Der Fall Glyphosat: Megaseller-Pestizid ohne

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Der Fall Glyphosat: Megaseller-Pestizid ohne
robustes Nachweisverfahren?
Luetjohann J, Neubauer S, Li C, Jantzen E, Kuballa J
GALAB Laboratories GmbH
Max-Planck-Str. 1
D-21502 Geesthacht
e-mail: [email protected]
Einleitung
Mit fast 1.000.000 Tonnen jährlich weltweit zählt Glyphosat zu den meist produzierten
Pestiziden überhaupt. Monsanto brachte es unter dem Namen Roundup im Jahr 1974
als Breitbandherbizid auf den Markt und ist mittlerweile europaweit zugelassen.
1996 führte Monsanto glyphosatresistente gentechnisch veränderte Pflanzen ein,
die einen Glyphosateinsatz vor, während und nach dem Pflanzenanbau ermöglichten.
Glyphosat ist ein nicht-selektives Blattherbizid mit systemischer Wirkung. Es wird gegen
mono- und dicotyledone Unkräuter fast ubiquitär im Acker-, Wein- und Obstbau, auf
Wiesen, Weiden und Rasenflächen sowie im Forst verwendet.
Als Mimetikum des Phosphorsäureesters Phosphoenolpyruvat blockiert es das Enzym
5-Enolpyruvylshikimat-3-phosphat-Synthase, das u.a. zur Synthese aromatischer
Aminosäuren benötigt wird.
Die derzeit publizierten Analysenverfahren zur Bestimmung von Glyphosat, seinem
Abbauprodukt AMPA und dem analogen Herbizid Glufosinat weisen in der Regel ein
Reihe von Schwachpunkten auf. Diese lassen sich in der Extraktion, bei Anreicherungsund Cleanupschritten, Derivatisierungsschritten wie auch der Chromatographie und
der Detektion lokalisieren, so dass in der Regel nicht von robusten und sensitiven
Analysenverfahren gesprochen werden kann. Erstaunlich ist weiterhin die Tatsache,
daß bei derart intensivem und ubiquitärem Glyphosateinsatz kaum positive Befunde in
Rückstandsdatenbanken wie zum Beispiel Pesticides Online publiziert findet.
Ziel dieses Projektes war es, eine LC-MS-MS-basierte Analysenmethode zu entwickeln,
die bei hoher Wiederfindungsrate und Sensitivität zugleich auf unterschiedliche
Matrices applizierbar, hoch reproduzierbar und robust ist.
Die Analysenstrategie
Feste Proben werden homogenisiert. Nach Zugabe 13C15N-markierter Interner Standards
wird mit 0.1 M HCl extrahiert. Der zentrifugierte Extrakt wird neutralisiert und die
Analyten an einer starken Aniontauscherphase (PS-OH-, Macherey&Nagel) angereichert.
Das Eluat wird kontrolliert mit FMOC-Chlorid derivatisiert, das entstandene Derivat
über eine mixed-mode SPE (Chromabond Easy, Macherey&Nagel) angereichert. Das
resultierende Eluat wird der LC-MS-MS Analytik zugeführt.
Oberflächen- und Grundwasserproben werden ohne Filtration nach Zugabe Interner
Standards direkt der Anionenaustausch-SPE zugeführt, die weiteren Schritte werden
analog der Analytik fester Proben durchgeführt
Tabelle 1: Validierungsdaten zur Bestimmung von Glyphosat, AMPA und Glufosinat in Lebens-, Futtermittel- und Umweltproben.
Matrix:
Parameter:
NG [µg/kg]
BG [µg/kg]
WFR [%]
Soja
Glufosinat
12
41
97
Glyphosat
8
27
101
AMPA
14
46
106
2,3
1,8
2,5
Glufosinat
15
50
Glyphosat
12
43
AMPA
14
56
104
2,6
102
2,3
103
2,4
Vk [%]
Matrix:
Parameter:
NG [µg/kg]
BG [µg/kg]
WFR [%]
Vk [%]
Sediment
Matrix:
Parameter:
NG [ng/L]
BG [ng/L]
WFR [%]
Vk [%]
Wasser
Glufosinat
5,3
18
108
2,1
Glyphosat
6,7
22
104
3,2
AMPA
5,3
18
99
2,9
Folgende Parameter waren bei der Entwicklung des Analysenverfahrens zu entwickeln und
zu optimieren:
die Extraktionsprozedur
für eine störungsfreie Derivatisierung notwendige Anreicherungs- und Cleanupschritte
die Optimierung der Derivatisierung in wässrigem Medium
die anschließende Chromatographie und Detektion
Ergebnisse
Als Ergebnis wurde ein modular aufgebautes und auf relevante Matrices, wie pflanzliche
Lebens- und Futtermittel, Sediment und Wässer applizierbares Analysenverfahren
entwickelt.
Abbildung 2: : UPLC-MS- MS Chromatogramm eines Internen Referenzmaterials
(Sojaprodukt). Die Gehalte an Glyphosat, AMPA und Glufosinat betragen respektive 55, 68
bzw. 47 ppb.
Zusammenfassung
Essentielle methodische Aspekte des neuentwickelten Analysenverfahrens:
Abbildung 1: Schematischer Aufbau des Analysenverfahrens für Glyphosat, AMPA und
Glufosinat in Lebens-, Futtermittel- und Umweltproben.
Hohe und reproduzierbare Extraktionsausbeute
Optimierte Derivatisierung mit FMOC-Cl sichert eine sehr hohe Sensitivität für die
untersuchten Parameter
Hohe Präzision und Robustheit der Methode
Hohe Bandbreite an Matrices zugänglich