大麻中农药残留检测方案(气相色谱仪)

A Anastasia Andrianova， He Liu， Alex Graettinger 安捷伦科技有限公司 使用适用于 GC/TQ 的 AgilentMassHunter Optimizer 针对大麻中的农药进行自动化 MRM 方法开发 本应用简报展示了如何使用适用于 GC/TQ 的 Agilent MassHunter Optimizer 实现高度自动化的端到端多反应监测 (MRM)数据采集方法开发。即使在存在色谱干扰的情况下，用于 GC/TQ 的 Optimizer 也可以通过质谱解卷积可靠地鉴定母离子。在开发MRM数据采集方法时，该工具可节省大量时间并减少手动审查工作。使用美国加利福尼亚州和加拿大规定的25种与大麻相关的农药混合物测试该流程。 Optimizer 工具的主要优势包括： 节省 MRM 方法的开发优化时间 可实现自动化并减少手动工作 重现性 从 GC/MSD 方法平稳过渡至 GC/TQ 前言 GC/MS/MS MRM 离子对的开发是一个具有挑战性且耗时的多步骤过程，可能由于分析物共流出和基质干扰而变得更加复杂。传统上，需要经验丰富的科学家进行手动干预。用于GC/TQ的 MassHunterOptimizer 可自动优化 MRM 模式下的数据采集参数。 端到端 MRM 方法开发可实现高度自动化，无需用户交互。或者，可以单独执行各个优化步骤。这些步骤包括： 使用谱库搜索解卷积谱图来鉴定分析物 鉴定母离子 在各种碰撞能量下鉴定子离子 选择子离子 优化碰撞能量 用于 GC/TQ 的 Optimizer 可使用多种工作流程，例如从扫描数据开始和从 SIM离子开始，使新 GC/TQ 用户可以将现有的单四极杆扫描或 SIM 方法转换为三重四极杆 MRM 方法。现有TQ用户可采用从 MRMs 开始工作流程重新优化当前MRMs 的碰撞能量，并更新其在新色谱条件下的保留时间。 在本研究中，针对美国加利福尼亚州大麻控制局(BCC)和和加拿大卫生部2监管的大麻中的25种适合进行 GC分析的农药开发 MRM 采集方法。这些化合物通常难以使用电喷雾 LC/MS 进行分析。 按照从扫描数据开始工作流程，使用溶于溶剂中的农药混标针对各种化合物开发出多达18个 MRM 离子对。然后，在大麻基质中重新优化开发出的 MRM 离子对的碰撞能量。经过基质优化的最终 MRM 采集方法包括每种化合物的多达5个离子对，并在具有挑战性的大麻基质中实现了目标农药的极高选择性。 用于 GC/TQ 的 MassHunter Optimizer 将随 Agilent MassHunter GC/MS数据采集软件10.0及更高版本自动安装。支持与Agilent 7000 系列和7010 系列 GC/TQ 配合使用。使用安捷伦 GC/MS配置工具配置 GC/MS仪器后，将创建一个桌面图标。需要采用现有的数据采集方法启动MRM 开发。开发和优化 MRM 离子对时，将保留采集方法的所有气相色谱参数。 该软件提供了可用于开发和优化 MRM 离子对的多种工作流程。工作流程的选择取决于初始采集方法。这些工作流程包括： 从扫描数据开始 从 SIM 离子开始 从 MRMs 开始 本应用简报介绍了从扫描数据开始工作流程，其涵盖整个 MRM开发过程。在本研究中，使用 Agilent 8890/7010B GC/TQ系统和 Agilent MassHunter 工作站修订版10(包括 MassHunter 采集软件 10 SR1)。之前已对初始采集方法进行了优化，并成功实现大麻中农药的 GC 分析3。在从扫描数据开始工作流程中，质谱仪在全扫描模式(MS2)下操作，采集扫描数据文件进行化合物鉴定和母离子选择，在m/z35-450范围内执行扫描，扫描时间为140ms。 从扫描数据开始工作流程包括以下步骤，依次执行： 采集或导入全扫描数据以鉴定目标化合物 鉴定母离子 鉴定子离子 优化碰撞能量 从扫描开始时， MRM 开发的第一步是使用谱库搜索解卷积谱图来鉴定分析物。它可以正确鉴定目标分析物，并且即使在存在色谱干扰物质(例如柱流失、共流出分析物或基质干扰物质)的情况下，也能够可靠地选择母离子。质谱解卷积和谱库搜索算法与 Agilent MassHunter 未知勿分析软件类似。适用于 GC/TQ 的 Optimizer支持的谱库格式包括*.L和 *.mslibrary.xml。可以灵活选用大型谱库(例如NIST) 或用户借助 Agilent MassHunter谱库编辑器软件创建的小型谱库。在本应用简报中，采用用户创建的农药谱库，其中仅包含目标化合物。 MRM 开发的后三个步骤可实现高度自动化，而无需用户干预。或者，可以在继续下一步之前查看每个步骤的结果。在继续操作之前，用户可以修改自动选择的结果并根据需要选择额外的离子。在本应用简报中，继续执行后续优化步骤之前，对选择的目标农药的母离子进行了审查。本文介绍的 MRM 优化的其余步骤均自动化完成。 