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Multi-residue analysis of pharmaceuticals in aqueous environmental samples by online solid-phase extraction-ultra-high-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry: ....

13 juin 2014

Multi-residue analysis of pharmaceuticals in aqueous environmental samples by online solid-phase extraction-ultra-high-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry: Optimisation and matrix effects reduction by quick, easy, cheap, effective, rugged and safe extraction.

Author(s): Bourdat-Deschamps, Marjolaine; Leang, Sokha; Bernet, Nathalie; Daudin, Jean-Jacques; Nelieu, Sylvie

Source: Journal of chromatography. A, 1349 11-23; 2014-Jul-4 DOI: 10.1016/j.chroma.2014.05.006 Language: English

Abstract: The aim of this study was to develop and optimise an analytical method for the quantification of a bactericide and 13 pharmaceutical products, including 8 antibiotics (fluoroquinolones, tetracyclines, sulfonamides, macrolide), in various aqueous environmental samples: soil water and aqueous fractions of pig slurry, digested pig slurry and sewage sludge. The analysis was performed by online solid-phase extraction coupled to ultra-high performance liquid chromatography with tandem mass spectrometry (online SPE-UHPLC-MS-MS). The main challenge was to minimize the matrix effects observed in mass spectrometry, mostly due to ion suppression. They depended on the dissolved organic carbon (DOC) content and its origin, and ranged between -22% and +20% and between -38% and -93% of the signal obtained without matrix, in soil water and slurry supernatant, respectively. The very variable levels of these matrix effects suggested DOC content cut-offs above which sample purification was req! uired. These cut-offs depended on compounds, with concentrations ranging from 30 to 290mgC/L for antibiotics (except tylosine) up to 600-6400mgC/L for the most apolar compounds. A modified Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged and Safe (QuEChERS) extraction procedure was therefore optimised using an experimental design methodology, in order to purify samples with high DOC contents. Its performance led to a compromise, allowing fluoroquinolone and tetracycline analysis. The QuEChERS extraction salts consisted therefore of sodium acetate, sodium sulfate instead of magnesium sulfate, and sodium ethylenediaminetetraacetate (EDTA) as a ligand of divalent cations. The modified QuEChERS procedure employed for the extraction of pharmaceuticals in slurry and digested slurry liquid phases reduced the matrix effects for almost all the compounds, with extraction recoveries generally above 75%. The performance characteristics of the method were evaluated in terms of linearity, intra-day! and inter-day precision, accuracy and limits of quantificatio! n, which reached concentration ranges of 5-270ng/L in soil water and sludge supernatant, and 31-2400ng/L in slurry and digested slurry supernatants, depending on the compounds. The new method was then successfully applied for the determination of the target compounds in environmental samples. Copyright 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.

Address: INRA-AgroParisTech, UMR 1091 Environnement et Grandes Cultures, Batiment EGER, 78850 Thiverval-Grignon, France. Electronic address: marjolaine.deschamps@grignon. inra.fr.

Published Electronically: 09 May 2014