Acidified QuEChERS – Analytik der sauren Pestizide in Gewürzen mittels LC-MS/MS

Klein J., Kroschwald J., Brand I.
Acidified QuEChERS – Analytik der sauren Pestizide in Gewürzen mittels LC-MS/MS
Deutsche Lebensmittel-Rundschau – DLR, 118, Dezember 2022, 504-509

Einleitung 
Gewürze zeichnen sich durch intensive Aromen aus. Sie werden häufig bei der Zubereitung von Lebensmitteln als geruchs- und geschmacksgebende Zutaten eingesetzt. Gewürze weisen eine Vielzahl von gesundheitsfördernde und ernährungsphysiologische Eigenschaften auf. [1, 2, 3] Die Leitsätze des Deutschen Lebensmittelbuchs für Gewürze und andere würzende Zutaten [4] unterscheidet prinzipiell zwischen „Gewürzen“ und „Kräutern“. Gewürze kommen meist in getrockneter Form vor. Kräuter sind frische oder getrocknete Blätter, Blüten, Sprosse oder Teile davon. Dill und Rosmarin zählen demnach zu den Kräutern, wobei sie auch als Blattgewürze bezeichnet werden [4, 5]. Getrocknete Paprika und Cumin (Kreuzkümmel) sind Fruchtgewürze [5]. Gewürze werden größtenteils aus China, Indien und weiteren Drittländern importiert, da sie dort bessere klimatische Bedingungen vorfinden. Möglicherweise sind sie dort einem verstärkten Einsatz von Pflanzenschutzmitteln ausgesetzt. [6, 7] Aufgrund der vermehrten Verwendung von Gewürzen und der unzureichenden Datenlage bzgl. der Rückstandssituation wurde 2017 im Monitoring-Projekt getrockneter Ingwer, Paprika- bzw. Chilipulver und Cumin auf Pestizidrückstände untersucht. In allen untersuchten Gewürzen wurden Mehrfachrückstände und Gehalte, die zu Überschreitungen der Höchstgehalte führten, ermittelt werden. In Paprikapulver wurden zudem die sauren Pestizide MCPA und 2,4-D quantifiziert [1, 8]. In den Folgejahren rückten auch hier die Blattgewürze, aufgrund von auffälligen Befunden für saure Pestizide weiter in den Fokus. Die Rückstandsdefinitionen einiger Pestizide berücksichtigen auch deren Konjugate und Ester [9, 10]. Vergleicht man das Jahr 2008 mit 2020, wird ersichtlich, dass immer mehr Pestizid-Konjugate oder -Ester in die Rückstandsdefinitionen mit aufgenommen wurden [10]. Die Rückstandshöchstgehalte sind in der Verordnung (EG) Nr. 396/2005 geregelt [11].

 Bei der Analytik von Pestizidrückständen in Gewürzen ist QuEChERS [12] die Methode der Wahl. Eine Vielzahl von Pestizidwirkstoffen können mit LC- und GC-MS/MS bestimmt werden. QuEChERS umfasst die Extraktion mit Acetonitril, einem citratbasierten Aussalzschritt und anschließender Aufreinigung mit d-SPE. Materialien wie PSA oder PSA/C18 werden als Clean-up eingesetzt. Die Methode wird als CB-QuEChERS bezeichnet. 2021 wurde CB-QuEChERS für Cumin mit dem EMR-Lipid Clean-up zur Bestimmung von Pestizidrückständen mittels LC-MS/MS publiziert [13]. Mit selber Methode wurden 2022 für Fenchel- und Koriandersamen, Kümmel, Schwarzkümmel sowie Muskatnuss weitere Validierungsdaten veröffentlicht [14]. Zur Bestimmung der sauren Pestizide eignet sich die acidified-QuEChERS-Methode gemäß EURL-SRM Report [15] und für deren Ester, sowie Konjugate die alkalische Hydrolyse (AH-CB-QuEChERS) [10, 16]. Für Obst, Gemüse, Cerealien, Hülsenfrüchte, Citrusfrüchte und Lebensmittel tierischen Ursprungs wurden Bedingungen zur Spaltung der Ester und Konjugate mittels der alkalischen Hydrolyse in [10] beschrieben. Weitere Methoden für die Analytik der sauren Pestizide wurden in [17-20] publiziert. Für die Untersuchung von Gewürzen sind geeignete Aufreinigungsmaterialien und Validierungsdaten nicht aufgeführt. Voruntersuchungen zeigten [21], dass die Materialien EMR-Lipid und PSA/C18 für Clean-up gut eignen. Im Folgenden werden die Ergebnisse der Validierung zur Bestimmung der sauren Pestizide in Dill, Rosmarin, Paprikapulver und Cumin vorgestellt. Die Ausführung konzentriert sich auf 18 ausgewählte Pestizidrückstände[1]. Zusätzlich wird die alkalische Hydrolyse für Dill beschrieben.

Quellen
[1] Brand I. (2019): Projekt 04: Pflanzenschutzmittelrückstände in Gewürzen. BVL Report 13.4, Berichte zur Lebensmittelsicherheit, Monitoring 2017. Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheut, Berlin.

[2] Belitz H.-D., Grosch W., Schieberle P. (2008): Lehrbuch der Lebensmittelchemie. 6. Auflage, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg.

[3] Hakme E., Lozano A., Uclés S., Gómes-Ramos M. M., Fernández-Alba A. R. (2018): High-throughput gas chromatography-mass spectrometry analysis of pesticide residues in spices by using the enhanced matrix removal-lipid and the sample dilution approach. Journal of Chromatography A, Volume 1573, 28-41.