完成 MRM 开发和碰撞能量优化后，可以将开发的采集方法另存为基于时间段的MRM 方法或动态 MRM (dMRM) 方法。后者允许用户定义最短驻留时间和每秒循环次数。 建议使用包含目标化合物的纯溶剂标准品进行初步 MRM 开发，这些目标化合物的浓度可通过 GC/TQ 系统轻松检出。如本应用简报中所述，可以在基质中重新优化开发出的离子对的碰撞能量。 谱库搜索和母离子鉴定 使用采集的混标的全扫描色谱图，在定制创建的农药谱库中搜索解卷积质谱图，鉴定出25种农药。图1A展示了完成化合物鉴定后的 Optimizer 窗口。其中包括： 化合物表 已标记色谱峰的色谱图 解卷积质谱图 各种化合物的可用母离子 针对所有鉴定出的化合物选择的所有母离子的汇总。完整的化合物表如图1B所示 谱库匹配得分显示在图1表中的 Hit Score(匹配得分)列下。谱库中可用的信息(例如化合物名称、CAS号、分子式和分子量)将导入 Optimizer 的 CompoundTable(化合物表)中。在化合物表中选中各种鉴定出的化合物时，将显示其解卷积质谱图。图2展示了五氯硝基苯(也 称为Quintozene) 的解卷积质谱图，其中建议的母离子以绿色突出显示。质谱解卷积能够正确鉴定化合物，并可靠地选择母离子，即使存在色谱干扰物质(例如柱流失或共流出峰)也是如此。 在化合物表中选中相应的化合物时，将显示可用的母离子列表。图3A展示了可用于五氯硝基苯的一部分母离子。表中选择的离子由软件自动选择为母离子，因为已对 Optimizer 方法进行设置，可针对各种化合物选择不超过六种离子作为母离子(图3B)。 请注意，软件建议的母离子主要基于丰度和 m/z 值进行选择。另外，从一个簇中选择的离子不超过两种。例如，由于五氯硝基苯的分子离子 m/z 值高且具有唯一性，因此尽管它并非质谱图中丰度最高的离子之一，但是自动选择其(m/z295)作为母离子。用户通过取消所选中的离子并选择其他可用的离子可以覆盖软件建议的母离子。 以下 MRM 开发步骤((即，子离子鉴定和碰撞能量优化)可自动完成，用户只需审查最终优化的离子对。也可以按顺序逐步完成，用户在执行碰撞能量优化步骤之前可以审查子离子的选择。 A 园 7 Pentachloronitrobenzene SelectMassAbundance% Selected Precursor lons Compound Name RT (min)Mass19 Pentachloronitrobenzene 8.222 29520Pentachloronitrobenzene 8.222 249 21 Pentachloronitrobenzene 8.222 23722 Pentachloronitrobenzene 8.222 23523 Pentachloronitrobenzene 8.222 21424 Pentachloronitrobenzene 8.222 21225 Diazinon 8.281 26 Diazinon 8.281 248.1198.9 27Diazinon 8.281 179 28Diazinon 8.281 153 29 Diazinon 8.281 152 30 Diazinon 8.281 13731 Methyl parathion 9.139 263 Compound Name RT (min) CAS# Formula MolecularWeight Left RTDelta (min) Right RTdelta (min) SamplePosition Injection Volume (ul) Hit Score Peak Area 237 回 214 1 回 Novaluron 5.338 116714-46-6 C17H9CIF8N204 492 0.10 0.20 61 1 90.38 14，345.66 回 235 回 Etridiazole 5.833 2593-15-9 C5H5CI3N2OS 246 0.10 0.19 61 1 98.11 16，294，45 239口 142 1，294，720.00 0.59 2122 4 回 Ethoprophos 7.0128.222 13194-48-4 C8H1902PS2C6CI5NO2 242293 0.100.10 0.320.25 1 96.6092.96 98.32 21，189，83 回 212回 249265 5 回 回 Pentachloronitr nzene Diazinon 8.281 82-68-8 333-41-5 C12H21N2O3PS 304 0.21 61 回 Methyl parathion 9.139 298-00-0 C8H10NO5PS 263 97.22 30，184，30133，455，73 回 Metalaxyl 9.332 57837-19-1 cC15H21N04 279 0.28 92.70 回 9.731 42588-37-4 C18H2802 276 