Naturalne głębokie eutekticzne rozpuszczalniki jako zrównoważona alternatywa do ekstrakcji wieloklasowych pestycydów w analizie bezpieczeństwa żywności

Dlaczego ma to znaczenie dla twojego talerza

Wiele owoców, warzyw i zbóż jest testowanych pod kątem pozostałości pestycydów, zanim trafią do supermarketu. Obecnie te testy często opierają się na dużych ilościach agresywnych, toksycznych rozpuszczalników, które szkodzą pracownikom laboratoriów i środowisku. W niniejszym badaniu badano nowy, inspirowany roślinami rodzaj cieczy, zwany naturalnymi głębokimi rozpuszczalnikami eutekticznymi (NADES), jako czystszy sposób wyodrębniania pestycydów z żywności takich jak pomarańcze, szpinak i pszenica, aby można je było mierzyć dokładnie i bezpieczniej.

Nowy rodzaj „zielonej” cieczy

NADES to mieszaniny powszechnych naturalnych substancji, takich jak kwasy roślinne, cukry i małe alkohole. Po połączeniu w odpowiednich proporcjach te stałe składniki tworzą stabilną ciecz w temperaturze pokojowej. Ponieważ są zbudowane z prostych, biodegradowalnych bloków i są nieulotne, są znacznie łagodniejsze niż tradycyjne rozpuszczalniki pochodzenia naftowego, takie jak acetonitryl, które mogą uszkadzać układ nerwowy i generować niebezpieczne odpady. Autorzy zapytali, czy te naturalne mieszaniny mogą zastąpić standardowe rozpuszczalniki w jednym z najbardziej wymagających zadań w laboratoriach żywności: ekstrakcji setek różnych pestycydów, od bardzo hydrofilowych po bardzo lipofilowe, z rzeczywistych próbek żywności.

Testowanie nowych rozpuszczalników na prawdziwej żywności

Aby to sprawdzić, zespół wybrał trzy codzienne produkty reprezentujące różne rodzaje żywności: soczyste, kwaśne pomarańcze; liściasty, wodnisty szpinak; oraz suchą, skrobiową pszenicę. Najpierw wybrano jedenaście pestycydów obejmujących szeroki zakres zachowań chemicznych, a następnie rozszerzono badanie do pełnego zestawu 313 pestycydów rutynowo kontrolowanych w monitoringu. Jako cieczy ekstrakcyjnych przetestowano pięć różnych receptur NADES, zarówno hydrofilowych, jak i hydrofobowych. Naukowcy mierzyli, ile każdego pestycydu można wyciągnąć i jak czysto można go wykryć za pomocą precyzyjnego instrumentu zwanego chromatografią cieczową sprzężoną ze spektrometrią mas tandem (LC-MS/MS).

Znajdowanie najlepszej receptury i dopracowanie procesu

Wśród badanych mieszanin najlepiej sprawdziła się kombinacja tymolu i mentolu w równych ilościach. Ten hydrofobowy (odpychający wodę) NADES wychwytywał zarówno stosunkowo polarne, jak i bardzo oleiste pestycydy, dając wyraźne, dobrze ukształtowane sygnały w instrumencie. Następnie badacze dopracowali warunki ekstrakcji: ile NADES stosować, ile wody dodać do próbki, kwasowość (pH) próbki oraz jak długo mieszać. Lekko zasadowe warunki pomagały odzyskać trudne pestycydy, takie jak propamokarb i niektóre duże, oleiste związki. Przy użyciu zaledwie 2 mililitrów rozpuszczalnika tymol–mentol i około 10 minut mieszania, metoda zapewniła dobre odzyski dla badanych pestycydów we wszystkich trzech rodzajach żywności.

Sprawdzanie wydajności i śladu środowiskowego

Po optymalizacji metoda oparta na NADES została przetestowana na skalę praktyczną: 313 pestycydów wyekstrahowano i oznaczono w pomarańczach, szpinaku i pszenicy. Dla większości związków odzyski mieściły się w akceptowanych zakresach, a powtarzalność pomiarów była wysoka, co oznacza, że metoda jest wystarczająco wiarygodna do zastosowań regulacyjnych. Zespół ocenił także, jak bardzo matryca (żywność plus rozpuszczalnik) wpływa na odczyty i skorygowano te efekty przy użyciu kalibracji dopasowanej do matrycy. Aby ocenić wydajność środowiskową i praktyczność w codziennym użytkowaniu, zastosowano ustalone narzędzia punktacji (AGREEprep dla „zieloności” i BAGI dla użyteczności metody). Metoda tymol–mentol uzyskała wyższą ocenę zrównoważenia niż szeroko stosowany protokół QuEChERS, nawet w formie zminiaturyzowanej, pozostając jednocześnie prosta i wystarczająco szybka do rutynowej pracy w laboratorium.

Co to oznacza dla bezpieczniejszego i bardziej ekologicznego testowania żywności

Mówiąc wprost, badanie pokazuje, że rozpuszczalnik złożony z dwóch znanych, pochodzenia roślinnego składników — tymolu i mentolu — może zastąpić dużą część toksycznych chemikaliów zwykle stosowanych do sprawdzania obecności pestycydów w żywności. Metoda pozwala wyodrębnić setki różnych pestycydów z powszechnych produktów z dobrą dokładnością, utrzymuje stabilność specjalnego zielonego rozpuszczalnika przez cały proces i ogranicza ilość odpadów niebezpiecznych. Jeśli zostanie szerzej przyjęta, ekstrakcja oparta na NADES mogłaby pomóc laboratoriom zajmującym się badaniem żywności chronić zarówno zdrowie konsumentów, jak i środowisko, przybliżając monitorowanie pestycydów do prawdziwie „zielonej” chemii bez poświęcania bezpieczeństwa czy niezawodności.

Cytowanie: Carbonell-Rozas, L., Aloisi, I., Garrido Frenich, A. et al. Natural deep eutectic solvents as a sustainable alternative for multi-class pesticide extraction in food safety analysis. npj Sci Food 10, 67 (2026). https://doi.org/10.1038/s41538-026-00717-7

Słowa kluczowe: resztki pestycydów, zielone rozpuszczalniki, bezpieczeństwo żywności, naturalne głębokie rozpuszczalniki eutekticzne, analiza LC-MS