Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Chemistry

Análisis de plaguicidas organoclorados en una muestra de suelo mediante un enfoque QuEChERS modificado utilizando formiato de amonio

Published: January 20, 2023 doi: 10.3791/64901

Summary

El presente protocolo describe la utilización de formiato de amonio para la partición de fases en QuEChERS, junto con cromatografía de gases-espectrometría de masas, para determinar con éxito residuos de plaguicidas organoclorados en una muestra de suelo.

Abstract

Actualmente, el método QuEChERS representa el protocolo de preparación de muestras más utilizado en todo el mundo para analizar residuos de plaguicidas en una amplia variedad de matrices tanto en laboratorios oficiales como no oficiales. El método QuEChERS que utiliza formiato de amonio ha demostrado ser ventajoso en comparación con la versión original y las dos versiones oficiales. Por un lado, la simple adición de 0,5 g de formiato de amonio por gramo de muestra es suficiente para inducir la separación de fases y lograr un buen rendimiento analítico. Por otro lado, el formiato de amonio reduce la necesidad de mantenimiento en los análisis de rutina. Aquí, se aplicó un método QuEChERS modificado utilizando formiato de amonio para el análisis simultáneo de residuos de plaguicidas organoclorados (OCP) en suelos agrícolas. Específicamente, 10 g de la muestra se hidrataron con 10 mL de agua y luego se extrajeron con 10 mL de acetonitrilo. A continuación, la separación de fases se llevó a cabo utilizando 5 g de formiato de amonio. Después de la centrifugación, el sobrenadante se sometió a un paso de limpieza de extracción dispersiva en fase sólida con sulfato de magnesio anhidro, amina primaria-secundaria y octadecilsilano. Se utilizó como técnica analítica la cromatografía de gases-espectrometría de masas. El método QuEChERS utilizando formiato de amonio se demuestra como una alternativa exitosa para extraer residuos de OCP de una muestra de suelo.

Introduction

La necesidad de aumentar la producción de alimentos ha llevado al uso intensivo y generalizado de pesticidas en todo el mundo en las últimas décadas. Los pesticidas se aplican a los cultivos para protegerlos de las plagas y aumentar el rendimiento de los cultivos, pero sus residuos generalmente terminan en el ambiente del suelo, especialmente en áreas agrícolas1. Además, algunos plaguicidas, como los plaguicidas organoclorados (PCO), tienen una estructura muy estable, por lo que sus residuos no se descomponen fácilmente y persisten en el suelo durante mucho tiempo2. Generalmente, el suelo tiene una alta capacidad para acumular residuos de plaguicidas, especialmente cuando tiene un alto contenido de materia orgánica3. Como resultado, el suelo es uno de los compartimentos ambientales más contaminados por residuos de pesticidas. A modo de ejemplo, uno de los estudios completos realizados hasta la fecha encontró que el 83% de los 317 suelos agrícolas de toda la Unión Europea estaban contaminados con uno o más residuos de plaguicidas4.

La contaminación del suelo por residuos de plaguicidas puede afectar a especies no objetivo, a la función del suelo y a la salud de los consumidores a lo largo de la cadena alimentaria debido a la alta toxicidad de los residuos 5,6. En consecuencia, la evaluación de los residuos de plaguicidas en los suelos es esencial para evaluar sus posibles efectos negativos sobre el medio ambiente y la salud humana, particularmente en los países en desarrollo debido a la falta de regulaciones estrictas sobre el uso de plaguicidas7. Esto hace que el análisis de múltiples residuos de plaguicidas sea cada vez más importante. Sin embargo, el análisis rápido y preciso de los residuos de plaguicidas en los suelos es un desafío difícil debido al gran número de sustancias interferentes, así como al bajo nivel de concentración y las diversas propiedades fisicoquímicas de estos analitos4.

