应用TSQ 8000 Evo三重四极气质联用仪碰撞池技术一针进样分析大米中666种农残
2017-02-15 来源:本站 点击次数:2536应用 TSQ 8000 Evo 三重四极气质联用仪的快速碰撞池技术一针进样分析大米中的 666 种农残
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 ScientificTM TSQTM 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[1]。欧盟监管条例[2]和数据库[3] 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GCMS/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 : 50 v/v) 溶剂中进行了交换。
气相色谱
Thermo ScientificTM TRACETM 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Thermo ScientificTM TraceGOLD TG-5SILMS 30m×0.25mm×0.25μm柱。
质谱仪
TSQ 8000 Evo 仪器使用了电子轰击离子源（EI+），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 ScientificTM TraceFinderTM 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's t）。
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。
结果
转换速度的效果 Effect of transition speed 随着速度增强型离子透镜碰撞池的发展，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
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 μs 的弛豫时间进行了数据采集。所得数据见图 3。
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 5-500 ppb 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。
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（2.63 ppb）。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）。
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。
参考文献
1. Food Processing Technology Features webpage on The ten most traded food and beverage commodities.http://www.foodprocessing-technology.com/features/featurethe-10-mosttradedfood- and-beverage-commodities-4181217/ (accessed June 2014).
2. Parliament and of the Council of 23 February 2005 on maximum residue levels of pesticides in or on food and feed of plant and animal origin and amending Council Directive 91/414/EEC. Strasbourg, France; February, 23 2005.
3.EU Pesticides Database Home Page. http://ec.europa.eu/sanco_pesticides/public/?event=homepage (accessed June 2014).
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