Προσδιορισμός φυτοπροστευτικών προϊόντων και προϊόντων μετασχηματισμού τους σε τρόφιμα και περιβαλλοντικά δείγματα με τη χρήση Υγρής Χρωματογραφίας Φασματομετρίας Μάζας Υψηλής Διακριτικής Ικανότητας
Creators: name: Πετρομελίδου, Στυλιανή Βασιλείου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2021
Subjects: Φυτοφάρμακα
Προϊόντα μετασχηματισμού
Φασματομετρία Μάζας Υψηλής Διακριτικής Ικανότητας
Pesticides
Transformation products
High Resolution Mass Spectrometry

description: Η παρούσα διπλωματική αφορά τη στοχευμένη ανάλυση και προσδιορισμό φυτοπροστατευτικών ενώσεων σε φρούτα και λαχανικά και την «παρακολούθηση ύποπτων ενώσεων» προϊόντων μετασχηματισμού τους σε επιφανειακά ύδατα. Η παρούσα εργασία αποσαφηνίζει το ζήτημα της απόκτησης δεδομένων με τη χρήση του QOrbitrap Exploris και την ανάπτυξη διαφόρων μεθόδων απόκτησης δεδομένων. Τα καλύτερα αποτελέσματα ανακτήθηκαν με συνδυασμό αυτών. Συγκεκριμένα, για τη στοχευμένη ανάλυση (target analysis) εφαρμόστηκε ο συνδυασμός πλήρους σάρωσης με θραυσματοποίηση όλων των ιόντων Full Scan-All Ion Fragmentation-targetMS2 (tMS2) και για τη μη στοχευμένη ανάλυση (non-target analysis) πλήρης σάρωση με την εξαρτώμενη δεδομένων μέθοδο με Full Scan-data dependent MS2 (ddMS2). H tMS2 αποδείχθηκε πολύ καλή μέθοδος για τη βελτίωση της ευαισθησίας με ικανοποιητικά αποτελέσματα όσον αφορά το LOQ με βάση τις οδηγίες EU SANTE για τα μελετώμενα υποστρώματα (κρεμμύδι, ντομάτα, αβοκάντο, πορτοκάλι). Τα 244 φυτοφάρμακα και προϊόντα αποικοδόμησής τους εκχυλίστηκαν με τη μέθοδο QuEChERS. Η προσέγγιση ελέγχθηκε για την αποτελεσματικότητά της στο κομμάτι του screening, αποκαλύπτοντας την ύπαρξη των non-target ενώσεων υποστηριζόμενη από τις βιβλιοθήκες ενώσεων. Για να αποφευχθούν τα ψευδώς αρνητικά (false negatives) αποτελέσματα, οι ενώσεις των βιβλιοθηκών πρώτα ελέγχθηκαν ως προς την εκχυλισιμότητά τους με τη μέθοδο QuEChERS με βάση τις φυσικοχημικές τους ιδιότητες. Παράλληλα όμως, η HRMS δίνει τη δυνατότητα διαφορετικών αναλυτικών προσεγγίσεων πέρα της συμβατής «στοχευμένης ανάλυσης». Η ικανότητα που προσφέρει για «παρακολούθηση ύποπτων ενώσεων», αξιοποιήθηκε για τον προσδιορισμό προϊόντων μετασχηματισμού φυτοπροστατευτικών ενώσεων. Η εντατικοποίηση των γεωργικών δράσεων συνεπάγεται τη ραγδαία αύξηση των φυτοφαρμάκων τα οποία μέσω διεργασιών όπως η έκπλυση, η επιφανειακή απορροή κ.α. καταλήγουν στους υδάτινους αποδέκτες. Εκεί, υπόκεινται σε βιοτικές και αβιοτικές διεργασίες, με αποτέλεσμα να μετασχηματίζονται σε προϊόντα που μπορεί να είναι ακόμα πιο τοξικά από τις μητρικές ενώσεις. Η παρουσία υπολειμμάτων φυτοπροστατευτικών ενώσεων ή/και προϊόντων μετασχηματισμού τους (TPs) στα επιφανειακά νερά σχετίζεται άμεσα με την ποιότητα των υδάτων. Καθώς ο προσδιορισμός των μητρικών ενώσεων στα υδατικά δείγματα έχει μελετηθεί εκτενώς, το επιστημονικό ενδιαφέρον στρέφεται στα TPs, των οποίων η περιβαλλοντική τύχη είναι υπό διερεύνηση και σε συνδυασμό με την παρουσία τους σε χαμηλές συγκεντρώσεις αλλά και την απουσία διαθέσιμων αναλυτικών προτύπων, η ανάκτηση, η ταυτοποίηση και ο προσδιορισμός τους εμπεριέχει σημαντικές δυσκολίες και αποτελεί μια χρονοβόρα και λεπτομερή διαδικασία. Στόχος της παρούσας εργασίας ήταν η αξιοποίηση της υγρής χρωματογραφίας–φασματομετρίας μάζας υψηλής διακριτικής ικανότητας (LC-HRMS) για την ταυτοποίηση προϊόντων μετασχηματισμού (TPs), δηλαδή «ύποπτων» ενώσεων (suspect screening analysis). Συγκεκριμένα χρησιμοποιήθηκε ο αναλυτής Orbitrap, ενώ για την προκατεργασία των δειγμάτων η εκχύλιση στερεάς φάσης (SPE). Δημιουργήθηκε μία δυναμική λίστα ύποπτων ενώσεων, βάσει των φυτοπροστατευτικών ενώσεων που χρησιμοποιούνται συστηματικά και απαντώνται συχνά στα επιφανειακά ύδατα, σύμφωνα με την πρόσφατη βιβλιογραφία Κατά την επεξεργασία ταυτοποιήθηκαν 22 προϊόντα μετασχηματισμού από 14 μητρικές φυτοπροστατευτικές ενώσεις. Tα συχνότερα απαντώμενα προϊόντα μετασχηματισμού που ανιχνεύθηκαν προήλθαν από τα φυτοφάρμακα prometryn, penoxsulam, pyrimethanil, tebuconazole, thiabendazole και imazalil