61 1 94.44 28，961，96 9.919 55-38-9 C10H15O3PS2 278 0.11 1 97.321 118，879，83 10 回 C9H11CI3NO3PS 349 0.11 1 96.82 147，145.32 回 9.953 2921-88-2 0.25 61 96.52nnAn 10.4351107 113-48-4c1n5 7A7 C17H25NO2 ChromatogramO TIC O Compound best hitsShow full namesMassHunter Data\Optimizer\Cannabis 2-0_MRM and CE_10-14-2019_project\150ct19_144055 Scan\DataFilesScan.Optmzr.noga Spectrum Pentachloronitrobenzene， MW= 293，RT= 8.22 x106 237 x10* 6 6)1.1- doja 2- 三 1.8- 1- ca 214 1.6- 0.9- 念芒二 14- 0.8- 142 24 0.7- 1.2- 265 0.6- mm1- a 177 0.5- 0.8- 107 295 0.4- 0.6- 0.3- 167 196 0.4- 0.2- 令 z 95 0.2- 86 0.1- M 61 3.5445 ；5566.5 75 85 9.510 105 11 11.5 12 1251313 13.5 14 14.5 15 15.5 16 16.5 17 17.5 18 18.5 80 10100120 140 160 180200 220 240 260 Counts vs. Acquisition Time (min) Counts vs. Mass to Charge (m/z) B 图1.适用于 GC/TQ 的 Agilent MassHunter Optimizer 窗口，展示了化合物鉴定结果(A)以及放大的化合物表，该化合物表中列出了使用质谱图解卷积和谱库搜索在全扫描色谱图中鉴定出的25种农药。共流出化合物以黄色突出显示。这些化合物通过单独进样进行了优化(B) 图2.五氯硝基苯的解卷积质谱图，建议的母离子以绿色突出显示 B Miscellaneous 图3.建议的五氯硝基苯母离子(A)和母离子鉴定参数(B) 鉴定子离子 各种母离子的子离子鉴定通过用户定义的多种碰撞能量下的子离子扫描进行。子离子扫描最多允许采用四种碰撞能量。在本研究中，采用默认值5、15、25和35eV执行子离子扫描实验。子离子优化可能需要多次进样，具体取决于每种分析物的母离子数量以及目标物的色谱分离度。建议使分析物实现色谱基线分离，以确保最有效的 MRM 开发。但是，如果共流出化合物的质谱图不同且化合物的响应丰度相当，则可以对共流出化合物进行 MRM 开发。为执行共流出目标物的 MRM 开发，可能需要进行额外的进样。在本研究中，如图1B的化合物表中黄色高亮部分所示，标准品中的多种农药发生共流出。执行12次进样以获得所有目标农药的子离子扫描结果：6次进样针对每种化合物的6种母离子，其余6次进样针对突出显示的共流出化合物。 子离子鉴定结果如图4A所示，其中在子离子扫描表中突出显示了五氯硝基苯。该窗口包括： 子离子扫描表，其中每行对应一个母离子 在四种不同碰撞能量下采集的各种母离子的总离子流色谱图 (TIC) 或提取离子色谱图(EIC) 在四种不同碰撞能量下采集的突出显示的母离子的子离子扫描质谱图 突出显示的母离子的可用子离子表 · 选择的所有子离子的汇总 子离子鉴定参数如图4B所示。子离子基于其丰度进行选择，如图4A中的五氯硝基苯的母离子 (m/z 295)所示。如果手动修改子离子鉴定步骤，则用户可以通过取消所选中的离子并选择其他可用的离子来覆盖软件建议的子离子。 优化碰撞能量 可在上一步中选择的值附近或在自定义范围内执行碰撞能量优化。在本研究中，通过六次进样，在0-60 eV 范围内以5eV的步长优化了375个MRM 离子对的碰撞能量(图5B)。如果未发生共流出或忽略共流出化合物，则该步骤仅需要三次进样，而无需六次。碰撞能量优化结果如图5A所示， 其中在MRM 离子对表中突出显示了五氯硝基苯的295→236.8离子对。该窗口包括： MRM 离子对表，其中每行对应一个MRM 离子对 在所有测试的碰撞能量值下获得的每个离子对的 TIC 或 EIC 离子碎裂曲线，展示了 MRM 离子对丰度与碰撞能量的关系 突出显示的 MRM 离子对的碰撞能量及相应的丰度 A B 图4.子离子鉴定结果，在子离子扫描表中突出显示了五氯硝基苯的母离子 (m/z295)(A)；子离子鉴定参数(B) A B 图5.碰撞能量优化结果，在 MRM 离子对表中突出显示了五氯硝基苯的295-236.8离子对(A)；碰撞能量优化参数(B) 在干燥的大麻花朵提取物基质中重新优化碰撞能量 重新优化基质中的碰撞能量为可选操作。