Analisi diossine in alimenti con gc msms

Proprietary & Confidential1

Davide Facciabene

Product Specialist GC, GC-MS

Thermo Fisher Scientific S.p.A.

Bari, 7 Luglio 2016

ANALISI GC-MS/MS

DI DIOSSINE SU MATRICI ALIMENTARI


Cosa sono le diossine?

• Diossine è un termine generale che viene usato per descrivere un gruppo di uncentinaio di composti capaci di persistere per lungo tempo nell’ambiente.

• Questo gruppo include polychlorinateddibenzo-dioxins (PCDDs) e

polychlorinated dibenzo-furans (PCDFs).

• Non sono prodotte deliberatamente ma nascono come sottoprodotto di

numerosi processi chimici in cui sono coinvolti prodotti clorurati. Le fonti

principali di diossine sono rappresentate da: inceneritori di rifiuti, emissioni di

attività industriali quali la produzione di pesticidi ed altre sostanze chimiche

come il cloruro di polivinile (meglio noto come PVC), le operazioni di

sbiancatura della carta, gli impianti di riscaldamento domestico a legna, gli

incendi e il traffico veicolare.


La biomagnificazione e il bioaccumulo

Se liberati nell'ambiente, le diossine e i

PCB persistono per anni a causa della loro

resistenza all'azione degli agenti chimici e

biologici.

Benché la loro idrosolubilità sia

estremamente debole, le piccolissime

quantità di questi composti presenti sulla

superficie delle acque si volatilizzano

costantemente depositandosi di nuovo

sulla terra o sull'acqua dopo essere stati

trasportati nell'aria per alcuni giorni.

Data la loro persistenza e solubilità nei

tessuti adiposi, le diossine e i PCB presenti

nelle catene alimentari subiscono una

biomagnificazione.


Le Diossine in sintesi

- 210 COMPOSTI CHIMICI (75 CONGENERI DI PCDD E 135 FURANI)

- 17 CONGENERI CLORO SOSTITUITI DI DIOSSINE E FURANI (TETRA, PENTA, ESA,

EPTA, OCTA) PER LA LORO TOSSICITA’, STABILITA’ E CARATTERE LIPOFILO.

- LA PIU’ TOSSICA, LA TCDD (2,3,7,8 tetraclorodibenzodiossina).


Il sistema di Tossicità Equivalente: TEQ

• Per riuscire ad esprimere la tossicita dei singoli congeneri, è stato

introdotto il concetto di fattore di tossicità equivalente (TEF).

• Ad ogni composto è attribuito un Fattore di Tossicità Equivalente TEF

che indica il grado di tossicità comparato alla 2,3,7,8-TCDD, il cui

valore di riferimento è pari ad 1 (la più tossica).

• Per esprimere la concentrazione complessiva di diossine nelle diverse

matrici si è introdotto il concetto di tossicità equivalente totale (TEQ)

che si ottiene sommando i prodotti tra i valori TEF dei singoli congeneri

e le rispettive concentrazioni, espresse con l’unita di misura della

matrice in cui vengono riscontrate, ovvero:

TEQ = Σ (concentrazione congenere * TEF congenere)


Valori TEF : World Heath Organization (WHO)


Regolamento UE

PASSATO:

Commision Regulation (EU) No 252/2012

GC-HRMS per analisi di conferma

GC-MS/MS per screening

PRESENTE:

Commision Regulation (EU) No 589/2014

GC-HRMS o GC-MS/MS per analisi di conferma


Regolamento UE

Specifiche richieste del regolamento:

Doppia transizione MS/MS per tutti i su PCDD/PCDF naturali e marcate

Risoluzione unitaria dei quadrupoli (FWHM 0,7)

Rapporto di abbondanza IRC% +/- 15%

Linearità della risposta in RSD% minore +/-20% sul RRF

Rispetto dei criteri previsti dai metodi EPA 1613 e 1668 (con l’eccezione

dell’obbligo dell’uso di HRMS)


Preparativa


TSQ 8000 Evo – Innovazione in QqQ

SENSIBILITA’

SELETTIVITA’

PRODUTTIVITA’


Perché un Triplo GC?

