Kazi hii ya preprint inalenga kuchunguza mabaki mengi ya dawa za wanyama katika mifumo ya nyama/misuli na maziwa kwa kutumia njia imwe ya uchambuzi. Watafiti wameunda njia inayotegemea LC-Q-Orbitrap inayotumia spectroscopy ya misa yenye azimio la juu na wameunda paneli ya upanuzi wa uchunguzi inayojumuisha dutu 196 zinazofanya kazi kiasilim.

Katika utafiti, kwanza njia nne tofauti za kuandaa sampuli zililinganiswa. Kama mbinu inayofaa zaidi, uchimbaji mara mbili uliofanywa kwa mchanganyiko wa acetoniitili/maji kisha acetoniitili safi ulichaguliwa. Baadaye, njia hiyo ilipimwa katika tishu za misuli na maziwa kulingana na vigezo vya uthibitisho wa mbinu za uchambuzi za Umoja wa Ulaya 2021/808.

Kulingana na matokeo, njia hii inaweza kuchunguza kiasi kikubwa cha mabaki ya dawa za wanyama kwa ubora na pia kupima sehemu kubwa ya baadhi yao kwa wingi. Hata hivyo, baadhi ya makundi ya misombo — hasa avermektini, baadhi ya beta-lactamu, makrolidi na antikoksiokidia za ionophore — bado zinabaki kuwa wachambuzi wagumu kwa kiwango cha chini.

Dawa za wanyama hutumika katika ufugaji wa wanyama kwa ajili ya matibabu, kinga ya magonjwa, na usimamizi wa baadhi ya mchakato wa uzalishaji. Hata hivyo, matumizi mabaya, kupita kiasi au yasiyo sahihi ya vitu hivi inaweza kuacha mabaki katika vyakula vya wanyama kama nyama, maziwa, mayai.

Tatizo kuu la usalama wa chakula ni: Je, maabara inawezaje kuchunguza kwa uaminifu mamia ya vitu vyenye sifa tofauti za kemikali kwa wakati mmoja?

Hii si tatizo rahisi. Kwa sababu dawa za wanyama sio za aina moja. Antibiotiki, antiparazitiki, dawa za kutuliza, vidhibiti maumivu, antikoksidiali na makundi mengine mengi yanaonyesha utata tofauti wa kuyeyuka, polarity, uthabiti na tabia ya ionization. Mbinu moja ya uchimbaji inaweza kutoa baadhi ya vitu vizuri sana, huku nyingine zikipotea.

Aidha, matrisi ya chakula pia ni changamano. Maziwa yana mafuta, protini, madini na sukari. Nyama/tishu za misuli zina protini na lipidi kwa wingi. Vile vipengele vinaweza kuzidisha ishara wakati wa uchambuzi, kusababisha matokeo chanya yanayokosekana au kufanya ugunduzi wa baadhi ya mabaki kuwa mgumu.

Shida kuu ya kazi hii ni hii:

Je, inawezekana kubaini kwa njia moja na kwa usahihi mkubwa mabaki mengi ya dawa za wanyamapori katika mchanganyiko mgumu wa chakula kama nyama na maziwa?

Mbinu Inapendekeza Nini?

Utafiti huu unatumia mbinu ya spektrometry ya wingi yenye azimio kubwa iitwayo LC-Q-Orbitrap HRMS.

Tuarahisishie usemi huu:

• LC ni chromatografia ya kioevu. Inatenganisha vipengele katika sampuli kwa muda.
• Q-Orbitrap ni spectrometer ya uzimio wa juu. Inatambua molekuli zilizo na kipimo sahihi sana cha wingi.
• HRMS inamaanisha mass spectrometry yenye azimio la juu. Inaweza kutoa faida ikilinganishwa na njia za azimio la chini za kawaida katika kutofautisha misombo yenye mass sawa.

Wanasayansi wameanzisha njia ya kuchunguza kwa ajili ya wahisabati 196. Miongoni mwa wahisabati hawa kuna antibiotiki, sulfonamidi, tetrasiklini, kinoloni, makrolidi, benzimidazoli, avermektini, dawa za kupunguza shinikizo, antioksidanti na baadhi ya dawa zinazopunguza uvimbe.