执行该步骤有助于提高方法的选择性。在本研究中，利用干燥的大麻花朵提取物基质重新优化了在溶剂中开发的 MRM离子对的碰撞能量。对于大多数目标化合物，基质中的最佳碰撞能量与溶剂中的最佳碰撞能量相近。在大麻基质中优化的最佳碰撞能量高于在溶剂中优化的碰撞能量(即20 eVvs.15 eV)，并且烯酰吗啉的离子对165→121产生了更高的响应(图6)。此外，对于大麻基质中的烯酰吗啉，可使用更高的碰撞能量(25eV)，其响应几乎没有损失。在某些基质中，采用更高的碰撞能量可以得到更出色的信噪比。 最终开发的采集方法中包括不受大麻基质干扰的 MRM 离子对，确保优化的 MRM方法具有最佳选择性。 B 图6.溶剂(A)和干燥的大麻花朵提取物(B)中烯酰吗啉的165→121 MRM 离子对的离子碎裂曲线 审查结果并保存方法 完成碰撞能量优化后，可审查结果，并保存采集方法。所有开发出的离子对的信息显示在 Results (结果) 下的扩展表视图中(图7A)。要保存的排名靠前的 MRM 离子对的数量由选择排名靠前的离子对数量中指定的数量确定；采集方法中将仅包括选中的 MRM 离子对。在本研究中，选择了在大麻基质中不受干扰的五种丰度最高的离子对。 为简化方法审查，提供了结果表的嵌套视图(图7B)，其中五氯硝基苯的扩展图如图7C所示。 Compound Name RT (min) Precursor lon MS1 Resolution Product lon MS2 Resolution CE Abundance % CAS# Formula Molecular Weight Left RT Delta (min) Right RT delta (min) Sample Position InjectionVolume (uL) 52 区 Pentachloronitrobenzene8.222 249 Unit 213.86 Unit 15 136.955.33 1.00 82-68-8 C6CI5NO2 293 0.10 0.25 61 1 53 回 Pentachloronitrobenzene8.222 8.222 212 Unit 141.9 Unit 40 Unit 112，122.61 0.82 82-68-8 C6CI5NO2 293 0.10 0.10 0.25 61 1 54 回 回 Pentachloronitrobenzene Pentachloronitrobenzene8.222 Unit Unit 178.83 176.9 Unit 15 15 107.271.52 94，933.50 0.7882-68-8 0.6982-68-8 C6CI5NO2 C6CI5NO2 293 293 0.10 0.25 0.25 61 61 1 1 55 56 8.222 295 Unit v 236.8 Unit Unit 20 94459.98 0.6982-68-8 C6CI5NO2 293 0.10 0.25 61 1 Pentachloronitrobenzene 71.838.80 71，494.45 0.5282-68-8 0.5282-68-8 C6CI5NO2 C6CI5NO2 293 293 293 0.10 0.10 0.10 0.25 0.25 61 61 1 1 57 Pentachloronitrobenzene8.222 Pentachloronitrobenzene8.222 249 249 Unit Unit Unit 141.95 178.83 Pentachloronitrobenzene 8.222 Pentachloronitrobenzene8.222 214 235 Unit 可 141.93 140.84 Unit 30 65，750.40 55，327.99 0.4882-68-8 0.4082-68-8 C6CI5NO2 C6CI5NO2 293 0.10 0.25 0.25 61 61 1 61 Pentachloronitrobenzene8.222 237 Unit 118.8 Unit v30 48，606.93 0.3582-68-8 C6CI5NO2 293 0.10 0.25 61 1 62 Pentachloronitrobenzene8.222 235 Unit 116.87 Unit v 35 47530.55 0.3582-68-8 C6CI5NO2 293 0.10 0.25 61 1 63 Pentachloronitrobenzene8.222 237 Unit 166.76 Unit v40 32.421.70 0.2482-68-8 C6CI5NO2 293 0.10 0.25 61 1 64 回 Pentachloronitrobenzene 8.222 237 Unit 140.7 Unit 30 30.650.62 0.2282-68-8 C6CI5NO2 293 0.10 0.25 61 1 65 