Augstas izšķirtspējas masspektrometrijas pielietojums pesticīdu nemērķētam skrīningam pārtikas produktos

Abstract

Augstas izšķirtspējas masspektrometrijas pielietojums pesticīdu nemērķētam skrīningam pārtikas produktos, Vasiļjeva V., zinātniskais vadītājs Mg. chem. Ruško J., Bakalaura darbs, 40 lappuses, 8 attēli, 8 tabulas, 44 literatūras avoti, 3 pielikumi. Latviešu valodā. Pesticīdi plaši mūsdienās tiek izmantoti lauksaimniecībā, jo augu kaitēkļi, tādi kā nezāles, slimības u.c. ir spējīgi samazināt lielu procentuālo daļu no visām lauksaimniecības kultūru ražām pasaulē. Pesticīdu toksiskuma dēļ bioķīmiskie procesi dzīvās šūnās mainās, tie nelabvēlīgi ietekmē cilvēka veselību. Lai pasargātu cilvēkus no nelabvēlīgām sekām, pasaulē tiek plaši izstrādātas daudzas noteikšanas metodes dažāda veida augos un augu izcelsmes produktos. Augsti efektīvā šķidrumu hromatogrāfija apvienojumā ar masspektrometriju ļauj izstrādāt selektīvas un precīzas analītiskās metodes sarežģītām paraugu matricām. Darba mērķis ir salīdzināt klasisko mērķa skrīninga metožu efektivitāti ar nemērķēta skrīninga sniegtajām priekšrocībām. Bakalaura darba ietvaros, datu iegūšanai par paraugos sastopamajām pesticīdu atliekvielām gan kvantitatīvajai mērķa, gan nemērķētai analīzei, izmantots HRMS-Orbitrap-HRMS. Mērķa skrīninga datu analīzei un kvantificēšanai tika izmantota Tracefinder 3.2 programmatūra. Savienojumi, noteikti nemērķēta skrīninga ietvaros, tika prioritizēti izmantojot publiski pieejamas Eiropas Savienības pesticīdu datubāzes. Nemērķētā skrīninga dati tika apstrādāti Compound Discoverer 2.1 programmatūrā, apvienojumā ar pesticīdu kandidātu datubāzēm. Lai uzlabotu pārliecību par mērķa savienojumu akurāto struktūru identificēšanu, tika veikti kandidātu fragmentācijas eksperimenti. Iegūtie kandidātu fragmentācijas spektri tika salīdzināti ar publiski pieejamo spektrālo datubāžu spektriem, kā arī ar in-silico modelētiem fragmentācijas spektriem izmantojot SIRIUS 4 programmatūru. Paraugu sagatavošana tika veikta, izmantojot klasisko QuEChERS metodi. Kvantificēšana tika veikta izmantojot validētu in-house metodi. Darba literatūras apskatā dots ieskats par pesticīdu veidiem un to nozīmi, paraugu sagatavošanas metodēm to noteikšanai, masspektrometrijas un augstas izšķirtspējas masspektrometrijas metodēm pesticīdu noteikšanai, kā arī nemērķēta skrīninga nozīmei, pielietojumam un galvenajām atšķirībām starp mērķa savienojumu skrīningu. Darba ietvaros tika analizēti apelsīnu paraugi, iegādāti Rīgas veikalos. Pesticīdu saturs noteikts 12 apelsīnu paraugos. Darbs ir izstrādāts pārtikas drošības, dzīvnieku veselības un vides zinātnes institūtā „BIOR”, izmantojot augsti efektīvo šķidruma hromatogrāfiju kombinācijā ar hibrīda-Orbitrap augstas izšķirtspējas masspektrometru.

Use of high-resolution mass spectrometry for non-target pesticide screening in foods, Vasiljeva V., M. Sc. Ruško J., Bachelor’s thesis, 45 pages, 8 images, 8 tables, 44 literature sources, 3 appendices. Written in Latvian language. Pesticides are widely used in agriculture today, because plant pests such as weeds, diseases, and others, are able to reduce a large percentage of all agricultural crops in the world. Due to the toxicity of pesticides, biochemical processes in living cells change, adversely affecting human health. In order to protect people from adverse consequences, many detection methods are widely developed in the world for different types of plants and plant products. Highly efficient liquid chromatography combined with mass spectrometry allows the development of selective and accurate analytical methods for complex sample matrices. The aim of the thesis is to compare the effectiveness of classic target screening methods with the benefits of non-targeted screening. HPLC-Orbitrap-HRMS was used in the Bachelor’s thesis to obtain data on the occurrence of pesticide residues in samples for both quantitative and non-target analysis. Tracefinder 3.2 software was used for quantitative target analysis. The candidate compound search for non-target analysis was based on prioritization by publicly available European Union pesticide databases. All of the non-target data were processed with Compound Discoverer 2.1 software, in combination with pesticide candidate databases. In order to improve the identification confidence of the non-target candidate structures, additional fragmentation experiments were performed. The obtained fragmentation spectra of candidates were compared with the spectra of publicly available spectral databases and libraries, as well as with in-silico modeled fragmentation spectra using SIRIUS 4 software. Sample preparation was performed using the classic QuEChERS method. Quantification was performed using a validated in-house method. The literature review provides insight into pesticides, their use and significance, sample preparation methods used for their detection, mass spectrometry and high-resolution mass spectrometry methods for pesticide detection, as well as briefly covers the importance of non-targeted screening, the application and key differences between target and non-target screening. In the framework of the thesis, orange samples were analyzed and purchased in Riga shops. Pesticide content was determined in 12 orange samples. The work has been developed in the Institute for Food Safety, Animal Health and Environmental Science “BIOR”, using high performance liquid chromatography combined with a hybrid-Orbitrap high-resolution mass spectrometer.