Développement de méthodes d'analyse de résidus de pesticides pour contrôler la qualité du thé, de la plantation de thé au consommateur

Development of analytical methods of multi-pesticide residues for controlling the tea quality, from tea plantation to consumer

• Auteur / Autrice : Tuan Kiet Ly
• Direction : Philippe Behra, Nhu Trang Tran Thi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des Agroressources
• Date : Soutenance le 27/08/2020
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la Matière (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Chimie Agro-industrielle (Toulouse ; 1995-....)
• Jury : Président / Présidente : Eric Pinelli
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Behra, Nhu Trang Tran Thi, Leslie Mondamert
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gaud Dervilly-Pinel, Emmanuelle Vulliet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réactions dirigées

Spectrométrie de masse en tandem

Thé

Pesticides -- Résidus

Mots clés libres

Pesticides

Qualité du thé

Méthodes analytiques

Effets de matrice

LC-MS/MS

GC-MS/MS

Pesticides

Tea quality

Analytical methods

Matrix effects

LC-MS/MS

GC-MS/MS

Résumé

Le thé est la deuxième boisson la plus consommée au monde, dépassé uniquement par l'eau, en raison de ses bienfaits pour la santé. Cependant, en raison des pratiques de culture en monoculture, l'utilisation de pesticides pendant la culture du thé est courante. Au fil du temps, le nombre de pesticides utilisés a augmenté et, pour protéger la santé des consommateurs, de nombreux pays et régions ont établi des limites maximales de résidus de pesticides pour une variété d'aliments et de boissons, y compris le thé. Par exemple, l'Union européenne (UE) a fixé les limites maximales de résidus (LMR) pour plus de 480 pesticides et leurs métabolites dans les produits à base de thé. Par conséquent, le développement de méthodes analytiques pour les résidus multi-pesticides dans le thé est un défi, car le thé est un produit complexe avec de nombreux composés qui peuvent interférer avec les résultats, tels que les polyphénols, les pigments et la caféine. Le but de cette thèse est de développer des méthodes robustes et robustes avec une sensibilité, une exactitude et une précision élevées pour répondre aux réglementations de l'UE pour la détermination simultanée de 400 résidus de pesticides dans les produits de thé en utilisant des chromatographies liquides et gazeuses ultra performantes couplées à la spectroscopie de masse en tandem (UPLC- MS/MS et GC-MS/MS, respectivement). La première partie de la thèse portait sur l'élimination des effets de matrice dans les feuilles de thé vertes en combinant l'extraction QuEChERS (rapide, facile, bon marché, efficace, robuste et sûre) et le nettoyage en mode mixte SPE (extraction en phase solide). Une cartouche SPE C18 couplée à SPE GCB / PSA s'est avérée être la méthode de nettoyage la plus efficace et a permis de quantifier 225 résidus de pesticides, sur la base des courbes d'étalonnage des solvants (154 résidus utilisant UPLC-MS/MS et 71 résidus utilisant GC-MS/MS). Les méthodes analytiques ont été entièrement validées conformément au SANTE/11945/2015 (UE). Les LOQ pour la plupart des pesticides (386/400 ou 96,5%) étaient inférieures à 10 μg / kg, c'est-à-dire inférieures à la LMR de l'UE (5-70 mg / kg). Dans la deuxième partie, les effets matriciels de 400 résidus de pesticides ont été étudiés et améliorés pour l'analyse de différents types de thés (blancs, verts, oolongs et noirs). Les résultats ont montré que la combinaison de l'extraction QuEChERS et du nettoyage SPE en mode mixte et après la réduction du volume d'injection s'est avérée être la procédure la plus efficace pour surmonter les effets de matrice. Plus de 190 pesticides (> 95% des 200) ont eu l'effet matriciel dans une fourchette de ± 20% pour UPLC-MS/MS. Par conséquent, ils peuvent être quantifiés à l'aide de courbes d'étalonnage de solvant. D'un autre côté, des courbes d'étalonnage adaptées à la matrice doivent être utilisées pour surmonter les effets de matrice pour GC-MS/MS. De plus, nous avons reconnu que les effets de matrice dans GC-MS/MS n'étaient pas seulement une amélioration du signal mais aussi une suppression. Enfin, dans la troisième partie de ces travaux, la méthode établie a été appliquée avec succès à la détermination des résidus multi-pesticides dans 106 échantillons de thé. Au total, 26 échantillons de thé (24,5%) contenaient au moins une violation de pesticides, avec 43 violations de résidus de pesticides. Les pesticides les plus fréquemment détectés étaient les néonicotinoïdes, les pyréthrinoïdes synthétiques et les fongicides triazolés. En termes d'origine dans cette étude, Taïwan avait les échantillons les plus contaminés par les pesticides avec 83,3%, suivi par la Chine (73,7%), le Vietnam (64,7%) et l'Inde (Darjeeling) (55,0%). Les résultats ont montré que les échantillons dépassant les réglementations de l'UE en matière de LMR étaient toujours élevés à 24,5%. Par conséquent, les évaluations des multiples résidus de pesticides dans le thé doivent être poursuivies.