Njia nne tofauti zimelinganishwa katika maandalizi ya sampuli. Lengo ni kutoa vitu vingi iwezekanavyo kwa urejeshaji wa kutosha. Mwisho wa kulinganisha, njia ya uchimbaji mara mbili ilichaguliwa kwa kuzingatia urahisi wa matumizi, gharama, wigo na hatua za maandalizi.

Mantiki ya jumla ya mbinu iliyochaguliwa ni kama ifuatavyo:

1. Mfano unatayarishwa.
2. Inatibiwa na viwango vya ndani na mchanganyiko wa vipengele vya lengo.
3. Uchimbaji wa kwanza unafanywa na mchanganyiko wa asetoniitrili/maji.
4. Uchimbaji wa pili unafanywa na acetonitrile safi.
5. Kichochoro kinaimarishwa na kutengenezwa upya kwa kiotetsha kinachofaa.
6. LC-Q-Orbitrap inachambuliwa kwenye kifaa.
7. Ioni ya molekuli inafanyiwa uchambuzi wakati wa kukamatwa na angalau kipande kimoja cha taarifa za ioni pamoja.

Je, Fomula Zinamaanisha Nini?

Kazi hii inategemea vigezo vya utendaji vya uchambuzi badala ya fomula ngumu za hisabati. Dhana muhimu zaidi ni hizi:

1. Kiwango cha kuonekana kwa chanya kisicho sahihi

Chanya bandia ni pale sampuli ambayo haijumuishi mabaki inapoashiriwa kama shaka. Katika utafiti, wakati wa kutathmini uhalisia, ilichunguzwa kama ishara ilitokea au la kwenye sampuli tupu.

Kwa urahisi:

Kiwango cha hasi chanya = Idadi ya sampuli tupu zinazoashiria ishara inayoshukiwa / Jumla ya idadi ya sampuli tupu

Kadri kiwango hiki kilivyo chini, ndivyo njia inavyokubaliwa kuwa chaguo zaidi.

2. Kiwango cha hasi kisicho sahihi

Hapana hasi, kwa kweli ni sampuli yenye mabaki ambayo inakosa kugunduliwa na mbinu. Katika udhibiti wa chakula, hapana hasi inaweza kuwa ya hatari zaidi kwa sababu baki halisi linaweza kupuuzwa.

Kwa urahisi:

Kiwango cha hasi kisicho sahihi = Idadi ya sampuli zilizo na ongezeko ambazo hazijatambuliwa / Jumla ya idadi ya sampuli zilizo na ongezeko

Wakati wa kuamua uwezo wa kugundua katika utafiti, kiwango cha chini zaidi cha mkusanyiko kilichozingatiwa kilikuwa ile ambapo kiwango cha hasi kinachoipita kilikuwa %5 au chini yake.

3. CCβ

CCβ inaelezea kiwango cha mkusanyiko ambacho njia inaweza kubaini kipengele fulani kwa uhakika. Hili dhana ni muhimu katika uchambuzi wa mabaki ya chakula kwa sababu njia hiyo haibaini tu kwa kusema “naona”; pia inapaswa kuonyesha ni kiwango gani inaweza kufanya uchunguzi wa kuaminika.

4. Urejeshaji na uhakika

Urejeshaji wa kurudisho unaonyesha kiasi gani cha kipengele kilichoongezwa kwenye sampuli kinaweza kupimwa mwishoni mwa uchambuzi. Urejeshaji mdogo sana unaweza kuashiria kwamba kipengele kilipotea wakati wa uchimbaji. Thamani za juu sana zinaweza kuashiria athari ya matri au uharibifu wa ishara.

Uhakika unaelezea jinsi vipimo vinavyorudiwa vinavyokaribiana. Katika utafiti huu, urudufu wa ndani wa maabara umefanyiwa tathmini kwa thamani ya CVR.

Ujumbe Kuu wa Grafik / Jedwali / Mchoro

Ujumbe kuu wa picha zilizoko kwenye makala unaweza kuelezwa kwa kifupi kama ifuatavyo:

Grafu ya kwanza inaonyesha ni analiti ngapi zinaweza kupatikana katika wigo wa urejeshaji unaokubalika kwa kutumia mbinu nne tofauti za uchimbaji. Ujumbe kuu ni huu: mbinu rahisi zaidi inayotegemea acetonitrile safi haiko ya kutosha kwa uchambuzi mpana wa mabaki mengi. Mchanganyiko wa acetonitrile/maji na mbinu ya uchimbaji mara mbili inayojumuisha EDTA inatoa wigo mpana zaidi wa analiti. Baadhi ya hatua za usafi kimsingi zinaweza kupunguza matrisi; lakini pia zinaweza kusababisha kupotea kwa baadhi ya analiti.

Chati inayoonyesha chanya zisizofaa inaeleza kwamba kuangalia tu ioni ya molekuli na wakati wa kudumu haitoshi. Kuongeza angalau kipande kimoja cha ki-ch диагностik ioni hupunguza kwa kiasi kikubwa hatari ya chanya zisizofaa. Hii inaonyesha kwamba hata kwenye vifaa vya azimio la juu, kutegemea ishara moja peke yake huenda hakutoshi.

Grafu CCβ inatoa muhtasari wa vitu ambavyo vinaweza kugundua kwa uaminifu katika kiwango gani cha mkusanyiko. Ujumbe kuu: Dutu nyingi zinaweza kukamatwa katika safu ya µg/kg 5-10; Hata hivyo, katika baadhi ya uchambuzi mgumu, uwezo wa kugundua unaweza kufikia µg/kg 50-100.

Michoro ya muhtasari wa uthibitisho inaonyesha kuwa njia hiyo inaonyesha utendakazi unaokubalika kwa vigezo vingi kwa kuzingatia urejeshaji na usahihi. Hata hivyo, visasa vyote 196 haviwezi kupimwa kwa mafanikio sawa. Ba baadhi vinafaa kwa kipimo cha kiasi, wakati baadhi vingekuwa vinatathminiwa tu ndani ya ukaguzi wa kimuundo.

Grafu inayoonyesha matumizi ya sampuli halisi inaonyesha kuwa katika sehemu kubwa ya sampuli zilizochambuliwa hakukuwa na shaka ya mabaki ya dawa za wanyama; ishara zinazoshukiwa zilitokea zaidi katika sampuli za misuli/nyama na hasa katika misuli ya ndege wa mapaja. Katika sampuli za maziwa, mabaki ya VMP hayakugundulika katika utafiti huu. Hata hivyo, matokeo haya ni halali kwa seti ya sampuli zilizochunguzwa pekee.

Je, majaribio yamefanywa vipi?

Kazi inaundwa na hatua kadhaa kuu.

Katika hatua ya kwanza, vigezo vya kawaida na vigezo vya ndani vimetayarishwa. Jopo la lengo limeundwa ili lijumlishaje dutu 196 zenye ufanisi wa kisayansi.

Katika hatua ya pili, njia nne tofauti za uchimbaji zililinganishwa katika tishu za misuli ya nguruwe. Sampuli ziliboreshwa na kiwango fulani cha wachanganuzi walengwa na jinsi kila njia ilitoa vitu hivyo ilipimwa.

Kiwango cha tatu, mbinu ya uchimbaji iliyochaguliwa imeunganishwa na kifaa cha LC-Q-Orbitrap. Katika uchambuzi, mbinu ya skana kamili na uchanganyaji wa data bila tegemezi ilitumika. Hivyo basi, pengine uzito sahihi wa molekuli lengwa pamoja na taarifa za kuvunjika zilikusanywa.

Katika hatua ya nne, uthibitishaji wa njia ulifanywa. Sampuli tofauti tupu zilitumiwa kwa misuli na maziwa, viwango tofauti vya nyongeza vilijaribiwa, chanya za uwongo, hasi za uwongo, uwezo wa kugundua, kupona na usahihi zilitathminiwa.

Katika hatua ya tano, njia hiyo ilijaribiwa katika vipimo vya ustadi. Vipimo vya ustadi huruhusu maabara kutathmini utendaji wa mbinu na sampuli za nje. Katika utafiti huu, sampuli za mtihani zilizotolewa na miaka tofauti na waandaaji tofauti zilitumiwa.

Hatua ya mwisho, mbinu ilitumika kwa mifano halisi. Kwenye mpango rasmi wa udhibiti na ukaguzi wa Ufaransa, sampuli 144 za nyama na misuli na sampuli 50 za maziwa zilichunguzwa.

Matokeo Yanaonyesha Nini?

Matokeo ya kazi yanaweza kufupishwa kwa vichwa kadhaa.

Kwanza, mbinu ya LC-Q-Orbitrap yenye azimio la juu ni chombo chenye nguvu kwa uchunguzi wa kina wa mabaki ya dawa za mifugo. Vipengele vingi kutoka kwa familia tofauti za dawa vimeweza kufuatiliwa kwa kutumia mbinu moja ya uchambuzi.

Pili, mbinu ya maandalizi ya sampuli inaamua matokeo. Kati ya mbinu nne, njia bora zaidi imekuwa ni mbinu ya uchimbaji mara mbili inayotumia mchanganyiko wa asetonitril/maji na kisha asetonitril safi. Njia hii inaonekana kuwa ya usawa zaidi kwa upeo mpana wa wachambuzi na matumizi ya maabara ya vitendo.

La tatu, kipimo cha wingi chenye azimio la juu pekee si cha kutosha. Ili kupunguza matokeo chanya ya uwongo, ni muhimu kutumia wakati wa kushikilia na joni ya molekuli pamoja na taarifa ya joni la kipande. Utafiti unaonyesha kuwa taarifa hii ya ziada huongeza umaarufu.

La nne, njia hii haipi utendaji sawa kwa wachambuzi wote. Baadhi ya avermektini, baadhi ya makrolidi, beta-laktamu na antikoksidiani ziligundulika kwa urahisi mdogo katika viwango vya chini. Hii ni kizuizi cha asili cha njia zenye wigo mpana sana: Kadri wigo unavyoongezeka ndivyo inavyokuwa vigumu kupata hali bora kwa kila dutu.

Tano, mbinu imefikia utendaji wa kufanya vipimo vya kimaandishi kwa vipengele vingi. Katika utafiti, vipengele 106 vilipimwa kikamilifu katika mifupa ya misuli, na vipengele 115 vilipimwa kikamilifu katika matri ya maziwa. Kwa wengine, mbinu inaweza kutumika zaidi kwa ajili ya uchunguzi wa kimsingi.

Ya sita, vipimo vya ufanisi vimeonyesha kuwa njia hiyo inatoa matokeo yanayoridhisha kwa ujumla katika tathmini ya nje. Hii inaonyesha kuwa njia hiyo haijathibitishwa tu kupitia uthibitisho wa maabara bali pia imejaribiwa na mitihani ya nje inayofanana na mifumo halisi ya udhibiti.

Tano, katika utekelezaji wa sampuli halisi, katika sampuli 194 zilizochunguzwa, sio sehemu kubwa tu ya visalia madawa ya mifugo imepatikana. Sampuli zinazoshukiwa zimeonekana zaidi kwenye sampuli za misuli/nyama; hakuna mabaki yaliyoonekana katika sampuli za maziwa katika utafiti huu. Hata hivyo, data hii inapaswa kutafsiriwa kama matokeo ya sampuli zilizochunguzwa pekee.

Hii Ni Kwa Nini Muhimu?

Moja ya mahitaji muhimu zaidi kwa maabara za usalama wa chakula ni uwezo wa kukagua mabaki mengi kwa haraka, kwa kuaminika na kwa upeo mpana. Kutumia mbinu tofauti kwa kila kipengele ni ngumu kwa upande wa muda, gharama, na mzigo wa kazi.

Utafiti huu unaonyesha faida ya spectroscopy ya mnyororo wa wingi wenye azimio kubwa katika eneo hili. Mifumo kama Q-Orbitrap inaweza kuchunguza si tu vitu vichache vilivyotambulishwa hapo awali, bali orodha pana ya malengo kwa usahihi mkubwa wa wingi. Pia, ikiwa rekodi za data zimefanywa ipasavyo, inawezekana kufanya uchambuzi wa nyuma kwa vitu vipya vitakavyojitokeza katika siku zijazo.

Njia hii inaweza kuwa muhimu katika mipango rasmi ya kudhibiti chakula. Kwa sababu ufuatiliaji wa mabaki katika vyakula vya wanyama sio tu suala la 'je, kipengele kiko?'. Mbinu ya uchambuzi inapaswa kupunguza matokeo yasiyo sahihi chanya, kupunguza matokeo yasiyo sahihi hasi, kutoa uwezo wa kugundua unaoendana na viwango vya sheria, na kuwa tatizo la kiasili linapowekwa kwenye sampuli halisi.

Umuhimu wa makala haya kwa msomaji wa Verianla uko hapa: Usalama wa chakula haujategemei tu kanuni katika hatua ya uzalishaji, bali pia unategemea nguvu ya teknolojia za uchambuzi zinazoweza kufuata kanuni hizi. Udhibiti wa kisasa wa chakula unategemea vifaa vinavyoweza kusoma alama za kemikali katika viwango vya chini sana na katika mifumo changamano sana.

Sehemu za Umakini

Makala hii ni preprint ambayo haijapitia mapitio ya wahakiki. Matokeo yanaweza kubadilika baada ya mchakato wa uhakiki wa kisayansi huru.

Utafiti huu si ushauri wa kiafya au tathmini ya hatari kwa watumiaji. Lengo ni kuonyesha utendaji wa mbinu ya maabara inayotumika kuchambua mabaki ya madawa ya wanyama katika sampuli za nyama na maziwa.

Ingawa njia hiyo inashughulikia vifungu 196, haikuonyesha utendaji sawa katika vifungu vyote. Vifungu vingine viligundulika kwa urahisi mdogo kwa mkusanyiko mdogo au viliweza kutathminiwa tu katika kiwango cha uchambuzi wa kimsingi.

Utekelezaji wa mfano halisi umepungukiwa na sampuli 194. Matokeo haya hayapaswi kusomwa kama uwiano mpana na sahihi kuhusu soko la chakula kwa ujumla.

Spekitrometry ya zaidi ya juu ya azimio ni yenye nguvu; hata hivyo, inahitaji uchambuzi wa data wa kitaalamu, maandalizi sahihi ya sampuli, uthibitisho sahihi na uchambuzi wa uthibitishaji inapohitajika.

Matokeo

Utafiti huu wa preprint unaonyesha kuwa mbinu yenye msingi wa LC-Q-Orbitrap imeendelezwa na kuthibitishwa kwa ajili ya uchunguzi mpana wa mabaki ya dawa za mifugo katika vyakula vya wanyama kama vile nyama na maziwa.

Njia hiyo inashughulikia vitu 196 vinavyolengwa. Inaweza kugundua sehemu kubwa yao kwa viwango vya chini vya µg/kg; Inatoa utendaji wa kupima kwa kiasi wachanganuzi 106 katika tishu za misuli na wachanganuzi 115 kwenye tumbo la maziwa. Walakini, vikundi vingine vyenye changamoto bado vinahitaji uboreshaji.

Ujumbe wenye nguvu zaidi wa tafiti ni huu: Katika udhibiti wa kisasa wa chakula, badala ya kufanya maamuzi kwa ishara ya kifaa kimoja, inapaswa kuzingatiwa kwa pamoja ioni la molekuli, muda wa ushikiliaji, taarifa za ioni ya kipengele, vigezo vya uthibitishaji na vipimo vya ufanisi wa nje. Mbinu za upimaji wa kina zinaweza kuwa zana nzuri katika uangalizi wa usalama wa chakula; hata hivyo, uthibitishaji wa makini ni lazima kwa kila kipengele na kila matriki.

Kumbuka Chanzo na Mbinu

Makala hii ni maelezo rahisi kwa Kiswahili ya kazi isiyopitiwa na wakaguzi ambayo inaelezea uchambuzi wa mabaki ya dawa 196 za wanyamapori katika sampuli za nyama/misuli na maziwa kwa kutumia LC-Q-Orbitrap HRMS. Maandishi haya sio tafsiri kamili; lengo la kazi, mbinu, mantiki ya uthibitisho, na ujumbe mkuu wa michoro na jedwali vimeelezewa upya kwa msomaji wa Verianla.

Utafiti huu unajumuisha kulinganisha mbinu nne tofauti za uchimbaji, kuunganisha mbinu iliyochaguliwa ya uchimbaji wa mara mbili na mfumo wa LC-Q-Orbitrap, uthibitisho kulingana na vigezo vya EU 2021/808, majaribio ya ufanisi na utekelezaji wa sampuli 194 halisi. Matokeo yanaonyesha utendaji wa mbinu ya maabara; hayapaswi kufasiriwa kama hatari ya moja kwa moja kwa afya ya watumiaji au kiwango cha mabaki kwa jumla sokoni.