回 Pentachloronitrobenzene8.222 235 Unit 164.87 Unit 40 30475.77 0.2282-68-8 C6CI5NO2 293 0.10 0.25 61 1 66 Pentachloronitrobenzene8.222 295 Unit v 264.65 Unit v 5 29.999.50 0.2282-68-8 C6CI5NO2 293 0.10 0.25 61 1 67 Pentachloronitrobenzene8.222 295 Unit 142.73 Unit 50 14，185.30 0.1082-68-8 C6CI5NO2 293 0.10 0.25 61 1 图7A.扩展图(A)中MRM 离子对优化的结果 B 图7B.嵌套视图中 MRM 离子对优化的结果 可以将开发发 MRM 采集方法另存为基于时间段的 MRM 方法或 dMRM 方法(图8)。保存方法时，用户可以定义最短驻留时间和每秒循环次数。也可以将开发出的离子对导出为正确格式的.CSV文件。 所开发和优化的 MRM 采集方法已成功应用于挑战性的大麻基质中痕量农药的定量分析，结果已展示在其他出版物中3。 适用于 GC/TQ 的 MassHunter Optimizer是一款用于 MRM 采集的高度自动化的优化工具。对于大麻中受监管的25种目标农药，利用该工具针对每种农药高效开发出多达18个离子对。将从扫描数据开始工作流程与手动修改母离子鉴定步骤配合使用。其余优化步骤自动完成。在干燥的大麻花朵基质中重新优化了碰撞能量以提高方法选择性。将优化后的结果另存为基于时间段的方法或 dMRM 方法。 图7C.嵌套视图中 MRM 离子对优化的结果，展开了五氯硝基苯的结果 图8.采用适用于 GC/TQ 的 Agilent MassHunter Optimizer 创建方法 ( 参考文 献 ) ( Bureau of Cannabis Control Text of Regulations. California Codeof Regulations Title 16 Division 42.Bureau of Cannabis C o ntrol.Retrieved October 14，2019. https：//www.bcc.ca. g ov/law_regs/cannabis_order_of_adoption.pdf. ) Accessed in February 2020 2. Mandatory Cannabis Testing for Pesticides Active Ingredients - List and Limits. Health CanadaGovernment of Canada. PublicationDate： August 29， 2019. Effective Date December 2，2019.ISBN： 978-0-660- 32253-7 3. Andrianova A.， et al. Analysis of Twenty-Seven GC-Amenable Pesticides Regulated in the Cannabis Industry in North America with the Agilent 8890/7010B Triple Quadrupole GC/MS System (使用 Agilent 8890/7010B三重四极杆气质 联用系统分析北美大麻行业中受监管 的27种适合进行 GC 分析的农药)， 安捷伦科技公司应用简报，出版号 5994-1786EN，2020 安捷伦产品和解决方案旨在帮助实验室进行大麻质量控制和安全检测(在国家/地区法律允许的情况下使用)。 www.agilent.com DE.543634259 本文中的信息、说明和指标如有变更，恕不另行通知。 查找当地的安捷伦客户中心： www.agilent.com/chem/contactus-cn 免费专线：800-820-3278，400-820-3278(手机用户) 联系我们： LSCA-China_800@agilent.com 在线询价： www.agilent.com/chem/erfq-cn 本应用展示了如何使用适用于 GC/TQ 的 Agilent MassHunter Optimizer 实现高度自动化的端到端多反应监测 (MRM) 数据采集方法开发。即使在存在色谱干扰的情况下，用于 GC/TQ 的 Optimizer 也可以通过质谱解卷积可靠地鉴定母离子。在开发MRM 数据采集方法时，该工具可节省大量时间并减少手动审查工作。使用美国加利福尼亚州和加拿大规定的 25 种与大麻相关的农药混合物测试该流程。Optimizer 工具的主要优势包括：•  节省 MRM 方法的开发优化时间•  可实现自动化并减少手动工作•  重现性•  从 GC/MSD 方法平稳过渡至 GC/TQ•  内置审查工具