水中微囊藻毒素和节球藻毒素检测方案(液质联用仪)

仪器 使用 Agilent Ultivo 三重四极杆液质联用系统分析饮用水中的微囊藻毒素和节球藻毒素 图1.集成到液相色谱堆栈的Agilent Ultivo Tarun Anumol、TheresaSosienski²和 Dan-Hui DorothyYang 安捷伦科技有限公司 Wilmington， DE ( 安捷伦科技有限公司 ) Santa Clara， CA 微囊藻毒素和节球藻毒素是由各种蓝藻产生的强效肝毒素。在藻华期间，淡水系统中会出现大量的微囊藻毒素和节球藻毒素，从而威胁牲畜和人类饮用水源。摄入这些化合物会带来健康风险；因此，监管机构如US EPA 和世界卫生组织 (WHO) 建议将饮用水中的微囊藻毒素限制在亚 ppb 级。本研究根据 US EPA 方法 544萃取并制备了500mL水样用于检测饮用水中的微囊藻毒素和节球藻毒素。本应用简报展示了一种高灵敏且稳定的分析方法，该方法使用 Agilent Ultivo 三重四极杆液质联用系统分析饮用水中的六种微囊藻毒素和节球藻毒素。 前言 蓝藻，也称为蓝绿藻，是一类常见的环境细菌，可存在于不同类型的生态系统中。当环境有利于蓝藻生长时，如在死水或缓慢流动的淡水系统中，蓝藻的生长繁殖很可能会失控，继而出现藻华。温暖的气候以及地表径流中的过量营养物质都能加剧藻华的发生，这些营养物质来自农业区土壤和居住区土壤并通过降雨作用进入地表径流。藻华除了对自然环境有负面影响外，某些种类的蓝藻还能产生高浓度的微囊藻毒素和节球藻毒素，这些毒素对许多生物都有毒性，并可能威胁到饮用水供应。 US EPA 规定了饮用水中微囊藻毒素的健康警告值，婴幼儿饮用水中微囊藻毒素浓度最高为 0.3 pg/L， 学龄儿童和成人最高为1.6 ug/L。美国个别州将某些微囊藻毒素浓度管控在 0.1 pg/L以下。因此，这些微囊藻毒素和节球藻毒素已包含在 US EPA 的非受控污染物监控法规(UCMR)中。这需要在2018-2020 年间对美国饮用水供应中的这些化合物进行常规监测。世界卫生组织(WHO) 建议将饮用水中微囊藻毒素的浓度控制在1 pg/L以下。 US EPA 方法 544 对 500mL的样品进行固相萃取 (SPE) 和 LC/MS/MS分析，从而分析饮用水中的六种微囊藻毒素和节球藻毒素。 该方法在 Agilent Ultivo 三重四极杆液质联用系统上执行(图1)。 Ultivo 节省空间和直观的设计可解决高通量环境分析实验室面临的多种挑战。Ultivo 的Cyclone lon Guide 气旋离子导轨、VortexCollision Cell 涡流碰撞室和双曲面四极杆等创新产品，能最大程度提高定量分析性能。同时，这些创新产品使Ultivo 的体积更加小巧，并提高了仪器灵敏度、、可靠性和稳定性。Ultivo VacShield 真空盾技术以及易于更换的检测器可缩短维护所 需时间，颇受大型实验室青睐。 AgilentMassHunter 软件套装简化了数据采集、方法设置、数据分析和报告。这使得从采集到报告的时间更快，分析结果更加可靠。 本应用简报展示了使用节省空间的创新型 Ultivo 三重四极杆液质联用系统对EPA方法544中包含的六种微囊藻毒素和节球藻毒素(表1)进行灵敏而精确的定量分析。 表1.用于 dMRM 模式下进行分析物检测的选定离子对 化合物 ISTD 母离子(m/z) 子离子(m/z) 保留时间(min) )碎裂电压(V) 碰撞能量(V) MC-YR 无 1045.5 135.2 6.299 150 70 C2D5-LR 有 1028.6 135.2 7.255 150 80 MC-LY 无 1002.5 135.2 7.277 150 80 MC-LR 无 995.6 135.2 6.482 150 80 MC-LF 无 986.5 135.2 7.871 150 70 MC-LA 无 910.5 135.2 7.174 150 70 节球藻毒素 无 825.5 135.2 6.041 150 70 MC-RR 无 520 135.2 5.813 150 30 试剂与化学品 使用的所有试剂均为HPLC 或 LC/MS级。乙腈、异丙醇和甲醇购自 Honeywell(Morristown， NJ， USA)， 超纯水产自配有 LC-Pak Polisher 和 0.22 um 膜式终端过滤器滤芯的 Milli-Q Integral 水纯化系统(EMD Millipore， Billerica， MA， USA)。甲酸(FA)和甲酸铵购自 Fluka (Sigma-AldrichCorp.， St. Louis， MO， USA)，氟化铵购自Aldrich (Sigma-Aldrich Corp.， St. Louis，MO， USA)。化学标准品购自 Abraxis Inc.(Warminster， PA)。 样品前处理 饮用水样品采集自美国加利福尼亚州。