Analytical protocols based on high-resolution mass spectrometry for characterizing emerging contaminants and their degradation products in foodstuff and environment

In questa tesi di dottorato, le possibilità dell’uso della spettrometria di massa ad alta risoluzione (HRMS) sono state indagate nella determinazione di contaminanti emergenti in matrici ambientali ed alimentari. Dal momento che le strutture molecolari dei contaminanti emergenti potrebbero essere ancora sconosciute, la loro determinazione richiede analisi di tipo target, di composti sospetti e non-target devono essere sviluppati al fine di proporre una metodologia di screening avanzata basata sulla spettrometria di massa. L'attenzione è stata focalizzata sul processo di scale-up nella confidenza di identificazione, sviluppando protocolli analitici specifici. Due protocolli per la simultanea analisi target e di composti sospetti, basati sulla piattaforma HPLC-Q-TOF, sono stati sviluppati ad applicati nell'analisi di cianotossine in acqua dolce destinata al consumo umano e inibitori del PDE-5 negli integratori alimentari venduti come rimedi per la disfunzione erettile. Entrambi i protocolli sono stati ottimizzati con lo scopo di ottenere dai dati mass-spettrometrici in modalità tandemMS, gli ioni pseudomoleculari e lo spettro di frammentazione. Librerie sono state sviluppate e implementate per semplificare il trattamento dei dati. La possibile applicazione di questi protocolli nell'analisi di tipo non-target è stata tentata su campioni reali nell'ambito di una prova collaborativa organizzata dall'associazione Europea NORMAN, riguardante l'analisi di contaminanti nell'acqua. L'esercizio è stato complesso e richiedente molto tempo, e ha messo in evidenza i punti di forza e di debolezza dei protocolli sviluppati. Il passaggio cruciale nell'analisi non-target è l'assegnazione di formule molecolari veritiere ai valori m/z. Un workflow di analisi basato sulla infusione diretta del campione e l'acquisizione di massa utilizzando un Orbitrap ™ è stato sviluppato e automatizzato utilizzando algoritmi basati sul linguaggio di programmazione Mathematica, per studiare la composizione chimica della frazione organica del PM2.5. Contestualmente, l'eventuale uso della fotoionizzazione a pressione atmosferica (APPI) per la caratterizzazione frazione organica del PM2.5 è stata indagata su campioni reali.