[4] Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft BMEL (2008): Leitsätze des Deutschen Lebensmittelbuches für Gewürze und andere würzende Zutaten.“ zuletzt aufgerufen am 01.02.2022, https://www.bmel.de/SharedDocs/Downloads/DE/_Ernaehrung/Lebensmittel-Kennzeichnung/LeitsaetzeGewuerze.html.

[5] Frede W. (Hrsg.) (2006): Taschenbuch für Lebensmittelchemiker. 2. Auflage, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg.

[6] Schwerpunktbericht 08-2014 (2015): Rückstandsbelastung von Gewürzen mit Pestiziden. Landesamt für Verbraucherschutz Sachsen-Anhalt, Fachbereich 3 Lebensmittelsicherheit.

[7] Heinrich-Böll-Stiftung, Bund für Umwelt und Naturschutz Deutschland, PAN Germany, Le Monde Diplomatique (2022): Pestizidatlas 2022, 1. Auflage.

[8] Hanna Marks, Ellen Scherbaum, Dr. Michelangelo Anastassiades: Residue findings in paprika - a spice with some spicy extras. Posterbeitrag EPRW 2020 at home.

[9] VERORDNUNG (EU) 2017/1016 DER KOMMISSION vom 14. Juni 2017 zur Änderung der Anhänge II, III und IV der Verordnung (EG) Nr. 396/2005 des Europäischen Parlaments und des Rates hinsichtlich der Rückstandshöchstgehalte für Benzovindiflupyr, Chlorantraniliprol, Deltamethrin, Ethofumesat, Haloxyfop, Mildes Pepino Mosaic Virus-Isolat VC1, Mildes Pepino Mosaic Virus-Isolat VX1, Oxathiapiprolin, Penthiopyrad, Pyraclostrobin, Spirotetramat, Sonnenblumenöl, Tolclofos-methyl und Trinexapac in oder auf bestimmten Erzeugnissen

[10] EURL-SRM, CVUA Stuttgart (2021): Analysis of Pesticides Entailing Conjugates or Esters in their Residue Definitions. Version 2, last update: 21.04.2021.

[11] EG (2005): Verordnung (EG) Nr. 396/2005 des europäischen Parlaments und des Rates vom 23. Februar 2005 über Höchstgehalte an Pestizidrückständen in oder auf Lebens- Und Futtermitteln pflanzlichen und tierischen Ursprungs und zur Änderung der Richtlinie 91/414/EWG des Rates. ABI EU L 70: 1-16.

[12] L 00.00-115:2018-10 (2018): Untersuchung von Lebensmitteln – Multiverfahren zur Bestimmung von Pestizidrückständen mit GC und LC nach Acetonitril-Extraktion/Verteilung und Reinigung mit dispersiver SPE in pflanzlichen Lebensmitteln – Modulares QuEChERS Verfahren. Methodensammlung BVL, Beuth Verlag, Berlin.

[13] Kroschwald J, Brand I (2021): Kreuzkümmel – Ein Trendsetter für die LC-MS/MS. Deutsche Lebensmittel Rundschau 117 (9):393-401.

[14] Kroschwald J, Brand I, Büttner S, Witt G (2022): Validation of a pesticides multi-residue-method in spices using QuEChERS by LC-MS/MS: comparison EMR-lipid and HLB clean-up. Posterbeitrag EPRW 2022 in Bologna.

[15] EURL-SRM, CVUA Stuttgart (2015): Analysis of Acidic Pesticides using QuEChERS (EN15662) and acidified QuEChERS method. Version 1, last update: 20.05.2015.

[16] Steinborn A, Alder L, Spitzke M, Dörk D, Anastassiades M (2017): Development of a QuEChERS-Based Method for the Simultaneous Determination of Acidic Pesticides, Their Esters, and Conjugates Following Alkaline Hydrolysis. J Agric Food Chem. 65, 6, 1296–1305. DOI: 10.1021/acs.jafc.6b05407

[17] Sack C., Vonderbrink J., Smoker M., Smith R. E. (2015): Determination of Acid Herbicides Using Modified QuEChERS with Fast Switching ESI+/ESI− LC-MS/MS. J. Agric. Food Chem., 63, 9657−9665.

[18] Ghoniem I. R., Attallah E. R., Abo-Aly M. M. (2017): Determination of acidic herbicides in fruits and vegetables using liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC-MS/MS). Int. J. of. Environ. Anal. Chem. Volume 97, Issue 4, 301-312.

[19] Mandal S., Poi R., Bhattacharyya S., Kumar Hazra D., Karmakar R. (2020): Method Validation, persistence, and safety evaluation of 2,4-D in tea (Camellia sinensis)  by LC-MS/MS. Environ. Monit. Assess. 192, 812.

[20] Grande Martínez Á., Arrebola Liébanas F. J., Santiago Valverde R., Hernández Torres M.E., Ramírez Casinello J., Garrido Frenich A. (2020): Multifamily Determination of Phytohormones and Acidic Herbicides in Fruits and Vegetables by Liquid Chromatography–Tandem Mass Spectrometry under Accredited Conditions. Foods 9, 906.

[21] Klein J, Witt G, Kroschwald G, Brand I, Büttner S (2022): Analysis of acidic pesticide residues in spices with acidified QuEChERS by LC-MS/MS. Posterbeitrag EPRW 2022 in Bologna.