Möglichkeiten und Grenzen der Betimmung von QuEChERS ... · Diphenylamine 318 ChlorpyrifosMethyl...

Möglichkeiten und Grenzen der Betimmung von QuEChERS-Extrakten mit dem MSDvon QuEChERS Extrakten mit dem MSD

QuEChERS versus BfR-Methode (Alder)QuEChERS versus BfR Methode (Alder)

Günther Kempe L d t h t lt fü dLandesuntersuchungsanstalt für das

Gesundheits- und Veterinärwesen Sachen (LUA) Würzburg 7 - 8 Dezember 2009Würzburg, 7.- 8. Dezember 2009

Dr. Günther Kempe Folie 1

Welche Technik ist verfügbar ?GC-ECD, - NPD, - FPD,-AED

GC-MS-NCIGC-MSD

GC -MS/MS

LC MS/MSGC-TOF-MS

LC-MS/MS


Ziele der Lebensmittelüber achunZiele der Lebensmittelüberwachung

Gesundheitsschutz des Verbrauchers

Schutz des Verbrauchers vor Irreführung und Täuschung Sicherung eines redlichen

d l hHandelsbrauches

Untersuchung von Lebensmittel auf Rückstände von - Pflanzenschutzmitteln und

organischen Kontaminanten sowie - organischen Kontaminanten sowie - Tierarzneimitteln - und deren Bewertung


Seite 3

und deren Bewertung

PflanzenschutzmittelzulassungenPflanzenschutzmittelzulassungen

üb mehr mehr über500

als250

als1000

hinzu kommen etwa 100 Metabolite und Abbauprodukte


Pestizide – Herkömmliche Analytiky

C)

unkt

(°C

f üh ( 2000)

zur Zeit≥ 400 Pestizide

Sied

epu früher (vor 2000)

> 500 Stoffe LC

S

GC heute

Molekülmasse (amu)

GC~ 100-150 Stoffe


Molekülmasse (amu)

Basic Question –Welche GC/MS Option ist die Beste?

Scan with libraries SIM with ion ratiosNur Target Analyse?MS/MS with ion ratios

Analyse von "non targets" Scan MS wit SQ IT TOF Analyse von non-targets (unknowns) ?

wichtig – aber oft nicht realisiert

Scan MS wit SQ, IT, TOF, oder tandem MS in SQ mode mit Bibliotheken

Gesetzliche Anforderungen ankleinere Nachweisgrenzen als DRS oder MS/MS

Backflush , Large Volume

kleinere Nachweisgrenzen alsmit Scan oder SIM möglich(Babyfood)

wieviel chemisches Rauschenkommt von der Matrix ?

mehr Probenvorbereitung


Vergleich LC-MS-MS versus GC-MS-Sim

2005 Studie zur Analytik von 500 zugelassenen Pestizidenunfair

??

* Publication online January 28, 2006y ,Wiley InterScience DOI 10.1002/mas.20091Lutz Alder, Kerstin Greulich, Günther Kempe, Bärbel Viethp ,

ca. 150 GC Stoffe


Stoffe

"State of the Art" mittels GC/MSD aktuelles Vorgehen im Rückstandslabor:Targetsreening Methode für 50-200 Pestizide – notwendig sind > 500 Targetsreening Methode für 50 200 Pestizide notwendig sind > 500 oft wird immer noch nur QEDIT oder nur click and search" praktiziert

T l di d L b l i htTools die das Leben erleichtern:

Retention Time Locking (RTL) (Alleinstellungsmerkmal !! )

Scan / Sim Modus (10 – 100 ng/ml Nachweisgrenze) Auto Sim DRS (Deconvolution Reporting Software) , RTLPest flow + Nist MultiTrace 2 RTL S RTL Screener Backflushing, und / oder Splitting auf mehrere Detektoren

Pestizid Datenbank; Pesticides Online; Pesticide Manual www bcpc org


Pestizid Datenbank; Pesticides Online; Pesticide Manual www.bcpc.org Mass Finder 3 (optional) Export zu Mass Hunter

> 900 > 900 PestizidePestizide und und MetabolitenMetaboliten in TOFMS in TOFMS BibliothekBibliothek

• Standard column with Rt index Many new pesticides and metabolites are • Standard column with Rt index

• only one name

a y ew pest c des a d etabo tes a einclude and some organic polltion compounds

l HP5MS 30 0 25 0 25 • Azole

• Strobilurine

column: HP5MS 30m, 0,25mm, 0,25 µm

Advantage • Pyrethroide

• Neonicotinoide

• some POP´s

• get better similarity factors

• native compounds are not detected

Advantage

• some POP s

• Moschus compounds

• PCB´s and Parlare

• native compounds are not detected

• better peak form for modern, more polare pesticides

• Phthalates and Phosphates

• PBB´s and PBDE´s

• aquired with True ToF


Pestizid Datenbank Eigenschaften Modul

There are many possibility to filter

m/z number

after more as 100 chemical classes, disciplines (e.g. insecticides, xenoestrogenes and metabolites).

The highlight is the data fieldThe highlight is the data field "analytical notes". This field contain special analytical notes who was collected from the author about more then ten yearsmore then ten years.

When the m/z number of electron impact mass spectrometry is known you can discover it in this module. The chromatographer can find information about GC detectability at specific detectors ECD and NPD quickly, one "x" are a weak response and three "xxx" is very high response.


GC MS Formular


Pest online (Stand 2008) (1)

Pest online Gesamtübersicht Anzahl Datensätze > 62 000


Pest online (Stand Oktober 2008) (2)( ) ( )Pest online GesamtübersichtGesamtübersicht Anzahl Datensätze > 62 000

Beispiel : Methamidophosp


Top 60 ( aus 61641 Datensätzen von Pesticides Online ab Jahr 2002)

Pesticide Anzahl Pesticide Anzahl Pesticide AnzahlPesticide AnzahlCarbendazim 2563

Iprodione 2162

Azoxystrobin 1908

Pesticide AnzahlEndosulfansulfate 690

Bromopropylate 674

Bifenthrin 642

Pesticide AnzahlFenarimol 396

Kresoxim-Methyl 377

C t /F l t ( ) 377Chlorpyrifos 1837

Bromide (anorg.) 1568

Cyprodinil 1535

Imazalil 1264

Acetamiprid 637

Carbaryl 627

Propamocarb 571

Difenoconazole 568

Captan/Folpet (sum) 377

Methamidophos 360

Omethoate 351

Deltamethrin 350Imazalil 1264

Fludioxonil 1100

Thiabendazole 998

Imidacloprid 995

Difenoconazole 568

Triadimenol 559

Dicofol 552

Trifloxystrobin 532

Deltamethrin 350

Chlormequat chloride 343

Pyraclostrobin 339

Spinosad 337Cypermethrin 980

Fenhexamid 951

Pyrimethanil 931

Myclobutanil 902

Vinclozolin 522

Indoxacarb 501

Azinphos-methyl 497

Endosulfan alpha- 495

Spinosad 337

Pyriproxyfen 327

Buprofezin 326

Chlorothalonil 322Myclobutanil 902

Metalaxyl/Metalaxyl M 868

Captan 866

Boscalid 781

Endosulfan, alpha 495

Dimethomorph 476

Ethion 446

Methomyl 431

Chlorothalonil 322

Copper 320

Diphenylamine 318

Chlorpyrifos Methyl 318Tebuconazole 775

Dithiocarbamates (CS2) 710

Procymidone 701

Malathion 701

Methidathion 424

Endosulfan, beta- 420

Thiacloprid 417

Chlorpyrifos-Methyl 318

Propargite 315

Pirimicarb 313

Tetradifon 312


Malathion 701Dichlorvos 308

Backflush – absolutes Erfordernis bei fetthaltigen Proben

Quelle Rothweiler

auch GC MS MSauch GC-MS-MS hilft nicht

unbedingt weiter


Tools die das Leben leichter machenMultiTrace 2MultiTrace 2


MultiTrace 2 Bildschirm-Ansicht


MultiTrace 2 Bildschirm-Ansicht automat. Zoom-Modus


MultiTrace 2 Report-Ansicht (PDF o. Excel)

Referenz Probe


MultiTrace 2 Referenz Probe


Tetrahydrophthalimid – Metabolit vom Captan ChemStation Ansicht (0,1mg/kg in Paprika)ChemStation Ansicht (0, mg/kg in Paprika)

Scan

Si / 151Sim m/z 151

Sim m/z 80


Tetrahydrophthalimid – Metabolit vom Captan MultiTrace Ansicht (0,1mg/kg in Paprika)Mu ( , mg/ g p )


GC Methoden-Parameter -constant flow-

Säule : HP-5MS, 30 m, i. D. 0,25 mm, 0,25 µm ; Nr. 19091J-433

Carriergas : Helium 1,2 ml/min ( 10,8 psi)

Injektion : 2 µl Pulsed Splitless; 210°C;Pressure 10 psi;Injektion : 2 µl Pulsed Splitless; 210 C;Pressure 10 psi; Pulse pressure 30 psi; Pulse time 0,8 min; purge flow 50,0 L/min ; Purge time 1,5 min;

290°C/8 minTemperaturprogramm

170°C/0 min210°C/2 min

3 grd/min

30 grd/min

10 i70°C/2,0 min 25 grd/ming

run time: 32 min

10 min kürzer


run time: 32 min

Rückstandsanalytik

Gelchromatographie

Klasische Methode "DFG S19"

ReinigungGelchromatographiean Bio Beads SX 3

DetektionHPLC GC LC Detektion

BestätigungDAD ECD,NPD MSFLD FPD, MS MS-MS

GC MS ( EI, CI, NCI, MS-MS)


Nachteil: hoher Zeitaufwand (2-3d)

Sample Weight 20 -100 gWater Adjustment to 100 g

Modulare Multimethode L00.00.34 (Erw.Neufg. S 19)

Extraktion mit 200 mL Aceton

Liquid/Liquid Partition

j g

Extraktions ModuleE1 bis E3

Detektions-modul D5

Liquid/Liquid Partition100 mL Ethyl Acetate/Cyclohexane

Gel Permeation ChromatographyGPCeinengen / umlösen

neu

Mini Silica Gel Column ChromatographyMSC MSNPDFPD ITD

einengen / umlösen

LC/MS/MSLC/MS/MS

Eluate 165% Hexane35% Toluene

Eluate 2100% Toluene

Eluate 35% Acetone95% Toluene

Eluate 420% Acetone80% Toluene

Eluate 5100% Acetone

ECD / NCI ECD FPD / NPDMS-NCI

Organochlor PSM weitere PSMOrganochlor-PSM weitere PSM

400 PSM~ 400 PSM für tierische Matrixfür tierische Matrixunverzichtbar


bestimmbarbestimmbarunverzichtbar

Moderne "schnelle" Multimethoden (1)m ( )

Amtliche Sammlung von Untersuchungsverfahren nach § 64 LFGB

Untersuchung von Lebensmitteln

L h b i l 00 00


L Untersuchung von LebensmittelnMultimethode zur Bestimmung von Pflanzenschutzmittelrückständen in

fl li h L b itt l itt l GC MS(/MS) d LC

00.00

pflanzlichen Lebensmitteln mittels GC-MS(/MS) oder LC-MS/MS nach Acetonitril-Extraktion/Verteilung

und Aufreinigung mittels dispersiver SPE (QuEChERS)115

QuEChERS Dezember 2007


Dezember 2007

Moderne "schnelle" Multimethoden (2)

Amtliche Sammlung von Untersuchungsverfahren nach § 64 LFGB

L h b i l 00 00


L Untersuchung von LebensmittelnMultimethode zur Bestimmung von

Pflanzenschutzmittelrückständeni L b itt l itt l LC MS/MS h

00.00

in Lebensmitteln mittels LC-MS/MS nach Methanolextraktion

und Aufreinigung an Diatomeenerde113

BfR- oder Alder Methode Dezember 2007


Dezember 2007

Moderne "schnelle" Multimethoden (3) BfR-Methode

Einwaage 10 g kaum genutzte, sehr preiswerte Methode

ReinigungDiatomeenerde (Chemelut)

neu : PSA (Hemmerling)

LC GCDetektion

LC300 Stoffe GC

150 StoffeEntfernung von freien Fettsäuren

MS-ScanMS-MS (MRM) keine B täti

Fettsäuren

MS ScanMS-Sim Bestätigung

mehr notwendigGeräte: MS-EI, MS-NCI ToF


MS-NCI, ToF

Moderne "schnelle" Multimethoden (4) QuEChERS-Methode

Einwaage 10 g

PSA ReinigungAcetonitrilPSA, GCB,ODS

optional: Zugabe von “Analyte Protectants”

DetektionLC

300 Stoffe GCSubstanzen, die Substanzen, die mit den aktiven

Detektion300 Stoffe 150 StoffeStellen im GC inWechselwirkung treten und diese

MS-ScanMS Sim

MS-Ms (MRM) keine Bestätigung

weitgehendblockieren.Sorbitol, Eth l l l MS-Sim mehr notwendig

Geräte: MSD, Trace DSQ ToF

Triton XEthylglycerol,Triton X-114

sicherer ist


Trace-DSQ, ToFsicherer ist Matrixkalibrierung

Selektivität der Clean-up Verfahren

Die eingesetzte Sorbentien entfernen hauptsächlich ...

PSA (primary secondary amines, Anionenaustauscher):Säuren (inclusive Fettsäuren)Zucker

Risiko: Verlust an sauren PestizidenZucker

Pigmente (Anthocyane, weniger Chlorophyll

GCB

sauren Pestiziden

Ri ik V l tGCB :Carotinoide, Chlorophyll, Sterole

Risiko: Verlust an planaren Pestiziden

Reversed-Phase Sorbens (C18, ODS) :Fette und Wachse

keine Wirkstoff-verluste beobachtet

Ausfrieren:Fette und Wachse

h id

keine Wirkstoff-verluste beobachtet


Saccharide verluste beobachtet

Vergleiche der Multimethoden

E k l s h inf h D hfüh n

Alder Quechers

gute ExtraktqualitätMethanol kompatibel mit GC Aufarbeitung

sehr einfache DurchführungProbenvorbereitung in < 1 Tag

geringer Verbrauch an LMmit GC Aufarbeitung in < 1 Tag

geringer Verbrauch an LMkeine chlorierten LM

größerer apparativer und weniger saubere Extrakte

Extraktqualität und ACN sind g ppmanueller Aufwand als bei

QuEChERSVerwendung chlorierter

Extraktqualität und ACN sind problematisch für GC-

MessungVerwendung chlorierter Lösungsmittel verschiedene Versionen für

verschiedene Matrices


Zitrone Boscalid Quechers mit PSA MSD 5975mit PSA MSD 5975

Boscalid m/z 342 mit PSA y = 1254462.8571x + 3822.3810R2 0 8506R2 = 0.8506

30000

35000

40000

10000

15000

20000

25000

0

5000

10000

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03

c ( mg/ k g)

Gehalte > 0,02 gut


Zitrone Boscalid BfR-Methode mit PSA MSD 5975mit PSA MSD 5975

Boscalid m/z 342 mit PSA y = 6304163.8095x - 483.7143R2 0 9868R2 = 0.9868

120000

140000

160000

180000

60000

80000

100000

120000

-20000

0

20000

40000

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03

c( mg/ kg)c( mg/ kg)

Recovery > 80% gut!


Retentionszeittabelle § 64 Sammlung Beuth Verlag

Amtliche Sammlung von Untersuchungsverfahren nach § 64 LFGBLFGB


L Untersuchung von LebensmittelnRückstandsanalyse von Pflanzenschutzmitteln in

00.00

Lebensmitteln(Tabellarische Auflistung der relativen Retentionszeiten von

Pflanzenschutzmittel-Wirkstoffen bei der 73gaschromatographischen Bestimmung)

695 Peaks > 600 Wirkstoffe 695 Peaks > 600 Wirkstoffe

update Mai 2009


update Mai 2009

Tabelle 1:Relative Retentionszeiten und Detektionsempfindlichkeit von Pflanzen-schutzmittel-Wirkstoffen bei der GC Bestimmung (alphabetische oder Rt - Reihenfolge)

WIRKSTOFF CAS-Nr. HP5MS (Parathion)