根据 US EPA 方法544中所述的步骤萃取500mL 样品并进行前处理。在过滤和 SPE 步骤后，将萃取液浓缩至干燥状态，然后用1：1超纯水/甲醇复溶至1mL用于分析。 Agilent 1290 Infinity II UHPLC： ( A gilent 1290 Infinity 高速泵 (G7120A) ) ( Agilent 1290 Infinity Ⅱ I Multisampl e r， 配备冷却装置 (G7167B) ) ( ° A gilent 1 290 In f inity II MCT (G7116B) Agilent Ultivo 三重四极杆液质联用系统： ) 安捷伦喷射流电喷雾离子源 方法 表2总结了 Agilent 1290 Infinity II UHPLC条件。表3总结了 Ultivo 三重四极杆参数和安捷伦喷射流 (AJS)电喷雾离子源参数，表1则列出了每个离子对各自的参数。采用正离子模式和动态多反应监测(dMRM)进行分析。采用具有 Quant-My-Way 功能的 MassHunter 定量分析软件B.09 对数据进行评估。图2展示了所有六种微囊藻毒素、节球藻毒素和内标的色谱图。 图2.本研究中浓度为10 pg/L (表4)的微囊藻毒素和节球藻毒素分析物的色谱图 表4.校准曲线中样品品浓度(ug/L)。数值为最终萃取液中的浓度 目标物 校准样品0 (空白) 校准样品1 校准样品2 校准样品3 校准样品4 校准样品5 校准样品6 MC-LA 0 4 8 20 40 80 160 MC-LF 0 3 6 15 30 60 120 MC-LR 0 10 20 50 100 200 400 MC-LY 0 4.5 9 22.5 45 90 180 MC-RR 0 3 6 15 30 60 120 MC-YR 0 10 20 50 100 200 400 NOD-R 0 2.5 5 12.5 25 50 100 方法回收率和灵敏度 中等浓度(校准样品3浓度加标)和低浓度((校准样品1浓度加标)微囊藻毒素和节球藻毒素的回收率处于82%-115%之间，表明了提取方法的出色效率和Ultivo 卓越的灵敏度(图3)。内标(MC-LR C2D5) 的回收率处于 70%-130%之间，这在EPA 指南规定的范围内。中等浓度加标样品比 WHO 指南规定的饮用水中微囊藻毒素和节球藻毒素的浓度限值至少低10倍。低浓度加标样品比 WHO指南规定的限值至少低50倍，且远低于美国任何一个州对微囊藻毒素和节球藻毒素的规定限值。这表明Ultivo 三重四及杆液质联用系统与1290 Infinity ll 高效液相色谱连用对于此应用来说是一种强大的工具。 方法精度和线性 表4列出了最终萃取液中每一种化合物的校准浓度，校准准品使用1：1超纯水/甲醇配制。在 Ultivo 上分析后得到的标准曲线具有出色的线性。所有化合物(如图4中展示的选定化合物和表5中展示的所有化合物)的R²值均高于0.99。 图3.饮用水为校准样品1浓度的低浓度加标时微囊藻毒素和节球藻毒素的回收率，以及饮用水为校准样品3浓度的中等浓度加标时的回收率(校准浓度如表4所示) ×102 ×104 图 4.MC-LF、MC-RR、MC-LY和节球藻毒素的标准曲线，均用加标后的饮用水萃取液制备。线性拟合，无需进行加权 在17小时内运行基质加标样品获得了优异的精度。将基质进行18次分析，对该方法的稳定性进行测量。用于稳定性和精度研究的基质加标加至校准样品3浓度(表4)。图5展示了基质加标样品萃取液有多“脏”，进一步表明该方法具有出色的稳定性。该方法的所有化合物峰面积响应的相对标准偏差 (RSD%)小于10%。每种化合物的保留时间 RSD%小于1.7%，突出了针对此应用开发的液相色谱方法的精度。 Agilent Ultivo 三重四极杆液质联用系统和 Agilent 1290 Infinity II 液相色谱是使用EPA方法544检测饮用水中远低于规定浓度的微囊藻毒素和节球藻毒素的完美组合。Ultivo 出色的精度、线性和创新的节省空间设计，结合直观的 AgilentMassHunter 软件包，使其成为高通量实验室的理想仪器。 ( 参考文献 ) 1 Cyanobacteria/Cyanotoxins. NutrientPolicy and Data. United StatesEnvironmental Protection Agency.Retrieved February 8， 2018. https：//www.epa.gov/nutrient-policy-data/cyanobacteriacyanotoxins 2. Causes and Prevention. NutrientPolicy and Data. United StatesEnvironmental Protection Agency.Retrieved February 8， 2018.https：//www.epa.gov/nutrient-policy-data/causes-and-prevention 表5.