De todos los métodos de análisis de residuos de plaguicidas, el método QuEChERS se ha convertido en la opción más rápida, fácil, barata, eficaz, robusta y segura8. El método QuEChERS consta de dos pasos. En el primer paso, se realiza una extracción a microescala basada en la partición mediante salazón entre una capa acuosa y una capa de acetonitrilo. En el segundo paso, se lleva a cabo un proceso de limpieza empleando una extracción dispersiva en fase sólida (dSPE); esta técnica utiliza pequeñas cantidades de varias combinaciones de sorbentes porosos para eliminar los componentes que interfieren con la matriz y supera las desventajas de la SPE9 convencional. Por lo tanto, el QuEChERS es un enfoque respetuoso con el medio ambiente con poco disolvente / producto químico que se desperdicia que proporciona resultados muy precisos y minimiza las fuentes potenciales de errores aleatorios y sistemáticos. De hecho, se ha aplicado con éxito para el análisis rutinario de alto rendimiento de cientos de plaguicidas, con una fuerte aplicabilidad en casi todos los tipos de muestras ambientales, agroalimentarias y biológicas 8,10. Este trabajo tiene como objetivo aplicar y validar una nueva modificación del método QuEChERS que fue desarrollado previamente y acoplado a GC-MS para analizar OCPs en suelos agrícolas.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Preparación de las soluciones madre

NOTA: Se recomienda usar guantes de nitrilo, una bata de laboratorio y gafas de seguridad durante todo el protocolo.

  1. Preparar una solución madre en acetona a 400 mg/L a partir de una mezcla comercial de AO (ver Tabla de materiales) a 2.000 mg/L en hexano:tolueno (1:1) en un matraz aforado de 25 ml. La Tabla 1 muestra cada uno de los OCP seleccionados.
  2. Preparar las soluciones madre subsiguientes en acetona en concentraciones de 50 mg/L, 1 mg/L y 0,08 mg/L en matraces aforados de 10 ml, y almacenarlas en viales de vidrio ámbar a -18 °C.
    NOTA: Las mismas soluciones se pueden utilizar durante todo el trabajo, pero es importante almacenarlas en estas condiciones justo después de cada uso.
  3. Preparar las soluciones madre en acetona en concentraciones de 20 mg/L y 0,4 mg/L a partir de un patrón comercial de 4,4'-DDE-d8 a 100 mg/L en acetona en matraces aforados de 10 ml, y almacenar en viales de vidrio ámbar a -18 °C. Utilice 4,4'-DDE-d8 como estándar interno (IS).

2. Recogida de muestras

  1. Recoja aproximadamente 0,5 kg de la capa superior de 10 cm de un suelo agrícola en un recipiente de vidrio. El suelo objeto de este estudio se recolectó en una zona agrícola tradicional de cultivos de papa.
    NOTA: Se realizó muestreo superficial con espátula. Sin embargo, la profundidad del suelo podría influir en sus características fisicoquímicas. Por lo tanto, si el contenido de carbono orgánico varía con la profundidad, es necesario tomar muestras a diferentes profundidades.
  2. Lleve la muestra de suelo al laboratorio, tamizarla con un tamiz de 1 mm de diámetro y almacénela hasta su análisis a 4 °C en un recipiente de vidrio ámbar.
    NOTA: La misma muestra de suelo se puede utilizar durante todo el trabajo, pero es importante almacenarla en estas condiciones justo después de cada uso.

3. Preparación de muestras mediante el método QuEChERS modificado utilizando formiato de amonio

NOTA: La figura 1 muestra una representación esquemática del método QuEChERS modificado.

  1. Pesar 10 g de la muestra de suelo en un tubo de centrífuga de 50 ml y añadir 50 μL de la solución de IS a 20 mg/L para obtener 100 μg/kg. Para fines de recuperación, agregue también las soluciones plaguicidas preparadas en el paso 1.2 para obtener 10 μg/kg, 50 μg/kg y 200 μg/kg (n = 3 cada una).
  2. Agite el tubo usando un vórtice durante 30 s para integrar mejor la espiga en la muestra.
  3. Añadir 10 mL de agua. Agite el tubo con un agitador automático a 10 x g durante 5 min.
  4. Añadir 10 ml de acetonitrilo. Agitar el tubo de nuevo a 10 x g durante 5 min.
  5. Agregue 5 g de formiato de amonio (consulte la Tabla de materiales), agite el tubo vigorosamente durante 1 minuto con la mano y centrifugar a 1,800 x g durante 5 minutos.
  6. Transfiera 1 ml del extracto de acetonitrilo a un tubo de centrífuga de 2 ml que contenga 150 mg de MgSOanhidro 4, 50 mg de amina primaria-secundaria (PSA) y 50 mg de octadecilsilano (C18) (consulte la Tabla de materiales) para fines de limpieza mediante extracción dispersiva en fase sólida (d-SPE)8, vórtice durante 30 s y centrifugadora a 1.800 x g durante 5 min.
  7. Transfiera 200 μL del extracto a un vial de muestreador automático debidamente marcado con un inserto fusionado de 300 μL y realice un análisis instrumental utilizando un sistema GC-MS (paso 4).
    NOTA: La calibración adaptada a la matriz se lleva a cabo siguiendo los mismos pasos que anteriormente utilizando extractos en blanco, pero 5 ml del sobrenadante se limpian en tubos de 15 ml en el paso d-SPE (paso 3.6) y las soluciones de pico e IS no se agregan hasta el paso 3.7. Agregue las soluciones estándar de calibración en los viales de muestreador automático para producir 5 μg / kg, 10 μg / kg, 50 μg / kg, 100 μg / kg, 200 μg / kg y 400 μg / kg, evaporar a sequedad y agregar 200 μL de los extractos de matriz.

