Die Massenspektrometrie ist in der Lebensmittelanalytik unverzichtbar geworden und liefert Informationen zu Sensitivität, Spezifität und Struktur. Quadrupol-Massenanalysatoren sind die Arbeitspferde für die gezielte Quantifizierung, während Ionenfallen-Instrumente MSⁿ-Experimente zur Strukturaufklärung ermöglichen. Time-of-Flight (TOF) und Orbitrap High-Resolution MS (HRMS) ermöglichen eine ungezielte Profilierung mit genauer Massenmessung (< 5 ppm). Triple-Quadrupol-Systeme (QqQ), die im MRM-Modus (Multiple Reaction Monitoring) arbeiten, bieten die höchste Empfindlichkeit für die Quantifizierung von Kontaminanten im Spurenbereich.
Die am weitesten verbreitete Anwendung ist die LC-MS/MS für Pestizidrückstände, die Hunderte von Verbindungen in einem einzigen Durchgang mithilfe schneller Polaritätsumschaltung und geplanter MRM abdeckt. Tierarzneimittelrückstände (Antibiotika, Wachstumsförderer, Beta-Agonisten) werden mit ähnlichen Ansätzen überwacht, oft mit modifizierter QuEChERS-Extraktion. Die Mykotoxinanalyse mittels LC-MS/MS ermöglicht die gleichzeitige Quantifizierung regulierter Mykotoxine (Aflatoxine, Deoxynivalenol, Fumonisine, Ochratoxin A) und neu auftretender Mykotoxine. Der Nachweis von Allergenproteinen stützt sich zunehmend auf LC-MS/MS von tryptischen Markerpeptiden und ergänzt ELISA-Methoden.
Die Auswahl der Ionisationsquelle ist von entscheidender Bedeutung: Die Elektrospray-Ionisation (ESI) eignet sich für polare Verbindungen (organische Säuren, Peptide, Mykotoxine), während die chemische Ionisation bei Atmosphärendruck (APCI) für weniger polare Analyten (Steroide, Vitamine) bevorzugt wird. Matrixeffekte, insbesondere die Unterdrückung oder Verstärkung von Ionen, erfordern eine sorgfältige Bewertung mittels Nachsäuleninfusion oder Matrix-angepasster Kalibrierung. Isotopenmarkierte interne Standards sind der Goldstandard für die Kompensation.
Zu den hochauflösenden MS-Anwendungen gehören die Erkennung von Lebensmittelbetrug (geografische Herkunft, Verfälschung, Sortendifferenzierung) durch metabolomische Fingerabdrücke und die Identifizierung unbekannter Kontaminanten oder Abbauprodukte. Die datenunabhängige Erfassung (DIA, z. B. SWATH) verbindet gezielte und ungezielte Ansätze. Die MS-Detektion verbessert sowohl die Methoden [HPLC] (/guides/hplc-in-food-analysis.html) als auch [Gaschromatographie] (/guides/gas-chromatography.html). Zu den Anwendungen gehören die Bestätigung von Allergenproteinen und die Quantifizierung von Pestizidrückständen und Mykotoxinen im Spurenbereich.
Praktischer LC-MS/MS MRM-Workflow für Pestizidrückstände
Wiegen Sie 5 g homogenisierte Lebensmittelprobe (z. B. Tomate, Salat) in ein 50-ml-Zentrifugenröhrchen. 10 ml Acetonitril (1 % Essigsäure) hinzufügen und 1 Minute lang vortexen. QuEChERS-Extraktionssalze (4 g MgSO4, 1 g NaCl, 1 g Trinatriumcitrat, 0,5 g Dinatriumcitrat-Sesquihydrat) hinzufügen, 1 Minute lang kräftig schütteln und 5 Minuten bei 4.000 × g zentrifugieren. Übertragen Sie 6 ml des Überstands in ein d-SPE-Reinigungsröhrchen mit 150 mg MgSO4, 25 mg PSA und 25 mg C18. 30 Sekunden lang vortexen und 5 Minuten lang bei 4.000 × g zentrifugieren. Übertragen Sie 1 ml des gereinigten Extrakts in ein Fläschchen und fügen Sie 10 µL internen Standards (z. B. 2 µg/ml Triphenylphosphat) hinzu. Injizieren Sie 5 µL auf eine C18-Säule (2,1 × 100 mm, 1,7 µm) bei 40 °C mit einer mobilen Phase aus Wasser (0,1 % Ameisensäure) und Methanol (0,1 % Ameisensäure) bei 0,3 ml/min. Betreiben Sie die Triple-Quadrupol-MS im positiven ESI-Modus mit MRM-Übergängen. Wählen Sie für jedes Pestizid einen Quantifiziererübergang (z. B. Carbendazim: 192 → 160 m/z, CE 20 V) und einen Qualifiziererübergang (192 → 132 m/z, CE 30 V) zur Bestätigung aus. Für eine positive Identifizierung muss das Ionenverhältnis (Qualifier/Quantifier) mit dem Standard innerhalb von ±30 % übereinstimmen. Quantifizierung durch Matrix-angepasste Kalibrierung: Bereiten Sie Standards mit 5, 10, 25, 50, 100, 250 ng/ml im leeren Matrixextrakt vor. Mit der Methode sollten für die meisten Pestizide Bestimmungsgrenzen von 10 µg/kg erreicht werden, die unter dem EU-Rückstandshöchstgehalt von 0,01–100 mg/kg liegen. Fügen Sie jeder Charge einen Reagenzienblindwert, einen Matrixblindwert und eine aufgestockte Wiederfindungsprobe (100 µg/kg) bei. Die akzeptable Erholung beträgt 70–120 % mit RSD < 20 %. Überwachen Sie Matrixeffekte, indem Sie die Steigung der Matrix-angepassten Kalibrierung mit der der Lösungsmittelkalibrierung vergleichen. Wenn das Verhältnis <0,8 oder >1,2 beträgt, verwenden Sie isotopenmarkierte interne Standards.
Reale Anwendung
Ein routinemäßiges Überwachungsprogramm für Pestizidrückstände in importierten Erdbeeren verwendet die QuEChERS-LC-MS/MS-Methode. Bei der Analyse von 50 Proben wurden Boscalid in 10 Proben (25–180 µg/kg), Cyprodinil in 2 Proben (15–22 µg/kg) und keine schädlichen Rückstände über den EU-MRLs nachgewiesen. Die Methode quantifiziert 350 Pestizide in einem einzigen 15-minütigen Lauf, wobei 90 % der Verbindungen das LOQ-Ziel von 10 µg/kg erreichen.