校准曲线中每种化合物的R²值、峰面积精度和保留时间精度， n=18，17小时内 化合物 R² 基质加标峰面积 RSD (%) 基质加标保留时间 RSD (%) MC-RR 0.9989 7.4 1.6 节球藻毒素 0.9994 1.1 0.65 MC-YR 0.9963 7.2 1.7 MC-LR 0.9931 4.6 0.16 MC-LA 0.9978 5.8 0.11 C2D5-LR 一 5.9 0.08 MC-LY 0.9992 7.1 0.06 MC-LF 0.9994 9.7 0.09 图5.本研究中在 Agilent Ultivo 三重四极杆液质联用系统上分析的按 EPA 544 方法得到的饮用水萃取液 Shoemaker， J. A.； Tettenhorst， D. R.； de la Cruz， A. Method 544.Determination of microcystinsand nodularin in drinking water bysolid phase extraction and liquidchromatography/tandem massspectrometry (LC/MS/MS) Version1.0， US EPA， Office of Research andDevelopment， National ExposureResearch Laboratory， February 2015.EPA document number EPA/600/R-14/474 摘要微囊藻毒素和节球藻毒素是由各种蓝藻产生的强效肝毒素。在藻华期间，淡水系统中会出现大量的微囊藻毒素和节球藻毒素，从而威胁牲畜和人类饮用水源。摄入这些化合物会带来健康风险；因此，监管机构如 US EPA 和世界卫生组织 (WHO) 建议将饮用水中的微囊藻毒素限制在亚 ppb 级。本研究根据 US EPA 方法 544 萃取并制备了 500 mL 水样用于检测饮用水中的微囊藻毒素和节球藻毒素。本应用简报展示了一种高灵敏且稳定的分析方法，该方法使用 Agilent Ultivo 三重四极杆液质联用系统分析饮用水中的六种微囊藻毒素和节球藻毒素。前言蓝藻，也称为蓝绿藻，是一类常见的环境细菌，可存在于不同类型的生态系统中。当环境有利于蓝藻生长时，如在死水或缓慢流动的淡水系统中，蓝藻的生长繁殖很可能会失控，继而出现藻华。温暖的气候以及地表径流中的过量营养物质都能加剧藻华的发生，这些营养物质来自农业区土壤和居住区土壤并通过降雨作用进入地表径流。藻华除了对自然环境有负面影响外，某些种类的蓝藻还能产生高浓度的微囊藻毒素和节球藻毒素，这些毒素对许多生物都有毒性，并可能威胁到饮用水供应。US EPA 规定了饮用水中微囊藻毒素的健康警告值，婴幼儿饮用水中微囊藻毒素浓度最高为 0.3 μg/L，学龄儿童和成人最高为 1.6 μg/L3。美国个别州将某些微囊藻毒素浓度管控在 0.1 μg/L 以下。因此，这些微囊藻毒素和节球藻毒素已包含在 US EPA 的非受控污染物监控法规(UCMR) 中。这需要在 2018–2020 年间对美国饮用水供应中的这些化合物进行常规监测。世界卫生组织 (WHO) 建议将饮用水中微囊藻毒素的浓度控制在 1 μg/L以下。US EPA 方法 544 对 500 mL 的样品进行固相萃取 (SPE) 和 LC/MS/MS 分析，从而分析饮用水中的六种微囊藻毒素和节球藻毒素。该方法在 Agilent Ultivo 三重四极杆液质联用系统上执行。Ultivo 节省空间和直观的设计可解决高通量环境分析实验室面临的多种挑战。Ultivo 的Cyclone Ion Guide 气旋离子导轨、Vortex Collision Cell 涡流碰撞室和双曲面四极杆等创新产品，能最大程度提高定量分析性能。同时，这些创新产品使 Ultivo 的体积更加小巧，并提高了仪器灵敏度、可靠性和稳定性。Ultivo VacShield 真空盾技术以及易于更换的检测器可缩短维护所需时间，颇受大型实验室青睐。Agilent MassHunter 软件套装简化了数据采集、方法设置、数据分析和报告。这使得从采集到报告的时间更快，分析结果更加可靠。本应用简报展示了使用节省空间的创新型 Ultivo 三重四极杆液质联用系统对 EPA方法 544 中包含的六种微囊藻毒素和节球藻毒素（表 1）进行灵敏而精确的定量分析。结论Agilent Ultivo 三重四极杆液质联用系统和 Agilent 1290 Infinity II 液相色谱是使用 EPA 方法 544 检测饮用水中远低于规定浓度的微囊藻毒素和节球藻毒素的完美组合。Ultivo 出色的精度、线性和创新的节省空间设计，结合直观的 Agilent MassHunter 软件包，使其成为高通量实验室的理想仪器。