4. Análisis instrumental por GC-MS

  1. Realice los análisis GC-MS utilizando un sistema GC-MS con un solo espectrómetro de masas cuadrupolo y una interfaz de ionización electrónica (−70 eV) (consulte la Tabla de materiales).
  2. Ajuste la línea de transferencia MS a 280 °C y la fuente de iones a 230 °C.
  3. Utilice una columna de 5%-fenil-metilpolisiloxano de 30 m x 250 μm x 0,25 μm (consulte la Tabla de materiales) y He de pureza ultraalta como gas portador a un caudal constante de 1,2 ml / min.
  4. Mantenga el horno GC a 60 °C inicialmente durante 2 min, luego aumente la temperatura a 160 °C a 25 °C/min, y mantenga durante 1 min. Luego, aumente la temperatura a 175 ° C a 15 ° C / min, y mantenga durante 3 minutos. A continuación, aumentar a 220 °C a 40 °C/min, y mantener durante 3 min. De nuevo, aumentar a 250 °C a 30 °C/min, y mantener durante 2 min. Finalmente, tome la temperatura a 310 ° C a 30 ° C / min, y mantenga durante 2 minutos. El tiempo total de análisis es de 22.125 min.
  5. Realice un autotune completo y una verificación de aire y agua de la EM antes de cada secuencia.
    1. Abra el software de adquisición MassHunter que controla todos los parámetros del sistema GC-MS.
      NOTA: El sistema de instrumentos incluye el software de adquisición MassHunter de forma predeterminada.
    2. Abra la opción "Ver" en la barra de herramientas y haga clic en Control de vacío, haga clic en Ajustar y haga clic en Autotune. El autotune finalizará después de unos minutos.
    3. Abra la opción "Ver" y haga clic en Control de instrumentos.
    4. Haga clic en y guarde el nuevo archivo de melodía para el autotune.
    5. Abra la opción "Ver" en la barra de herramientas y haga clic en Control de vacío, haga clic en Sintonizar nuevamente y haga clic en Comprobación de aire y agua. La comprobación de aire y agua finalizará después de unos segundos.
    6. Abra la opción "Ver" y haga clic en Control de instrumentos.
    7. Haga clic en y guarde el nuevo archivo de sintonía para la comprobación de aire y agua.
  6. Realice la inyección utilizando un muestreador automático (ver Tabla de materiales) a 280 °C en el modo sin división, manteniendo el volumen de inyección de 1,5 μL. Después de 0,75 min de la inyección, abra la división a un caudal de 40 ml / min.
    NOTA: Entre inyecciones, la jeringa de 10 μL debe lavarse tres veces con acetato de etilo y tres veces con ciclohexano. Todas las inyecciones son por duplicado.
  7. Analice los analitos en modo de monitoreo de iones seleccionados (SIM). Este es el modo estándar utilizado en los sistemas MS con un solo cuadrupolo.
    NOTA: La Tabla 1 muestra los tiempos de retención (min) y los parámetros de cuantificación basados en el uso de una cuantificación y dos iones de identificación para los OCP y el IS. El análisis cuantitativo se basa en la relación entre el área pico del ion de cuantificación y el ion de IS.

5. Adquisición de datos

  1. Abra el software de adquisición MassHunter que controla todos los parámetros del sistema GC-MS.
  2. Abra la opción "Secuencia" en la barra de herramientas y edite la secuencia, incluido el nombre de la muestra, el número del vial, el número de inyecciones, el método instrumental y el nombre del archivo que se va a generar. Agregue tantas filas como sea necesario.
  3. Haga clic en Aceptar y guarde la nueva secuencia.
  4. Abra la opción "Secuencia" en la barra de herramientas nuevamente y haga clic en Ejecutar secuencia en el menú desplegable. Se abrirá una nueva ventana para confirmar el método de inyección y la carpeta donde se guardarán las muestras. Haga clic en Ejecutar secuencia de nuevo y comenzará la inyección.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

La validación completa del método analítico se realizó en términos de linealidad, efectos de la matriz, recuperación y repetibilidad.