• SELETTIVITA’

• Eliminazione del rumore di fondo

• Discriminazione del principio attivo

• Qualità nel dato analitico

• SENSIBILITA’

• Elevato rapporto S/N

• Basso LOQ

• Rapido clean-up dei campioni

• PRODUTTIVITA’

• Analisi multiresiduo

• Prestazioni costanti

• Minima manutenzione

RT: 11.83 - 31.00 SM: 7G

12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Time (min)

0

20

40

60

80

100

0

20

40

60

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100

Re

lative

Ab

un

da

nce

0

20

40

60

80

10018.65

16.8316.9316.24

15.98

18.8315.70

19.9115.10

20.0613.79 21.2214.6312.36

24.49 24.9123.8322.01 22.2213.43

23.1925.32 27.6126.11

27.74 29.35 30.17

18.26

16.49

17.40 19.1416.17 21.0519.7812.57 14.95 23.7321.78 24.89 29.9725.3122.6814.32 26.15 27.54 28.49

RT: 17.21

SN: 132RMS

RT: 17.54

SN: 11RMS

NL: 1.26E10

TIC MS 20100222_Performance_58

NL: 8.61E7

m/z= 479.50-480.50 MS

20100222_Performance_58

NL: 5.03E6

TIC F: + c EI SRM ms2 480.190

[250.999-251.001, 267.029-267.031,

355.059-355.061, 370.069-370.071,

465.169-465.171] MS ICIS

20100222_performance_48

Food SafetyAnabolic steroids in „meat production“

Full Scan

Single Quad SIM

Triple Quad MRM

?

!!


Perché un Triplo GC?

RT: 11.83 - 31.00 SM: 7G

12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Time (min)

0

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100

0

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Re

lative

Ab

un

da

nce

0

20

40

60

80

10018.65

16.8316.9316.24

15.98

18.8315.70

19.9115.10

20.0613.79 21.2214.6312.36

24.49 24.9123.8322.01 22.2213.43

23.1925.32 27.6126.11

27.74 29.35 30.17

18.26

16.49

17.40 19.1416.17 21.0519.7812.57 14.95 23.7321.78 24.89 29.9725.3122.6814.32 26.15 27.54 28.49

RT: 17.21

SN: 132RMS

RT: 17.54

SN: 11RMS

NL: 1.26E10

TIC MS 20100222_Performance_58

NL: 8.61E7

m/z= 479.50-480.50 MS

20100222_Performance_58

NL: 5.03E6

TIC F: + c EI SRM ms2 480.190

[250.999-251.001, 267.029-267.031,

355.059-355.061, 370.069-370.071,

465.169-465.171] MS ICIS

20100222_performance_48

Anabolic steroids in „meat production“

Full Scan

Single Quad SIM

Triple Quad MRM

?

S/N 132 rms !!


GC-MS/MS in breve

Transizione SRM: Single Reaction Monitor

Q1 ione precursore

m/z 182Q3 ione prodotto

SRM m/z 153

“Monitorare una singola transizione”

dal Precursore nel Q1 al Prodotto nel Q3

Argon

Collision Gas


Step 1: Precursor Ion Selection

Selected analyte

precursor ion

Matrix ion with

same mass

number


Step 2: Fragmentation in Collision Cell

Acibenzolar-S-Methyl – 10 ppb in Lettuce

Significant contribution

from matrix ion causes

peak area to be too high


Step 2: Fragmentation in Collision Cell

Fragmentation of both

analyte and matrix ion


Step 3: Production Ion Selection

Selection of unique

product ion of analyte


Step 3: Production Ion Selection

SIM on m/z 182 SRM on m/z 182 > 153

m/z 182m/z 153

SRM removes the

shoulder on from

matrix interference &

reduces background


Stato dell’Arte nell’Analisi Multiresiduale


TSQ 8000 Evo - Overview

Sorgente

Prefiltro

Quadrupolare

1° Quadrupolo

“Q1”

