大米中666 种农残组分检测方案(气质联用仪)

2表 1. TRACE 1310 进样器参数 TSQ 8000 Evo GC-MS/MS一针进样分析大米中16666种农残组分 David Steiniger， Dwain Cardona，Cristian Cojocariu，Paul Silcock， Alexander Semyonov， Jason Cole'Thermo Fisher Scientific，Austin，TX； 2Thermo Fisher Scientific Pesticide Analysis Center of Excellence， UK 概览 目的：使用快速碰撞池技术来提高农药检测方法容量 方法： 搭载了QuEChERS 的 GC-MS/MS (Thermo ScientificMTSQM 8000 Evo) 系统 结果：添加二级碰撞池的高转换速度使得测量低于EU监管水平的农药浓度成为可能 介绍 大量的食用商品需要接受农残分析。大米是世界上十大食用商品之一，2013年的交易量为4.7亿吨。大米的生产国家主要分布在亚洲，以印度和中国为最大的两个出口国。对这类商品进行农残控制，需要在世界上多个国家的实验室里进行大量的分析。欧盟监管条例和数据库中对多达450种农药明确限定了最大残留水平。 对多种农药进行高效的测量需要在单个测试方法中实现尽量多的定靶分析。随着通用样品处理技术，如QuEChERS， 以及 GC-MS/MS 等选择性分离和测量技术的发展， 将多种农药合并在单个分析方法中进行分析已经变得越来越普遍。 然而，因为在使用多残留检测使用大量 SRM 通道进行分析时，单个选择反应监控(SRM) 的弛豫时间缩短，这些高容量方法经常造成仪器的灵敏度下降。许多用户试图通过降低四极杆的分辨率来弥补这一点，然而这个方法会提高杂质干扰的风险，在复杂基质样品分析中尤为如此。 GC三重四级杆 MS技术近期的发展并不是仅仅聚焦于硬件，实际上，要在高通量环境下支持多农残分析工作流程， 能够有效驱动仪器运行和处理复杂数据的强有力的软件同样不可或缺。 我们建立了一种专注于包括大量化合物的多农残分析的方法，通过使用搭载了新型快速碰撞池技术的GC-MS/MS系统并佐以独特的智慧软件工具，本工作解决了对高灵敏度、高选择性，和大容量的多农残分析方法的需求。 方法 样品制备 利用 QuEChERS 技术制备了1 g/mL 的大米基质提取物。最终提取物在环己烷/乙酸乙酯(50：50v/v) 溶剂中进行了交换。 气相色谱 Thermo ScientificM TRACEM 1310 气相色谱仪被用于化合物分离。该系统配备了 iC-PTV 进样器。表1和表2分别给出了进样器条件和升温程序。分析柱使用的是 ThermoScientific TM TraceGOLD TG-5SILMS 30mx0.25mm×0.25um柱。 载气(mL/min)： He， 1.2 进样体积(mL)： 1 进样模块及模式： iC-PTV 起始温度(℃)： 75 不分流时间(min) 1 转移升温速率(℃/s) 2.5(to300℃) 转移时间(min) 3 清洁升温速率(C/s) 14.5 (to 330℃) 表2. TRACE 1310 柱温箱参数 速率 温度 保持时间 Initial ℃c min. ℃ min. 1 25 40 1.5 2 25 90 1.5 3 5 180 0 4 10 280 0 Final 300 5 图1.分段SRM(左)和定时-SRM(右)的采集时间表。定时-SRM 能够避免采集不必要的离子对(分段SRM 方法中会出现这一情况)，从而更有效地利用弛豫时间。 TSQ8000 Evo 仪器使用了电子轰击离子源(El+)，并以MS/MS模式运行。该仪器配备了一个新型加速碰撞池(EvoCell)，能够支持更高的 SRM 转换速度。数据采集方面，若无特别说明，每个化合物使用了2-3个 SRM 离子对。数据采集使用了 Timed-SRM (定时-SRM)(图1)，每个色谱峰采集至少12个点。 SRM 离子对和碰撞能采自Thermo ScientificM TraceFinderM 化合物数据库。 数据处理是通过 Thermo Scientific TraceFinder 软件进行的。所有处理的 LOD 数据都是使用未纠正的峰面积计算的，精确度为99%置信度 (Student'st)。 表3.三重四级杆质谱仪参数 转移管线(℃)： 280 离子化类型： EI 离子源(℃)： 300 电子能量(eV)： 70 采集模式： Timed-SRM 定时-SRM 02气体压力(氩气)(psi)： 60 Q1峰宽(Da)： 0.7 Q3峰宽(Da)： 0.7 TSQ 8000 Evo GC-MS/MS Timed-SRM 结果转换速度的效果Effect of transition speed 随着速度增强型离子透离碰撞池的发展， TSQ 8000 Evo 仪器提供了使用高达 800SRM/s 转换速度的机会。这使得以下情况成为可能： 使用快速色谱 增加每个化合物的离子对数目 ·增加一个方法中化合物的数目 ·使用快速 GC 或快速 GC 柱温箱升温程序 提高 MS 采集速率的一个风险在于，分析性能有可能因此降低，甚至导致整个方法不再适合分析任务。对于多农残分析方法来说，分析需求是要在单次运行中测量大量的化合物(100-350)，并且检测水平必须达到10 ppb甚至更低。 