Para la evaluación de la linealidad se utilizaron curvas de calibración emparejadas con matrices con muestras en blanco con púas en seis niveles de concentración (5 μg/kg, 10 μg/kg, 50 μg/kg, 100 μg/kg, 200 μg/kg y 400 μg/kg). Los coeficientes de determinación (R2) fueron superiores o iguales a 0,99 para todos los OCP. El nivel de calibración más bajo (LCL) se fijó en 5 μg/kg, que cumple con el límite máximo admisible establecido en 10 μg/kg para fines de monitorización en aplicaciones alimentarias11.

La evaluación del efecto de la matriz se llevó a cabo comparando las pendientes de las curvas de calibración de OCP en disolvente puro y las curvas de calibración emparejadas con matriz. El efecto de la matriz se calculó utilizando la siguiente ecuación12:

Efecto de matriz (%) = (pendiente de la curva de calibración adaptada a la matriz − pendiente de la curva de calibración basada en disolvente puro)/(pendiente de la curva de calibración basada en disolvente puro) × 100.

La Figura 2 muestra las distribuciones de efecto de matriz para los OCP estudiados aplicando un método QuEChERS modificado utilizando formiato de amonio a muestras de suelo. Los porcentajes de efecto de matriz positiva corresponden a una mejora de señal, mientras que los porcentajes negativos significan que hay supresión de señal. Específicamente, (1) los valores que oscilan entre −20% y 20% corresponden a un efecto de matriz suave; (2) los valores que oscilan entre −20% y -50% o entre 20% y 50% corresponden a un efecto de matriz media; (3) y valores superiores al 50% o inferiores al −50% significan que hay un fuerte efecto matricial. Como se observó, más ACO sufrieron efectos de matriz blanda o media, mientras que menos AO sufrieron efectos de matriz fuertes.

La recuperación y la repetibilidad se evaluaron aumentando muestras en blanco con plaguicidas en tres niveles de concentración (10 μg / kg, 50 μg / kg y 200 μg / kg). La figura 3 muestra los valores globales de recuperación y los valores de desviación típica relativa (DSR) para todos los plaguicidas y los niveles de aumento (n = 9). Como se puede observar, la gran mayoría de los ACO estudiados presentaron porcentajes promedio de recuperación en el rango de 70%-120%, con DSR inferiores al 20%, excepto heptacloro, endrina y β-endosulfán, que dieron recuperaciones promedio ligeramente más altas.

Figure 1
Figura 1: Representación del método QuEChERS modificado utilizando formiato de amonio para extraer residuos de plaguicidas de la muestra de suelo. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 2
Figura 2: Distribución de los efectos de la matriz frente a los tiempos de retención (min) para los 17 OCP. Un efecto de matriz suave corresponde a valores entre −20% y 20%; un efecto de matriz media corresponde a valores que oscilan entre −20% y −50% o entre 20% y 50%; Un efecto de matriz fuerte corresponde a valores que son mayores que 50% o menores que −50%. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 3
Figura 3: Recuperaciones promedio para los 17 OCP después de aumentar 10 μg/kg, 50 μg/kg y 200 μg/kg (n = 9) en la muestra de suelo. Se proporciona el número de analitos dentro del rango aceptable de recuperación (70%-120%) y RSD (<20%), junto con los etiquetados fuera de ese rango. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Analito Tiempo de retención (min) Ion cuantificador Clasificatorio ion 1 Clasificatorio ion 2
α-BHC 11.35 181 219 111
β-BHC 11.90 181 219 109
Lindano 12.01 181 183 219
δ-BHC 12.39 181 219 111
Heptacloro 13.24 272 AÑOS 20 274
Aldrin 13.94 263 66 265
Epóxido de heptacloro 14.86 353 355 81
α-endosulfán 15.71 241 239 195
4,4'-DDE-d8 (IS) 16.09 254 184 326
4,4'-DDE 16.12 246 318 248
Dieldrín 16.18 79 263 81
Endrina 16.57 263 317 345
β-endosulfán 16.73 195 241 159
4,4'-DDD 16.89 235 237 165
Sulfato de endosulfán 17.61 387 227 272
4,4'-DDT 17.65 235 237 165
Cetona endrina 18.64 317 67 315
Metoxicloro 18.86 227 228 212

