactone Sigma Aldrich 310301-5G
Linner splitless Shimadzu 221-4887-02
Magnesium sulfate anhydrus Sigma Aldrich M7506-2KG
Methanol Panreac 131091.12.12
Milli-Q ultrapure (type 1) water Millipore F4H4783518
Pipette tips 10 – 100 µL Biologix 200010
Pipette tips 100 – 1000 µL Brand 541287
Pipette tips 20 – 200 µL Brand 732028
Pipettes Pasteur NORMAX 5426023
Pippette Transferpette S variabel 10 – 100 µL BRAND 704774
Pippette Transferpette S variabel 100 – 1000 µL BRAND 704780
Pippette Transferpette S variabel 20 – 200 µL SCILOGEX 7.12111E+11
Primary-secondary amine Sigma Aldrich 52738-U
Shikimic acid Sigma Aldrich S5375-1G
Syringe Filter PTFE/L 25 mm, 0.45 µm NORMAX FE2545I
Triphenyl phosphate (QC) Sigma Aldrich 241288-50G
Vials with fused-in insert Sigma Aldrich 29398-U
Z-SEP+ Sigma Aldrich 55299-U zirconium oxide-based sorbent
Pesticides CAS registry number
4,4´-DDD Sigma Aldrich 35486-250MG 72-54-8
4,4´-DDE Sigma Aldrich 35487-100MG 72-55-9
4,4´-DDT Sigma Aldrich 31041-100MG 50-29-3
Alachlor Sigma Aldrich 45316-250MG 15972-60-8
Aldrin Sigma Aldrich 36666-25MG 309-00-2
Atrazine Sigma Aldrich 45330-250MG-R 1912-24-9
Atrazine-d5 (IS) Sigma Aldrich 34053-10MG-R 163165-75-1
Buprofezin Sigma Aldrich 37886-100MG 69327-76-0
Carbofuran Sigma Aldrich 32056-250-MG 1563-66-2
Chlorpropham Sigma Aldrich 45393-250MG 101-21-3
Chlorpyrifos Sigma Aldrich 45395-100MG 2921-88-2
Chlorpyrifos-methyl Sigma Aldrich 45396-250MG 5598-13-0
Deltamethrin Sigma Aldrich 45423-250MG 52918-63-5
Dichloran Sigma Aldrich 45435-250MG 99-30-9
Dichlorvos Sigma Aldrich 45441-250MG 62-73-7
Dieldrin Sigma Aldrich 33491-100MG-R 60-57-1
Diphenylamine Sigma Aldrich 45456-250MG 122-39–4
Endosulfan A Sigma Aldrich 32015-250MG 115-29-7
Endrin Sigma Aldrich 32014-250MG 72-20-8
EPN Sigma Aldrich 36503-100MG 2104-64-5
Esfenvalerate Sigma Aldrich 46277-100MG 66230-04-4
Ethion Sigma Aldrich 45477-250MG 563-12-2
Fenamiphos Sigma Aldrich 45483-250MG 22224-92-6
Fenitrothion Sigma Aldrich 45487-250MG 122-14-5
Fenthion Sigma Aldrich 36552-250MG 55-38-9
Fenvalerate Sigma Aldrich 45495-250MG 51630-58-1
HCB Sigma Aldrich 45522-250MG 118-74-1
Iprodione Sigma Aldrich 36132-100MG 36734-19-7
Lindane Sigma Aldrich 45548-250MG 58-89-9
Malathion Sigma Aldrich 36143-100MG 121-75-5
Metalaxyl Sigma Aldrich 32012-100MG 57837-19-1
Methidathion Sigma Aldrich 36158-100MG 950-37-8
Myclobutanil Sigma Aldrich 34360-100MG 88671-89-0
Oxyfluorfen Sigma Aldrich 35031-100MG 42874-03-3
Parathion-methyl Sigma Aldrich 36187-100MG 298-00-0
Penconazol Sigma Aldrich 36189-100MG 66246-88-6
Pirimiphos-methyl Sigma Aldrich 32058-250MG 29232-93-7
Propiconazole Sigma Aldrich 45642-250MG 60207-90-1
Propoxur Sigma Aldrich 45644-250MG 114-26-1
Propyzamide Sigma Aldrich 45645-250MG 23850-58-5
Pyriproxifen Sigma Aldrich 34174-100MG 95737-68-1
Tolclofos-methyl Sigma Aldrich 31209-250MG 5701804-9
Triadimefon Sigma Aldrich 45693-250MG 43121-43-3
Triflumizole Sigma Aldrich 32611-100MG 68694-11-1
α-HCH Sigma Aldrich 33377-50MG 319-86-8
β-HCH Sigma Aldrich 33376-100MG 319-85-7

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Varela-Martínez, D. A., González-Curbelo, M. Á., González-Sálamo, J., Hernández-Borges, J. Determination of 45 Pesticides in Avocado Varieties by the QuEChERS Method and Gas Chromatography-Tandem Mass Spectrometry. J. Vis. Exp. (202), e66082, doi:10.3791/66082 (2023).

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