3° Quadrupole

“Q3”

2° Quadrupolo

“Q2”

Cella di collisione

Dinodo ed

Elettromoltiplicatore


TSQ 8000 Evo – Sorgente ExtractaBrite™

• Repeller

maggiore efficienza nel trasferimento ionico

• Nuove leghe metalliche, T° max 350°C

Maggiore robustezza ed inerzia



• Doppio sistema di riscaldamento, per Ion Volume, Lenti, Guida Ionica e Prefiltro




• Doppio sistema di riscaldamento, per Ion Volume, Lenti, Guida Ionica e Prefiltro




• Doppio Filamento

Maggiore produttività

Selezionabile via software

Protetto da una lente elettronica

Entrambi i filamenti operano nella stessa orientazione magnetica



• Prefiltro quadrupolare a doppio stadio S-Shape™

Maggiore sensibilità, forte rimozione del rumore di fondo, sistema off-axyss

Sistema NON in linea !!!



• Sistema No-Vent

Rimozione della sorgente senza togliere il vuoto


CONDIZIONI STRUMENTALI GC & MS


CONDIZIONI STRUMENTALI GC & MS


Transizioni SRM


Linearità – 6 livelli da 0,1 a 40 pg/uL


Linearità – 6 livelli da 0,1 a 40 pg/uL


Precisione retta di taratura – 8 iniezioni


Precisione livello più basso – 16 iniezioni


Sensibilità


Sensibilità


Ion Ratio Confirmation


PROVA SU STRADA

• Sono stati analizzati campioni di uova, grasso animale e del

cibo per pesci.

• La concentrazione calcolata per ogni singolo congenere (TEQ

pg / g-grasso ) è stata confrontata con il valore ottenuto dal GC-

HRMS.


Cromatografia & selettività: 2378-TCDD nei campioni estratti

Cibo per pesci Grasso animale Uova


UOVA: confronto con GC-HRMS


CIBO PER PESCI: confronto con GC-HRMS


PESCE: confronto con GC-HRMS


CIBO PER PESCI: precisione del contenuto totale diossine n=13


GRASSO ANIMALE: precisione del contenuto totale diossine

n=13


Confronto con GC-HRMS

• Valore medio dei contenuti totali di diossina nei campioni (WHO-

PCDD/F-TEQ) da (n) repliche con la deviazione standard

percentuale corrispondente.

• Deviazione media dai valori di GC-HRMS < 4%


CONCLUSIONI

• Il TSQ 8000 Evo è lo spettrometro di massa a triplo quadrupolo per

sistemi GC-MS/MS in grado di soddisfare i requisiti analitici per la

quantificazione e conferma dei bassi livelli di diossine e furani in matrici

quali mangimi e alimenti.

• Il TSQ 8000 Evo è particolarmente adatto per sopportare grandi carichi di

lavoro, campioni in matrici complesse.

• Il TSQ 8000 Evo può lavorare praticamente ininterrottamente grazie al

fermo macchina quantificato in qualche ora a seguito della pulizia della

sorgente.

• Il TSQ 8000 Evo costituisce lo stato dell’arte nelle analisi multiresiduali di

pesticidi o di classi di composti che richiedono di determinare centinaia di

analiti in un’unica corsa strumentale.


RINGRAZIAMENTI

Dr. Cesare Rossini

Business Development Manager -

Environmental and Food Safety

Chromatography and Mass Spectrometry

Division.

Cristian Cojocariu, PhD

Senior Applications Specialist

GC Triple Quadrupole Mass Spectrometry

Chromatography and Mass Spectrometry Division


[email protected]

mailto:[email protected]