Tabla 1: Tiempos de retención (min) y parámetros de cuantificación para el análisis GC-MS de los OCP. Alfa-bencenohexacloruro (α-BHC); hexacloruro de betabenceno (β-BHC); lindano; delta-bencenohexacloruro (δ-BHC); heptacloro; aldrin; epóxido de heptacloro; α-endosulfán; 4,4'-diclorodifenildicloroetileno-d8 (4,4'-DDE-d8) (IS); 4,4'-diclorodifenildicloroetileno (4,4'-DDE); dieldrín; Endrina; β-endosulfán; 4,4'-diclorodifenildicloroetano (4,4'-DDD); sulfato de endosulfán; 4,4'-diclorodifeniltricloroetano (4,4'-DDT); cetona endrina; metoxicloro.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Las9 originales y las dos versiones oficiales13,14 del método QuEChERS utilizan sulfato de magnesio junto con cloruro de sodio, acetato o sales de citrato para promover la separación de la mezcla acetonitrilo/agua durante la extracción. Sin embargo, estas sales tienden a depositarse como sólidos en las superficies de la fuente de espectrometría de masas (MS), lo que provoca la necesidad de un mayor mantenimiento de los métodos basados en cromatografía líquida (LC)-MS. En términos de superar estas desventajas, González-Curbelo et al.15 informaron que el formiato de amonio más volátil funcionó bien para inducir la separación de fases y la extracción de residuos de plaguicidas para espectrometría de masas en tándem LC y GC (MS/MS). Estudios posteriores también han utilizado 0,5 g de formiato de amonio por gramo de muestra para extraer residuos de plaguicidas de diversas matrices complejas16,17,18,19. Además, se ha demostrado que el uso de formiato de amonio proporciona menores cantidades de material co-extraído20, lo que justifica su uso para métodos basados en GC-MS. El presente estudio, por primera vez, reporta esta versión para analizar residuos de plaguicidas en suelos21.

El análisis GC de residuos de plaguicidas en matrices complejas como suelos tiene algunas limitaciones debido a la acción de los componentes de la matriz co-extraídos sobre la respuesta instrumental de los plaguicidas, lo que causa una determinación inexacta y menor sensibilidad22,23. Por lo tanto, se han realizado varias mejoras para minimizar el efecto matriz, incluidos los pasos de limpieza optimizados21. Sin embargo, el efecto matriz todavía tiene lugar y debe corregirse tanto como sea posible. En este sentido, la calibración matricial ha sido el enfoque principal utilizado porque es muy práctica para compensar la mejora de la señal cromatográfica con respecto a la de los disolventes puros24. Así, en este estudio, la linealidad se evaluó mediante la construcción de las curvas de calibración en acetonitrilo puro y el uso de extractos de suelo, y se obtuvieron valores deR2 superiores o iguales a 0,99 para todos los OCP utilizando ambos enfoques. Sin embargo, cuando se compararon ambas curvas de calibración, se encontraron efectos de matriz apreciables en el rango de –49% a 191% (Figura 2). Aunque el número de pesticidas que sufrieron un fuerte efecto de matriz fue solo 3 de 17 (endrina, cetona de endrina y metoxicloro), estudios posteriores se llevaron a cabo utilizando las curvas de calibración emparejadas con la matriz para compensar los efectos de la matriz en mayor medida.

No se han establecido límites máximos de residuos (LMR) para los residuos de plaguicidas en los suelos, pero se estableció un LCL de 5 μg/kg para todos los OCP, que es inferior al muy exigente LMR estándar establecido en 10 μg/kg por la legislación internacional para el análisis de residuos de plaguicidas en productos agroalimentarios (Reglamento 396/2005)11. Además, el LCL de 5 μg/kg proporcionó una relación señal-ruido (S/N) de alrededor de 10 para todos los OCP. La alta sensibilidad de este método es similar o incluso mejor que la obtenida en otros estudios que también han analizado OCPs en suelos utilizando el método QuEChERS seguido de GC-MS. Por ejemplo, en un estudio, se analizaron 34 ACO utilizando la versión oficial del método QuEChERS que utiliza un tampón de citrato, y los límites de cuantificación (LOQ) fueron iguales o superiores a 7 μg / kg25. En particular, los valores de LOQ de α-BHC, β-BHC, lindano y δ-BHC estuvieron entre 206 μg/kg y 384 μg/kg. En otro trabajo, el lindano y el dieldrín se analizaron utilizando la misma versión del método QuEChERS, y se obtuvieron valores de LOQ de 42 μg/kg y 292 μg/kg, respectivamente26. Asimismo, otro trabajo de investigación también determinó aldrín y heptacloro utilizando QuEChERS y GC-MS, con valores de LOQ de 13 y 23 μg/kg, respectivamente27.

La evaluación de recuperación y reproducibilidad se desarrolló en tres niveles de concentración (bajo, medio y alto) por triplicado (n = 9). Para este propósito, los valores globales de recuperación se determinaron comparando las relaciones de área pico de plaguicidas/IS (4,4'-DDE-d8) obtenidas de las muestras de suelo pinchadas al comienzo de la aplicación del método QuEChERS utilizando formiato de amonio con las de calibración emparejada con matriz. En todos los casos, cada réplica se inyectó dos veces en la misma secuencia. Cabe destacar que el uso de un IS, un estándar marcado isotópicamente, permite compensar las posibles pérdidas de los plaguicidas que tienen lugar durante todo el procedimiento, así como el efecto matriz y/o la posible variabilidad en el instrumento. De acuerdo con los resultados, la mayoría de los plaguicidas cumplieron con los criterios de aceptabilidad de 70% -120% de valores de recuperación con RSD ≤20% en cada nivel de pico28, lo que demostró la efectividad y repetibilidad del método. Sin embargo, los valores globales de recuperación (n = 9) fueron ligeramente superiores al 120% para el heptacloro (122%), la endrina (121%) y el β-endosulfán (130%), aunque fueron consistentes (DSR <13%). En este sentido, considerando los valores globales de recuperación en tres niveles de pico, se ha establecido un criterio de aceptabilidad de 30%-140% con valores de RSD ≤20%28.

En conclusión, el método QuEChERS utilizando formiato de amonio junto con GC-MS puede determinar con éxito los OCP en muestras de suelo agrícola. Se demostró en este estudio que la simple adición de 5 g de formiato de amonio para inducir la separación de fases entre las capas de agua y acetonitrilo aseguró una extracción adecuada con altas recuperaciones de los pesticidas seleccionados. Sin embargo, el efecto matriz continuó teniendo lugar, por lo que otros enfoques, como la adición de protectores de analito, deben estudiarse en trabajos posteriores. En cualquier caso, esta alternativa a las versiones oficiales de QuEChERS puede utilizarse para evitar los sólidos indeseables depositados en el sistema analítico debido al uso de sales de magnesio y sodio, especialmente en análisis rutinarios basados en LC-MS. En este último caso, sería aún más interesante ya que el formiato de amonio es una ayuda para la ionización en la ionización positiva por electrospray y puede mejorar la formación de aductos de amonio en lugar de aductos de sodio.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

No tengo conflictos de intereses que revelar.

Acknowledgments

Me gustaría agradecer a Javier Hernández-Borges y Cecilia Ortega-Zamora por su inestimable apoyo. También quiero agradecer a la Universidad EAN y a la Universidad de La Laguna.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
15 mL disposable glass conical centrifuge tubes PYREX 99502-15
2 mL centrifuge tubes Eppendorf 30120094
50 mL centrifuge tubes with screw caps VWR 21008-169
5977B mass-selective detector Agilent Technologies 1617R019
7820A gas chromatography system Agilent Technologies 16162016
Acetone Supelco 1006582500
Acetonitrile VWR 83642320
Ammonium formate VWR 21254260
Automatic shaker KS 3000 i control IKA 3940000
Balance Sartorius Lab Instruments Gmbh & Co ENTRIS224I-1S
Bondesil-C18, 40 µm Agilent Technologies 12213012
Bondesil-PSA, 40 µm Agilent Technologies 12213024
Cyclohexane VWR 85385320
EPA TCL pesticides mix Sigma Aldrich 48913
Ethyl acetate Supelco 1036492500
G4567A automatic sampler Agilent Technologies 19490057
HP-5ms Ultra Inert (5%-phenyl)-methylpolysiloxane 30 m x 250 µm x 0.25 µm column Agilent Technologies 19091S-433UI
Magnesium sulfate monohydrate Sigma Aldrich 434183-1KG
Mega Star 3.R centrifuge VWR 521-1752
Milli-Q gradient A10 Millipore RR400Q101
p,p'-DDE-d8 Dr Ehrenstorfer DRE-XA12041100AC
Pipette tips 2 - 200 µL BRAND 732008
Pipette tips 5 mL BRAND 702595
Pipette tips 50 - 1000 uL BRAND 732012
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 BRAND 704778
Pippette Transferpette S variabel 500 - 5000 µL BRAND 704782
Vials with fused-in insert Sigma Aldrich 29398-U
OCPs CAS registry number
α-BHC 319-84-6
β-BHC 319-85-7
Lindane 58-89-9
δ-BHC 319-86-8
Heptachlor 76-44-8
Aldrin 309-00-2
Heptachlor epoxide 1024-57-3
α-Endosulfan 959-98-8
4,4'-DDE-d8 (IS) 93952-19-3
4,4'-DDE 72-55-9
Dieldrin 60-57-1
Endrin 72-20-8
β-Endosulfan 33213-65-9
4,4'-DDD 72-54-8
Endosulfan sulfate 1031-07-8
4,4'-DDT 50-29-3
Endrin ketone 53494-70-5
Methoxychlor 72-43-5

