QuEChERS jako przykład metody wielopozostałościowej

QuEChERS pierwotnie została stworzona na potrzeby oznaczania pozostałości pestycydów w warzywach i owocach. Charakteryzuje się ona szeregiem zalet, w tym przede wszystkim: prostotą, skutecznością oraz znacznym ograniczeniem zużycia odczynników chemicznych, szczególnie szkodliwych dla zdrowia i środowiska naturalnego rozpuszczalników. Dzięki temu metoda ta doskonale wpisuje się w założenia zielonej chemii analitycznej. Nazwa QuEChERS pochodzi od pierwszych liter przymiotników, które wymownie określają najważniejsze cechy tej procedury:

* szybka (z ang. Quick),

* prosta (z ang. Easy),

* tania (z ang. Cheap),

* efektywna (z ang. Effective),

* elastyczna (z ang. Rugged),

* bezpieczna (z ang. Safe).

QuEChERS jako całościowa procedura przygotowania próbki składa się z kilku kluczowych etapów. Materiał badawczy po pobraniu na początku jest poddawany homogenizacji, następnie ekstrakcji rozpuszczalnikiem organicznym, wysalaniu i oczyszczaniu oraz ekstrakcji do fazy stałej. Przygotowana w ten sposób próbka analityczna jest poddawana końcowej analizie, zazwyczaj z wykorzystaniem technik chromatograficznych (najczęściej jest to połączenie chromatografii cieczowej lub gazowej z detektorem masowym). Homogenizacja ma na celu ujednorodnienie pobranego materiału do analizy. Metoda QuEChERS jest dedykowana do analizy pozostałości pestycydów w żywności, takiej jak owoce, soki lub dżemy. Konieczne jest zatem zapewnienie jednorodności materiału w celu uzyskania wiarygodnych wyników. Homogenizacji dokonuje się poprzez zmielenie lub utarcie próbki. Może być ona wcześniej zamrożona (np. za pomocą ciekłego azotu). Ekstrakcję analitów z ujednoliconego materiału badawczego przeprowadza się z wykorzystaniem rozpuszczalników organicznych. Najczęściej do tego celu wykorzystuje się: acetonitryl, aceton, heksan, octan etylu lub eter naftowy. Rodzaj rozpuszczalnika należy dobrać w zależności od charakteru chemicznego oznaczanych pestycydów oraz rodzaju matrycy, aby zapewnić wysoki odzysk analitów. Najskuteczniejszy w tym przypadku jest acetonitryl ze względu na dużą selektywność oraz ograniczoną współekstrakcję interferentów. Kolejnym etapem procedury QuEChERS jest wysolenie fazy wodnej pochodzącej z próbki, dzięki czemu wymusza się migrację analitów do fazy organicznej. W etapie tym wykorzystuje się takie sole jak: chlorek sodu, bezwodny siarczan (VI) magnezu, octan sodu lub cytrynian sodu. Otrzymany ekstrakt następnie trzeba oczyścić. Wykonuje się to za pomocą modyfikacji tradycyjnej metody ekstrakcji do fazy stałej (SPE) – dyspersyjnej ekstrakcji do fazy stałej (d-SPE). Próbkę przenosi się do fiolki z zamknięciem, do której następnie dodawany jest sypki sorbent. d-SPE ma za zadanie oczyszczenie ekstraktu z przeszkadzających w analizie interferentów, zatem materiał sorpcyjny jest dobierany w zależności od ich charakteru. Najczęściej wykorzystywane są różne modyfikacje krzemionki.

Modyfikacje metody QuEChERS

QuEChERS cechuje się wyjątkową elastycznością, dlatego od momentu wprowadzenia pierwotnej wersji w 2003 r. powstały jej liczne modyfikacje. Są one spowodowane głównie charakterem chemicznym oznaczanych analitów, rodzajem matrycy, w której występują oraz stosowaną aparaturą pomiarową. Występujące różnice dotyczą przede wszystkim ilości i rodzaju zastosowanych odczynników w poszczególnych etapach. Modyfikacja metody z 2007 r. Amerykańskiego Stowarzyszenia Chemików Analityków obejmuje np. zastosowanie większej ilości zhomogenizowanej próbki (15 g). Inną zmianą jest dodatek kwasu octowego do acetonitrylu oraz wykorzystanie do końcowej analizy chromatografii cieczowej z tandemową spektrometrią mas jako formą detekcji (LS-MS/MS). Kolejna modyfikacja QuEChERS z 2008 r. została umieszczona w normie PN-EN 15662. Poszczególne etapy są w większości analogiczne do tych w pierwotnej procedurze. Największą różnicą jest zastosowanie innego zestawu soli do wysalania próbki.

Zastosowanie w analityce

Metoda QuEChERS niezmiennie cieszy się dużą popularnością, przede wszystkim wśród badaczy. Początkowo została stworzona celem identyfikacji i oznaczania środków ochrony roślin w żywności, a z biegiem czasu stosowana była głównie do oznaczania pestycydów w przetworzonych produktach spożywczych. Znane są również inne zastosowania QuEChERS w analityce chemicznej. Jednym z nich jest wyznaczanie zawartości polibromowanych eterów difenylowych (PBDE) i ich kongenerów. Związki te od kilkudziesięciu lat są dodatkami w procesie produkcji tworzyw sztucznych. Związki chemiczne z grupy PBDE wykazują działanie kancerogenne, neurotoksyczne i mutagenne. Ich zawartość oznaczana jest głównie w rybach świeżych i przetworach rybnych. Metoda QuEChERS jest stosowana także w oznaczeniach hormonów oraz związków endokrynnie czynnych. Ich analiza w próbkach biologicznych jest znacznie utrudniona ze względu na złożoną matrycę badanego materiału. QuEChERS znalazła też zastosowanie w ilościowych oznaczeniach: mykotoksyn, czyli wtórnych metabolitów grzybów, które charakteryzują się działaniem toksycznym i chorobotwórczym, antybiotyków weterynaryjnych, trihalometanów, wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych i innych. W każdym z wymienionych przypadków metodę QuEChERS modyfikuje się w zależności od charakteru oznaczanych analitów, rodzaju matrycy i innych wymagań analitycznych.