description: The present master thesis is a combination of the target analysis for the determination of pesticides in fruits and vegetables and of the suspect screening analysis of their transformation products in surface waters. This work is focused in clarifying the issues of acquisition in the light of the capabilities of a new Q-Orbitrap Exploris. The outcome was satisfying and the best results were obtained with a combination of acquisition methods. Specifically, for the target analysis full scan (FS), all-ion fragmentation (AIF) and target MS2 (tMS2) modes were combined, while for non-target analysis full scan (FS) and data-dependent MS2 (ddMS2) modes. The tMS2 was shown to be a very powerful approach for improving the sensitivity, reporting results fully satisfactory in terms of limit of quantitation (LOQ) considering the SANTE EU Guidelines for the evaluated commodities (tomato, onion, avocado, and orange) covering 244 pesticides and their degradation products extracted by QuEChERS method. Additionally, the screening capabilities were tested for a survey sampling revealing the presence of non-target compounds, supported by the use of libraries, thus proving the efficacy of the proposed approach. A relevant issue is that the compounds present in these libraries were not blindly sought for in the screening analyses. To prevent false negative results, the extractability of the compounds present in the libraries following a QuEChERS procedure in the library was estimated based on the physicochemical properties of target compounds.At the same time, however, HRMS enables different analytical approaches beyond the compatible "targeted analysis". The ability it offers for "suspicious analysis",was used to identify transformation products of pesticides. The intensification of agricultural activities implies the rapid increase of pesticides which through processes such as rinsing, surface runoff, etc. end up in aquatic recipients. There, they undergo biotic and abiotic processes, resulting in their transformation into products that may be even more toxic than the parent compounds. The presence of residues of plant protection compounds and / or their transformation products (TPs) in surface water is directly related to water quality. As the determination of the parent compounds in the aqueous samples has been extensively studied, the scientific interest turns to the TPs, whose environmental fate is under investigation and in combination with their presence at low concentrations but also the absence of available analytical standards, the recovery, the Identifying and identifying them involves significant difficulties and is a time consuming and detailed process. The aim of the present study was to utilize liquid chromatography-mass spectrometry of high resolution (LC-HRMS) for the identification of transformation products (TPs), i.e. "suspicious" compounds (suspect screening). Specifically, the Orbitrap analyzer was used, while for the pretreatment of the samples the solid phase extraction (SPE). A dynamic list of suspicious compounds has been created, based on the plant protection compounds that are used systematically and are frequently found in surface waters, according to recent literature. During processing, 22 transformation products from 14 parent plant protection compounds were identified. The most common transformation products detected were derived from the pesticides prometryn, penoxsulam, pyrimethanil, tebuconazole, thiabendazole and imazalil