Tea is the second most-consumed beverage in the world, surpassed only by water, due to its health benefits. However, because of monoculture cultivation practices, the use of pesticides during tea cultivation is common. Over time, the number of pesticides used has increased, and, to protect consumers' health, many countries and regions have established maximum residue limits of pesticides for a variety of foods and beverages, including tea. For instance, the European Union (EU) has set the maximum residue limits (MRLs) for more than 480 pesticides and their metabolites in tea products. Therefore, the development of analytical methods for multi-pesticide residues in tea is a challenge, because tea is a complex commodity with many compounds that can interfere with results, such as polyphenols, pigments, and caffeine. The aim of this thesis is to develop rugged and robust methods with high sensitivity, accuracy, and precision to meet the EU regulations for simultaneous determination of 400 pesticide residues in tea products using ultra performance liquid and gas chromatographies coupled to tandem mass spectroscopy (UPLCMS/ MS and GC-MS/MS, respectively). The first part of thesis focused on elimination of matrix effects in green tealeaves by combining QuEChERS (quick, easy, cheap, effective, rugged, and safe) extraction and mixed-mode SPE (solid phase extraction) clean-up. A C18 SPE cartridge paired with SPE GCB/PSA proved to be the most effective clean-up method and enabled 225 pesticide residues to be quantified, based on solvent calibration curves (154 residues using UPLCMS/ MS and 71 residues using GC-MS/MS). The analytical methods were validated fully in accordance with the SANTE/11945/2015 (EU). LOQs for most pesticides (386/400 or 96.5%) were below 10 μg/kg, i.e., less than the EU MRL (5-70 mg/kg). In the second part, matrix effects for 400 pesticide residues were investigated and improved for the analysis of different types of teas (white, green, oolong and black ones). Results showed that combining QuEChERS extraction and mixed-mode SPE clean-up, and following the reduction of the injection volume were found to be the most effective procedure to overcome matrix effects. More than 190 pesticides (> 95% of the 200 ones) had the matrix effect within the range of ± 20% for UPLC-MS/MS. Therefore, they can be quantified using solvent calibration curves. On the other hand, matrix-matched calibration curves should be used to overcome matrix effects for GC-MS/MS. Moreover, we recognized that matrix effects in GC-MS/MS were not only signal enhancement but also suppression. Finally, in the third part of this work, the established method was successfully applied to the determination of multi-pesticide residues in 106 tea samples. In total, 26 tea samples (24.5%) were containing at least one pesticide violation, with 43 pesticide residue violations. The most frequently detected pesticides were neonicotinoids, synthetic pyrethroids, and triazole fungicides. In terms of origin in this study, Taiwan had the most pesticide-contaminated samples with 83.3%, following by China (73.7%), Vietnam (64.7%), and India (Darjeeling) (55.0%). The results showed that samples exceeding EU MRLs regulations were still high with 24.5%. Therefore, assessments of multipesticide residues in tea need to be continued.