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DOI: http://dx.doi.org/10.1065/uwsf2005.04.093

Ziel und Hintergrund. Gestiegene Anforderungen an analytische Methoden seitens der Zulassungsbehörden einerseits und die Notwendigkeit zur Kostensenkung durch kürzere Entwicklungszeiten andererseits führen dazu, dass bei der industriellen Entwicklung neuer Pflanzenschutzmittel (PSM) die Kopplung von Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) mit der Tandem-Massenspektrometrie (MS/MS) unter Verwendung der Ionisation bei Atmosphärendruck (API) seit Mitte der 1990-er Jahre herkömmliche Methoden wie GC-MS oder HPLC-UV in der Rückstandsanalytik zunehmend verdrängt. Erste Impulse für diese Entwicklung kamen aus der Pharmaindustrie, die bereits Ende der 1980er Jahre HPLC-MS/MS zur Quantifizierung von Wirkstoffen und deren Abbauprodukten in Plasma einzusetzen begann.

Methoden. Die Ursachen für die hohe Akzeptanz der HPLC-MS/MS mit Elektrospray-Ionisation (ESI) oder chemischer Ionisation bei Atmosphärendruck (APCI) gegenüber alternativen Bestimmungsmethoden werden anhand analytischer Güteparameter, Übereinstimmung mit internationalen Zulassungsrichtlinien und betriebswirtschaftlicher Belange begründet.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen. Moderne rückstandsanalytische Laboratorien bearbeiten schon heute rund 75 % aller analytischen Problemstellungen mittels HPLC-MS/MS. Für die Bestimmung der meisten PSM und deren Abbauprodukte (Metaboliten) in unterschiedlichsten Probenmatrizes bietet die HPLC-MS/MS-Kopplungstechnik entscheidende Vorteile. Hierzu zählen eine reduzierte oder der Verzicht auf eine Aufreinigung (Clean-up) nach der Extraktion des Probenmaterials, hoher Probendurchsatz bei geringer Störanfälligkeit, hohe Nachweisstärke und ein großer linearer Messbereich. Darüber hinaus können mehrere Analyten unterschiedlichster Verbindungsklassen in einem chromatographischen Lauf bestimmt werden. Wegen der hohen Selektivität sind nur in Ausnahmefällen noch zusätzliche Absicherungsverfahren notwendig. In der amtlichen Überwachung ist die HPLC-MS/MS-Kopplungstechnik erst seit Mitte 2002 als Methode zugelassen. Bisher haben nur wenige staatliche Untersuchungsstellen in diese Technologie investiert; die Gründe dafür sind in erster Linie die hohen Kosten für die Geräte und für das Vorhalten des erforderlichen qualifizierten Personals.

Empfehlung und Ausblick. Der Anteil der HPLC-MS/MS zur Lösung rückstandsanalytischer Fragestellungen wird weiter zunehmen, da neue Ionisierungstechniken auch bisher schwierig analysierbare Stoffklassen erschließen und die Investitionskosten bei zunehmender Leistungsfähigkeit der Geräte sinken. Dennoch wird es auch weiterhin für die sog. klassischen Analysenmethoden Nischenplätze geben. Ganz im Sinne einer Probendurchsatzsteigerung könnten Konzepte, wie z. B. parallele HPLC-MS/MS und/oder Online-Aufreinigung von Extrakten über Säulenschaltungen, sein, die bereits seit Längerem in der Pharmaindustrie Verwendung finden und weiter zunehmen dürften. Für eine fundierte Bewertung der hier vorgestellten Technik bezüglich ihrer Eignung in der Rückstandsanalytik liegen allerdings noch zu wenig Erfahrungen vor.

Abstract

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DOI: http://dx.doi.org/10.1065/uwsf2005.04.093

Goal and Scope. Increasing demands from the regulatory authorities of plant protection products for residue analytical methods on the one hand and the need for cost reduction by shorter development times on the other hand have led to a significant displacement of conventional methods (e.g. HPLC-UV or GC-MS) by HPLC-MS/MS with atmospheric pressure ionization (API) in residue analysis since the mid of the 1990s. This development started in the pharmaceutical industries where HPLC-MS/MS had already been used for the quantitation of drugs and their metabolites in plasma since the late 1980s already.

Methods. The reason for the high acceptability of HPLC-MS/MS with electrospray ionisation (ESI) or chemical ionization at atmosheric pressure (APCI) compared with alternative methods are shown with respect to analytical quality parameters, compliance with international registration guidelines and economic reasons.

Results and Conclusion. HPLC-MS/MS is being applied for solving ca. 75 % of all analytical problems occuring in modern residue analytical laboratories. This technique offers convincing advantages for the determination of plant protection products and their metabolites in various matrices. These are a reduced number of or no clean-up steps after extraction of the samples, high throughput besides high ruggedness, low limits of detection and a large linear measuring range. In addition, several analytes of various chemical classes can be determined within one chromatographic run. Due to the high selectivity there is only little need for additional confirmatory methods. For enforcement purposes HPLC-MS/MS is accepted by the European authorities since 2002. However, due to high costs for instrumentation and specially skilled personnel only few enforcement laboratories have invested into this technology, so far.

Recommendation and Perspective. The importance of HPLC-MS/MS in residue analysis will further increase, as new ionization techniques will enable the analysis of more analytes and as the investment costs will decrease in the future. However, proven conventional methods will still survive in some cases. New concepts, such as parallel HPLC-MS/MS or on-line purification of extracts by column switching which are already widely used in the pharmaceutical industry could help to further increase the throughput. However, for a sound evaluation with respect to their applicability in residue analysis there is so far too little experience.