赛默飞世尔科技（中国）有限公司

 

国际法规将上千种农药残留化合物在食品中的最高限量（MRLs）规定为极低的水平—10ppb 或更低1。目前，使用气相色谱单四级杆质谱联用法（GC/MS）能够检测出超过300 种规定的农残化合物，而使用液相色谱质谱法（LC/MS）能够检测出多种极性大的农残化合物2。而使用气相色谱单四级杆质谱联用技术（GC/MS）对大量的农药进行最大残留限量分析，逐渐不能满足质量监管和政府控制决策的需求。本文介绍了一种快速检测多种农残的分析方法，使用Thermo Scientific TSQ QuantumTM 气相色谱- 三重四极杆质谱仪的独特功能进行定量分析和阳性结果的最终确认。

 

一次运行中同时对多种农残进行检测和定量分析的困难主要来自于大量化合物的共流出。由于很多种化合物的流出时间出现部分重叠甚至完全相同，要求分析仪器具有足够高的速度以获取充足的定量数据点，从而确保对重叠色谱峰积分的准确性。

 

得益于TSQ Quantum 气相色谱质谱仪无与伦比的采集速度，多种农残的快速分析成为现代化的食品安全检测实验室的常规工作，同时解决了这类分析工作中遇到的主要挑战：

 

a. 窄色谱峰需要足够快的质谱采集速度，以获取充足的数据点进行定性和定量分析。

b. 多组分同时分析方法必须考虑到部分或完全共流出的多种组分。SRM 转换速度需要足够快，能够监测多种共流出的化合物，提供足够的数据点，从而得到可靠的峰积分结果。

c. 多组分同时分析方法需要涵盖尽可能多的化合物，要求质谱仪在一次分析运行中同时监控几百个SRM离子对。

d. 由于基体复杂的样品中多种组分的保留时间差别小，质谱方法应能用尽可能少的采集片段满足多种目标物的检测。这要求质谱仪能够在不损失灵敏度的前提下，在一个片段窗口中测定尽可能多的离子对。

e. 在这些条件下，短的SRM 驻留时间和扫描间隔时间是必要的。

f. 短的驻留时间和扫描间隔时间会导致生成相同子离子的目标物得到假阳性结果，必须避免样品分析中产生的“串扰”。

 

多残留农药同时分析方法的目的是减少多个化合物分析的结果和查看与生成报告所需要的时间，从而提高分析效率，满足日益提高的样品通量需求。本方法虽然包含了种类及数量众多的农残，仍使用了一根短毛细管色谱柱以提高色谱分离速度，增大样品通量。使用TSQ Quantum气相色谱仪，在20 分钟的一次运行中，数据采集方法实现了全部175 个SRM 离子对的采集。一次运行被分成了11 个保留时间窗口（采集分段），单个窗口最多包括25个SRM 离子对。驻留时间短至25ms，确保获得对目标物准确定量所需的高灵敏度和数据采集速度。即使在包含25 个SRM 离子对的分段窗口也未发现“串扰”现象。

 

Thermo Scientific TRACE GC UltraTM 气相色谱能够提供快速色谱分离，配置的Thermo Scientific TriPlusTM 自动进样器能够提供自动化、重现性好的液体进样。使用一根Thermo Scientific TRACETM TR-5MS 色谱柱，柱长为15m，加快了GC分析速度，提高了样品通量。表1 列举出了气相色谱仪、自动进样器和质谱仪的仪器参数。

 

表1. TRACE GC Ultra 气相色谱仪、TriPlus 自动进样器和TSQ Quantum GC 质谱仪的仪器参数

 

Thermo Scientific QuanLabTM Forms 2.5 软件为农残分析实验室提供量身定制的数据查看和生成报告程序，满足工作流程的需要，提高了多农残分析的工作效率。QuanLab Forms软件包括一个集成的用户界面，用于管理农残化合物总清单、自动数据查看、自定义查看和多种报告格式。

 

图1 为浓度50pg/μL 的170 种农残的完整色谱图，显示出洗脱条件的复杂性。最后一个色谱峰的流出时间是20min。目标农残化合物涵盖了多个化合物种类：有机氯、有机磷、氨基甲酸酯类、拟除虫菊酯类和三嗪农药，用175 个相应的SRM 离子对均能检测出。

 

图1 GC-MS/MS 检出的170 种农残的总离子色谱图

 

SRM 离子对分组的选择主要考虑到参数设置适用于组内所有化合物，确保每个化合物有25ms 的驻留时间。以保留时间从5.97min 到8.27min 的分段窗口为例，表2 列举了27 种农残化合物的全部25 个SRM 离子对。

 

表2. 27种农残化合物的全部25个SRM离子对（ 5.97-8.27min保留时间窗口）

 

* 由于保留时间窗口的重叠，二嗪磷出现在5.97-8.27min 和8.27-10.17min 两个分组内。

 

三重四极杆质谱仪碰撞池的记忆效应称为“串扰”。如果出现了串扰，样品中实际并不存在的化合物可能被检出，从而出现假阳性结果。5.97min 到8.27min 分段窗口内全部25 个SRM 离子对的驻留时间和扫描间隔时间都很短，这就要求在获取下一个数据组之前有一个快速扫描序列对碰撞池进行有效清空。以久效磷（m/z 127 → 109）和地虫硫磷（m/z 137 → 109）为例说明TSQ Quantum GC 质谱仪的零串扰特性，这两种化合物在同一个分段窗口且产生相同的子离子m/z 109，但得到了两个不同的SRM 离子对，如图2 所示。另一个类似的例子是六六六（m/z 219 → 183）和嘧霉胺（m/z 198 → 183）。TSQ Quantum GC质谱仪能够完全避免串扰，获得十分可靠的数据，不出现假阳性结果。

 

图2. 在8.09min 的高浓度久效磷（m/z 127 → 109，下图）到地虫硫磷（m/z 137 → 109，上图）的快速SRM 采集序列未见串扰信号

 

QuanLab Forms 软件包为目标化合物的定量分析提供了自然流畅的工作流程向导，从建立方法和设置序列到数据查看和生成报告。方法涵盖的所有农残化合物与峰积分结果和标准曲线相关联（见图3）。在本实验中，含10ppb农残的鸡尾酒被加入到一个韭菜样品中。峰积分结果显示出浓度在最高限量（MRL）水平。通过QuanLab Forms 软件能够快速查看数据，包括样品、标准样、质控样（QCs）、空白和加标回收率（%）。QuanLab Forms 能够提供紧密排版的定量报告，如图4 所示。这种报告类型有助于将种类众多的化合物报告出具在很少的纸张上。

 

图3. QuanLab Forms 软件的数据查看窗口（加入了MRL 水平10ppb 农残的韭菜样品）

 

图4. QuanLab Forms 软件的紧密型积分结果报告示例（使用TSQ Quantum GC 质谱仪的H-SRM 模式对加入MRL水平10ppb 农残的韭菜样品的分析结果）

 

为了有效控制国际法规中MRL 水平的农残，Thermo Scientific TSQ Quantum GC 质谱仪为多农残分析提供了最高的工作效率。

 

采用快速GC 方法确保了很高的样品通量。通过一次进样，在仅20min 的分析时间内，Quantum GC 实现了对170 种农残化合物的高灵敏筛查。通过将化合物分为11 个分段窗口，单个窗口包含离子对高达25 个，获得了卓越的灵敏度、选择性和灵活性。即使在快速采集数据的循环中，也能够完全避免由于串扰引起的假阳性结果。Quantum GC有望在不损失整体灵敏度的前提下进一步减少驻留时间，以满足必要时加入更多目标化合物分析的要求。QuanLab Forms 软件提供了工作流程化向导格式，便于分析者更容易的建立和管理分析方法、获取样品数据、浏览结果和打印报告。

 

1. EU Commission Directives 91/414/EEC,86/362/EEC,86/363/EEC, 90/642/EEC,Regulation(EC)N.396/2005 and subsequent amendments.

2. Ministry of Health,Labour and Welfare Japan,Department of Food Safety,The Positive List System for Agricultural Chemical Residues in Foods,June 2006, see: http://www.mhlw.go.jp