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Sabzevari, S., Hofman, J. A worldwide review of currently used pesticides' monitoring in agricultural soils. Science of The Total Environment. 812, 152344 (2022).
  2. Tzanetou, E. N., Karasali, H. A. Comprehensive review of organochlorine pesticide monitoring in agricultural soils: The silent threat of a conventional agricultural past. Agriculture. 12 (5), 728 (2022).
  3. Farenhorst, A. Importance of soil organic matter fractions in soil-landscape and regional assessments of pesticide sorption and leaching in soil. Soil Science Society of America Journal. 70 (3), 1005-1012 (2006).
  4. Silva, V., et al. Pesticide residues in European agricultural soils - A hidden reality unfolded. Science of The Total Environment. 653, 1532-1545 (2019).
  5. Vischetti, C., et al. Sub-lethal effects of pesticides on the DNA of soil organisms as early ecotoxicological biomarkers. Frontiers in Microbiology. 11, 1892 (2020).
  6. Alengebawy, A., Abdelkhalek, S. T., Qureshi, S. R., Wang, M. -Q. Heavy metals and pesticides toxicity in agricultural soil and plants: Ecological risks and human health implications. Toxics. 9 (3), 42 (2021).
  7. Zikankuba, V. L., Mwanyika, G., Ntwenya, J. E., James, A. Pesticide regulations and their malpractice implications on food and environment safety. Cogent Food & Agriculture. 5 (1), 1601544 (2019).
  8. Varela-Martínez, D. A., González-Sálamo, J., González-Curbelo, M. Á, Hernández-Borges, J. Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged and Safe (QuEChERS) extraction. Handbooks in Separation Science. , Elsevier. Amsterdam, the Netherlands. 399-437 (2020).
  9. Anastassiades, M., Lehotay, S. J., Štajnbaher, D., Schenck, F. J. Fast and easy multiresidue method employing acetonitrile extraction/partitioning and "dispersive solid-phase extraction" for the determination of pesticide residues in produce. Journal of AOAC International. 86 (2), 412-431 (2003).
  10. González-Curbelo, M. Á, et al. Evolution and applications of the QuEChERS method. Trends in Analytical Chemistry. 71, 169-185 (2015).
  11. European Union. European Regulation (EC) NO 396/2005 of the European Parliament and of the Council of 23 February 2005 on maximum residue levels of pesticides in or on food and feed of plant and animal origin and amending Council Directive 91/414/EEC. Official Journal of the European Union. 70, 1-16 (2005).
  12. Kwon, H., Lehotay, S. J., Geis-Asteggiante, L. Variability of matrix effects in liquid and gas chromatography-mass spectrometry analysis of pesticide residues after QuEChERS sample preparation of different food crops. Journal of Chromatography A. 1270, 235-245 (2012).
  13. Lehotay, S. J., et al. Determination of pesticide residues in foods by acetonitrile extraction and partitioning with magnesium sulfate: Collaborative study. Journal of AOAC International. 90 (2), 485-520 (2007).
  14. European Committee for Standardization (CEN). Standard Method EN 15662. Food of plant origin-Determination of pesticide residues using GC-MS and/or LC-MS/MS following acetonitrile extraction/partitioning and clean-up by dispersive SPE-QuEChERS method. European Committee for Standardization. , (2008).
  15. González-Curbelo, M. Á, Lehotay, S. J., Hernández-Borges, J., Rodríguez-Delgado, M. Á Use of ammonium formate in QuEChERS for high-throughput analysis of pesticides in food by fast, low-pressure gas chromatography and liquid chromatography tandem mass spectrometry. Journal of Chromatography A. 1358, 75-84 (2014).
  16. Han, L., Sapozhnikova, Y., Lehotay, S. J. Method validation for 243 pesticides and environmental contaminants in meats and poultry by tandem mass spectrometry coupled to low-pressure gas chromatography and ultrahigh-performance liquid chromatography. Food Control. 66, 270-282 (2016).