DB35MS (Parathion

)Ion1 Ion2 Ion3 Ion4 MSD ECD NPD

Dichloranilin 3 5 626 43 7 0 47 0 54 161 163 90 99 xxx xx xDichloranilin, 3,5- 626-43-7 0,47 0,54 161 163 90 99 xxx xx xAcephate 30560-19-1 0,47 0,58 136 94 95 96 xx x xxAclonifen 74070-46-5 1,40 1,34 264 266 212 77 xxx x xAcrinathrin, 1 101007-06-1 1,57 1,41 207 181 281 208 xx xxx xxAcrinathrin 2 101007-06-1 1 58 1 46 181 208 207 93 xxx xxx xxüberAcrinathrin, 2 101007 06 1 1,58 1,46 181 208 207 93 xxx xxx xxAlachlor 15972-60-8 0,89 0,88 160 188 146 237 xxx xxx xAldicarb, -sulfone 1646-88-4 0,33 0,43 68 80 65 69 xx x xAldrin 309-00-2 0,97 0,93 263 66 265 261 xxx xxxAllidochlor 93-71-0 0,40 0,47 56 138 132 70 xxx xx xxAlodan 2550-75-6 1 09 1 04 229 272 237 273 xx xxx

über 600

Wirk-stoffeAlodan 2550-75-6 1,09 1,04 229 272 237 273 xx xxx

Ametryn 834-12-8 0,89 0,93 227 212 170 185 xxx xxAmidithion 919-76-6 0,96 1,03 125 131 93 143 x x xAminocarb 2032-59-9 0,73 0,79 151 150 136 208 xx xxAmitraz 33089-61-1 1,56 1,46 121 162 132 293 xx xAmitraz Metabolit (BTS 27271) 33089 74 6 0 55 0 61 162 132 120 106 x xx

stoffe

Amitraz-Metabolit (BTS 27271) 33089-74-6 0,55 0,61 162 132 120 106 x xxAncymidol 12771-68-5 1,36 1,30 228 107 121 215 xx xxxAnilazine 101-05-3 1,09 1,11 239 241 178 143 x xx xAnilofos 64249-01-0 1,53 1,46 226 125 184 334 xx xx xxAramite, 1 140-57-8 1,32 1,20 185 175 319 334 x xAramite 2 140 57 8 1 35 1 22 185 175 319 334 x xAramite, 2 140-57-8 1,35 1,22 185 175 319 334 x xAspon 3244-90-4 0,99 0,90 211 210 253 378 xxx xx xxxAtraton 1610-17-9 0,69 0,74 196 211 169 154 xx xAtrazine 1912-24-9 0,71 0,76 200 215 202 173 xxx x xxxAtrazine, -desethyl 6190-65-4 0,63 0,71 172 174 187 145 xx x xAt i d th l d i l 3397 62 4 0 56 0 66 145 110 68 147


Atrazine, -desethyl-desisopropyl 3397-62-4 0,56 0,66 145 110 68 147 x x xxAtrazine, -desisopropyl 1007-28-9 0,61 0,72 173 158 145 68 x x xAzaconazole 60207-31-0 1,32 1,30 217 219 173 175 xx x xx

http://www.pesticides-online.de/p p

- Daten seit 1996 , Online seit 2002 fl li h L b itt l- nur pflanzliche Lebensmittel

- Anmeldung per Email Passwort


Obst und Gemüse mit den häufigsten Höchstmengenüberschreitungen (Quelle: BVL)

Lebensmittel Anteil der Proben mit Rückständen über der HM (%)

2004 2005 2006 2007

(Quelle BVL)

Aubergine *16 13 12 23

Gurke 11 5 8 9

Paprika 22 16 11 6

Zucchini *12 11 12 7

Grünkohl *19 *19 *26 16

Feldsalat 7 11 13 8

Rucola 30 29 26 14

Himbeere 10 *5 11 2

Johannisbeere 17 12 12 6

Tafeltraube 13 12 8 5

Pfirsich 5 10 7 8

Karambole/Sternfrucht - - - 14

K kif ht *25 *13 11 11Kakifrucht *25 *13 11 11

Physalis *16 - *29 12

*: weniger als 100 Proben untersucht-: weniger als 10 Proben untersucht


: weniger als 10 Proben untersucht

Mass Finder 3


Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

Landesuntersuchungsanstalt Sachsen, FG Pestizide

Obmann AG Pestizide der Gesellschaft Deutscher ChemikerObmann AG Pestizide der Gesellschaft Deutscher Chemiker

Reichenbachstraße 71 , 01217 Dresden

Tel. +49 351 8144 474Tel. +49 351 8144 474

Guenther.Kempe LUA.SMS.Sachsen.dep

http://www.gdch.de/strukturen/fg/lm/ag/pestizid.htm


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