在不同的转换速度下测定了农药 bifenthrin 的检出限(LOD)，以观察转换速度提高(可高达800SRM/s) 对在低水平下精确检测化合物带来的影响。同时还用老式碰撞池技术对本实验进行了重复。图2展示了这些实验得到的数据。数据显示出，检测限如预期般随着转换速度的升高而提高，对老老碰撞池技术(无法测定超过200 SRM/s)和EvoCell均如此。然而，较之老式碰撞池技术， EvoCell 在4倍转换速率下达到相近的灵敏度，而在200 SRM/s 下下灵敏度也达到了老式技术的3.5倍。 图 2. Bifenthrin 的 LOD vs老式碰撞池技术和EvoCell 的转换速率 本实验还扩大到使用真实基质样品(大米)中的多种农药作为样品，不过这次专注于考察 EvoCell 达到转换速率极限时的分析表现。为此目的，我们创建了一个能够检测超过666种农药和其他杂质的方法，并且一部分农药以 500 us 的弛豫时间进行了数据采集。所得数据见图3. 图3.大米基质中一些在500ps弛豫时间下测量的农药的分析表现。 尽管采集条件比较极端，所测农药的平均水平低于2 ppb，也低于EU通常要求的10 ppb限制。此外，绝大部分化合物在 5-500ppb 间的响应水平(在与校准曲线基质相同的情况下)的线性都(未修正的)>0.99。 提高离子对数目 对通常的方法流程、GC 表现，和数据处理来说，在单次分析中检测666种农药都是不现实的。很多实验室会把他们的 GC-MS/MS 农药检测方法限制在100-350化合物范围内，绝大部分检测大约100-200种农残。800 SRM/s 的极快转换速率(尤其是在使用定时-SRM时)在运行标准方法的情况下通常是不需要的。一种利用更快转换速率的方法是向您目前的化合物列表和方法中添加更多的离子对。这一点可以在很多方面带来好处。首先每个化合物的离子对数目越多，对任何阳性残留检出的信心就越高。另一个好处是随着每个化合物的离子对数目的增加，SRM直接干扰的可能性就会降低，从而增加了对基质干扰的抵抗力。这意味着方法能够可靠地被应用于更大的样品范围。 EvoCe 图4.在一个用不同离子对数目检测262种农药的分析方法中通过考察检测限比较老式标准碰撞池技术和 EvoCell 技术。 使用 EvoCell 技术能够将 SRM 离子对数目提高至四倍，上图检测的离子对数目为5496(图4)。使用 EvoCell对所有262种化合物进行分析得到的(平均) LOD (1.84 ppb) 低于使用老式碰撞池技术检测1300 对 SRM 离子对得到的LOD(2.63ppb)。这证明，在满足这些化合物所需达到的检测水平后，仍有可能通过利用快速的 SRM 转换速率来提高方法容量。 中等转换速率下的系统表现 我们也实验考察了 TSQ 8000 Evo 系统在更常见的多农残分析采集环境下的定量表现。 我们针对大米基质中的262种农药，以每种农药2至3个离子对的水平进行了考察。大部分农药都能在基质水平远低于1ppb的情况下进行定量，并且表现出很好的选择性(图5)。 图5.大米基质中 LOD低于 1 ppb的农药(上)和四种以其 LOD 浓度添加至大米基质中的农药谱图。 结论 · TSQ 8000 Evo GC-MS/MS使用了快速碰撞池技术(EvoCell)，该技术带来了建立极高容量多农残检测方法的能力。 ·在农药检测的关键浓度(及更低)都可以使用高 SRM转换速度，为检测方法的改进带来了更多可能性，例如引入更多离子对或进行更快的色谱洗脱。 ·离子对数目的增加可以作为提高采集能力的应用进行进一步开发，以使方法能够适用于不同基质的样品。 ▪下一步工作将聚焦于将短柱子上的快速 GC 与更快的采集速度结合应用，以提高方法效率。 Orbitrap组学俱乐部 赛默飞小分子质谱应用技术群 赛默飞世尔科技(中国)有限公司 全国服务热线：8008105118400 6505118(支持手机用户) ( 参考文献 ) 1. Food Processing Technology Features webpage on The tenmost traded food and beverage commodities. http：//www.foodprocessing-technology.com/features/featurethe-10-most-tradedfood- and-beverage-commodities-4181217/ (accessedJune 2014). ( 2. Parliament and of the Council o f 2 3 February 2005 on maximumresidue l evels of pesticides i n or on f ood a nd feed o f p l ant a n danimal o rigin and amending Council Directive 9 1/414/EEC.Strasbourg， France； February， 23 2005. ) 3. EU Pesticides Database Home Page.http：//ec.europa.eu/sanco_pesticides/public/?event=homepage(accessed June 2014). ThermoFisherS CIENTIFIC AThermo Fisher Scientific BrandAN C_GCMSMS_