  17. Lehotay, S. J., Han, L., Sapozhnikova, Y. Automated mini-column solid-phase extraction clean-up for high-throughput analysis of chemical contaminants in foods by low-pressure gas chromatography-tandem mass spectrometry. Chromatographia. 79 (17), 1113-1130 (2016).
  18. Lehotay, S. J. Possibilities and limitations of isocratic fast liquid chromatography-tandem mass spectrometry analysis of pesticide residues in fruits and vegetables. Chromatographia. 82 (1), 235-250 (2019).
  19. Han, L., Matarrita, J., Sapozhnikova, Y., Lehotay, S. J. Evaluation of a recent product to remove lipids and other matrix co-extractives in the analysis of pesticide residues and environmental contaminants in foods. Journal of Chromatography A. 1449, 17-29 (2016).
  20. Varela-Martínez, D. A., González-Curbelo, M. Á, González-Sálamo, J., Hernández-Borges, J. Analysis of pesticides in cherimoya and gulupa minor tropical fruits using AOAC 2007.1 and ammonium formate QuEChERS versions: A comparative study. Microchemical Journal. 157, 104950 (2020).
  21. González-Curbelo, M. Á, Varela-Martínez, D. A., Riaño-Herrera, D. A. Pesticide-residue analysis in soils by the QuEChERS method: A review. Molecules. 27 (13), 4323 (2022).
  22. Anastassiades, M., Maštovská, K., Lehotay, S. Evaluation of analyte protectants to improve gas chromatographic analysis of pesticides. Journal of Chromatography A. 1015 (1-2), 163-184 (2003).
  23. Maštovská, K., Lehotay, S., Anastassiades, M. Combination of analyte protectants to overcome matrix effects in routine GC analysis of pesticide residues in food matrixes. Analytical Chemistry. 77 (24), 8129-8137 (2005).
  24. Rahman, M., Abd El-Aty, A., Shim, J. Matrix enhancement effect: A blessing or a curse for gas chromatography? - A review. Analytica Chimica Acta. 801, 14-21 (2013).
  25. Rouvire, F., Buleté, A., Cren-Olivé, C., Arnaudguilhem, C. Multiresidue analysis of aromatic organochlorines in soil by gas chromatography-mass spectrometry and QuEChERS extraction based on water/dichloromethane partitioning. Comparison with accelerated solvent extraction. Talanta. 93, 336-344 (2012).
  26. Lesueur, C., Gartner, M., Mentler, A., Fuerhacker, M. Comparison of four extraction methods for the analysis of 24 pesticides in soil samples with gas chromatography-mass spectrometry and liquid chromatography-ion trap-mass spectrometry. Talanta. 75 (1), 284-293 (2008).
  27. Ðurović-Pejčev, R. D., Bursić, V. P., Zeremski, T. M. Comparison of QuEChERS with traditional sample preparation methods in the determination of multiclass pesticides in soil. Journal of AOAC International. 102 (1), 46-51 (2019).
  28. European Commission. SANTE/11312/2021. Guidance document on analytical quality control and method validation procedures for pesticide residues analysis in food and feed. European Commission. , (2021).

Tags

Química Número 191 Desarrollo y validación de métodos analíticos análisis ambiental métodos respetuosos con el medio ambiente técnicas de extracción ecológica análisis de residuos múltiples análisis de residuos de plaguicidas preparación de muestras
Análisis de plaguicidas organoclorados en una muestra de suelo mediante un enfoque QuEChERS modificado utilizando formiato de amonio
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

González-Curbelo, M. Á.More

González-Curbelo, M. Á. Analysis of Organochlorine Pesticides in a Soil Sample by a Modified QuEChERS Approach Using Ammonium Formate. J. Vis. Exp. (191), e64901, doi:10.3791/64901 (2023).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter