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SPEKTROSKOPIE PHOTOMETRIE        10/2005

Pestizidrückstände: Alle auf einen Streich

Heutzutage werden in der Landwirtschaft mehr und mehr Pestizide eingesetzt, deren Rückstände mit der herkömmlichen Multimethode nicht mehr ausreichend erfasst werden können. Dieser Artikel stellt eine neue Methode vor, mit der sich über 150 verschiedene Pestizide und deren Metaboliten in Obst und Gemüse analysieren lassen - und zwar schnell, zuverlässig und mit wenig Aufwand.

Normalerweise wurden (und werden) Pestizidrückstände in Lebensmitteln mit Methoden der Rückstandsanalytik überwacht, die auf Gaschromatographie in Kombination mit selektiven Detektoren (z.B. ECD) oder Massenspektrometern beruhen. Viele Pestizide, die mithilfe dieser Methode leicht zu analysieren waren, werden inzwischen immer weniger verwendet oder durch Verbindungen mit höherer Wirksamkeit oder besserer Umweltverträglichkeit ersetzt.
Unter diesen modernen Verbindungen sind etliche entweder nicht für die gaschromatographische Analyse geeignet oder aber nicht mit den Nachweisgrenzen detektierbar, die den gesetzlich vorgeschriebenen maximalen Rückstandsmengen entsprechen (unterer ppb-Bereich). Mehr und mehr Verbindungen müssen daher mittels spezieller Verfahren gesondert analysiert werden, woraus übermäßig lange Analysedauern mit hohen Personal- und Materialkosten resultieren.
Unter Nutzung der Selektivität der Triple-Quadrupol-Massenspektrometrie (GC- und LC-MS/MS) in Verbindung mit dem neu entwickelten  "quick-easy-cheap-effective-rugged-and-safe"- (QuEChers)-Extraktionsverfahren ist es gelungen, eine Multimethode für die routinemäßige Überwachung von Pestiziden in Höhe von bzw. unterhalb der in UK/EU gesetzlich vorgeschriebenen maximalen Rückstandsmengen zu entwickeln.

Neues Extraktionsverfahren
Die hier vorgestellte Methode wurde in Übereinstimmung mit den EU-Richtlinien der Qualitätskontrolle für Pestizid-Rückstandsanalytik validiert und verfügt über eine gute Wiederfindung und Reproduzierbarkeit von über 150 Pestiziden und Metaboliten in fast allen Obst- und Gemüsearten. Die von Anastassiades et al. entwickelte QuEChERS-Methode gestaltet sich wie folgt:
-Quick: Ein einziger Laborant kann zehn fertige GC/LC Proben in weniger als einer Stunde vorbereiten.
-Easy: Die Probenvorbereitung wurde wesentlich vereinfacht.
-Cheap: Selbst bei Mahlung unter Trockeneis belaufen sich die Materialkosten pro Probe auf unter einen Euro.
-Effective: Sehr gute Wiederfindungsraten für fast alle Pestizide.
-Rugged: Die Methode kann nach einer kurzen Einarbeitungszeit reproduzierbar nachgearbeitet werden.
-Safe: Bei diesem Verfahren lässt sich der Lösungsmittelverbrauch um bis zu 90 Porzent verringern.

Methode als Kompromiss
Eine Extraktionsmethode für die Multi-Pestizidrückstandsanalyse ist naturgemäß ein Kompromiss. Drei miteinander einhergehende Wechselwirkungen müssen beachtet werden: die zwischen Adsorptionsmittel und Analyt, zwischen Adsorptionsmittel und Matrix sowie zwischen Matrix und Analyt. In der Multi-Pestizidrückstandsanalyse hat sich Bondesil PSA als ein Adsorptionsmittel erwiesen, welches viele störende Matrixkomponenten binden kann, ohne die Extraxtionseffizienz negativ zu beeinflussen. Die QuEChERS-Methode nutzt ein dispersives Extraktionsverfahren mit Varian Bondesil PSA. Die Reinigung basiert auf:
-Polar: primäre Wechselwirkung
-Anionenaustausch: primäre Wechselwirkung
-Chelatbildner: primäre Wechselwirkung
-Unpolar: sekundäre Wechselwirkung
-Kationaustausch: Silanolgruppen-Wechselwirkung
Die gesamte Liste der mit dem Varian 1200 GC/MS/MS analysierten Pestizide ist in Tabelle 2 dargestellt.

Validierung für GC und LC
Der QuEChERS-Extrakt läuft gleichzeitig sowohl auf dem Varian 1200 GC/MS/MS als auch auf dem 1200L LC/MS/MS System im "multi-channel selective reaction monitoring"- (MRM)-Modus. Precursor-Product-Ionen- Übergänge wurden unter dem Aspekt optimaler Selektivität und Empfindlichkeit gewählt.
Die analytischen Parameter und Ergebnisse von Validierungsstudien für 32 repräsentative Pestizide sind in Tabelle 3 aufgeführt, die ebenfalls im Internet heruntergeladen werden kann (siehe InfoClick-Kasten am Ende des Artikels). Typische (GC/MS/MS) Kalibrierungskurven sind in Abbildung 4 dargestellt. Weitere Informationen über LC/MS/MS-Methoden und Studien sind in einem gesonderten Applikationsbericht erhältlich. Routinequantifizierung wird mittels einer Vier-Punkt-Kalibrierung nach dem internen Standardverfahren (deuteriertes Atrazin) durchgeführt. Linearität für alle Verbindungen ist in Matrix und für einen Konzentrationsbereich von 5 bis 1000 mg/kg gegegben. Die Wiederfindungen wurden in fünf repräsentativen Matrizes bestimmt, die so ausgewählt wurden, dass sie eine möglichst breite Palette von Obst- und Gemüsesorten wiederspiegeln. Wiederfindungsraten wurden bei einer Konzentration von 10 mg/kg und 100 mg/kg bestimmt.

Zusammenfassung
Die Verwendung der Triple-Quadrupol- Massenspektrometrie, Varian-FactorFour Säulen und der QuEChERS-Extraktionstechnik hat sich als praktische und zuverlässige Methode erwiesen, um den heutigen Ansprüchen der Spurenanalyse von Pestiziden in Lebensmitteln und Gemüse zu genügen. Die Methode wurde in Übereinstimmung mit den EU-Richtlinien der Qualitätskontrolle validiert und ist nach ISO 17025 für die Pestizidrückstandsanalyse akkreditiert.
Sie bietet eine gute Wiederfindung und Reproduzierbarkeit für über 150 Pestizide und Metaboliten in einer großen Palette von Obst- und Gemüsematrizes. Das Multiple Reaction Monitoring (MRM) ist die Methode der Wahl für die Bestimmung von geringen Spuren in komplexen Matrizes wie ökologischen Proben (Wasser, Sedimente, Böden) und Nahrungsmittelproben (Obst, Gemüse und Molkereiprodukten). MRM bietet hohe Selektivität für die Matrixentfernung und den direkten Nachweis der Verbindungen. Durch diese Arbeit wurde gezeigt, dass das Varian 1200 System sehr gut für die Analyse von flüchtigen und nichtflüchtigen Pestizidklassen geeignet ist.

Die Untersuchungen im vorliegenden Beitrag wurden u.a. mit einem Varian Triple-Quadrupol 1200L LC/MS/MS durchgeführt

Tabelle2:

Tabelle3: