Att analysera väntade och oväntade kemiska ämnen i dricksvatten Forskning och innovation för säkert dricksvatten 30 november 2017 Erik Westerberg, Johan Rosén, Emma Eriksson Kemiavdelningen, Livsmedelsverket
Två MSB projekt Dricksvattenrisker beslutsstöd för översyn och optimering av dricksvattenberedning Kortnamn Beredningsprojektet 2016 2019 Ta fram lättanalyserade (LC MS) markörer för effektivitetsbedömning av dricksvattenberedning Stöd till dricksvattenproducenter för att optimera/ komplettera/effektivisera beredningsprocesserna
Två MSB projekt Stärkt förmåga till analys av råvatten och dricksvatten vid oväntad kemisk, mikrobiologisk och radioaktiv förorening i fredskriser, för det civila försvaret och höjd beredskap Kortnamn Okända vattenprovet 2017 2018 Förstärkt nationell beredskap och förmåga för ovan nämnda problematik
Strategier Riktad analys (Targeted) Ser (endast) de ämnen analysmetoden konstruerats för Fördelar: hög känslighet och identifikationsgrad (ref.std, mol.vikt, ret.tid, jonratio) Nackdelar: kan ej gå tillbaka och söka nya/andra ämnen i dataseten
Strategier Förutsättningslös analys (Non Targeted) Samlar in data för alla (joniserbara/detekterbara) ämnen Fördelar: behöver ej bestämma i förväg vad man letar efter, sök intressanta molekylvikter efteråt. Klarar extremt många ämnen i en körning. Nackdelar: lägre känslighet och identifikationsgrad (ofta saknas ref.std, ret.tid, jonratio)
Non Target Mass spektrometri (MS) med Time of Flight (TOF) detektor High Resolution MS (HR MS) gör att molekylvikt ackurat kan mätas, och summaformel kan genereras (t.ex. motsv. akrylamid) C 3 H 5 NO = 71.0371 Da
Visualisering Non Target Betrakta från ovan signal för 71.0371 Da Int. m/z signal för 71.0731 Da (Blå)
Visualisering Non Target Heat Map Exempel: Förutsättningslös datainsamling av potatisprov (rått)
Visualisering Non Target Heat Map Exempel: Förutsättningslös datainsamling av potatisprov (stekt) Mjukvara jämför sedan proverna
Identifiering Non Target Exempel: största nya signal/topp 71.0371 (±0.005) Da Ger summaformeln C 3 H 5 NO Sökning på C 3 H 5 NO ger 36 träffar i Chemspider (sorterat på antal källor). Vilket av dessa 36 ämnen? Uppmätta symtom? Hur polärt ämne kan uppmätt retentionstid motsvara? In silico retention? Vilken träff är mest sannolik i denna provtyp? Sortera bort orimliga källor (syntesexperiment etc.) Kan misstänkt signal fragmenteras (mönster liknande fingeravtryck)? Överensstämmelse med bibliotek/in silico? Finns referensstandard? Fastställ retentionstid och jonratio
Användning av Non Target i projekten Strategi 1: Fåtal uppenbart utstickande signal(er) identifiera! Okända vattenprovet Mol.vikt Misstänkt Mol.vikt Referens 2. 1. 1. Ret.tid Ret.tid
Användning av Non Target i projekten Strategi 1: Fåtal uppenbart utstickande signal(er) identifiera! Beredningsprojektet Mol.vikt Före barriär Mol.vikt Efter barriär 2. 1. 1. Ret.tid Ret.tid
Användning av Non Target i projekten Strategi 2: Räkna toppar Strategi 3: Totalarea alt. Topp 50 före/efter RÅVATTEN, SJÖ e. FÄLLNING/ SNABBFILTER Totalt m/z Antal 50 250 23,5% (98 23) 18,8% 250 500 19,4% (139 27) (255 48) 500 1000 +11,1% (18+2) Totalt m/z Antal 21,4% (2677 573) 50 250 6,4% (314 20) 250 500 30,6% (1034 316) 500 1000 17,8% (1329 234)
Användning av Non Target i projekten (Beredningsprojektet) Strategi 4: Använd utvalda, vanligt förekommande signaler som markörer Med eller utan identifiering Lämpliga kandidater beter sig som kända oönskade ämnen i barriär Mol.vikt 3. Modell Metoprolol 2. Modell Karbamazepin 1. Modell Isoproturon Ret.tid
Riktad analys 10 ml vattenprov i 15 ml Falconrör Thermo Savant SPD2010 SpeedVac Temperatur: 65 C Vacuum: Auto Run Körtid: ca 8h Indunstning till 1 ml slutvolym (10x konc.) Injicera 100 µl på UHPLC MS/MS (C 18 )
Riktad analys RÅVATTEN, SJÖ e. KONSTGJORD INFILTRATION Text Ketoprofen Ketoprofen ( 41 %) Kvinmerak Karbamazepin Karbamazepin ( 14 %) Kvinmerak ( 88 %) Isoproturon Isoproturon ( 56 %)
Riktad analys RÅVATTEN, ÄLV e. KOLFILTER Text Benzoylecgonin Metoprolol Benzoylecgonin ( 52 %) Metoprolol ( 64 %) Karbamazepin Karbamazepin ( 26 %) Koffein Koffein ( 48 %) Paraxanthin Paraxanthin ( 28 %)
Summering Riktad analys (Beredningsprojektet) En dussin markörer så här långt med följande spann: Lättanalyserade (enkel upparbetning) Log Kow 1,41 till 3,20 (jmf. metanol 0,77; hexan 3,90) Molekylvikter 176 289 Da Från låg till mycket god avskiljning Förutsättningslös analys (Beredningsprojektet; Okända provet) Potentiella tillvägagångsätt framtagna
Tack för er uppmärksamhet! Frågor? erik.westerberg@slv.se