復雜基質中154種農藥殘留量的分析

本文建立了以氣相色譜/三重四極桿質譜（TSQ Quantum GC）的高選擇反應監測技術（Highly Selective Reaction Monitoring，H-SRM）為基礎的多種農藥同時檢測方法。使用15m的色譜柱，一針進樣，22min內可對包括溴氰菊酯在內的154種農藥同時進行分析。方法準確靈敏，大部分農藥的檢測下限可達到0.5ppb，完全滿足日本肯定列表及歐盟對農藥殘留限量的要求。

2006年日本推出了肯定列表制度，針對800種農藥設置了殘留限量，使農藥殘留分析成為當前研究的熱點，目前用于農藥殘留分析的主要技術為氣相色譜/單四桿質譜的選擇離子掃描技術（SIM）[1-2]離子阱質譜多選擇反應監測技術（MRM）[3]和全掃描的計算機輔助技術[4-5]。單四極桿的選擇離子技術采集的質譜信息少，選擇性較差，結果存在很大的不確定性。離子阱質譜二級質譜技術為時間上的串聯，因此對于多組份化合物同時分析存在掃描速度受限的問題。本文采用Thermo推出的最新一代氣相色譜/三重四極桿串接質譜（TSQ Quantum GC），通過其高通量離子傳輸的性能、碰撞室零串擾技術和高選擇性反應監測技術（H-SRM），實現了一針進樣同時對154種化合物的同時分析，整個分析過程可在在22min內完成，保證結果準確的同時大幅度提高了分析效率。

實驗部分

以下為實驗中使用的色譜、質譜儀器、操作條件。表1為Quantum GC 質譜部分的分段掃描程序。

氣相色譜：TRACE GC ultra
Column：Rti-5MS （Restek）15m×0.25 mm I.D. df=0.25μm
Injection mode：Splitless
Injection Temp：220℃
Transferline Temp：280℃
Oven Temp：70℃（1 min）→25℃/min→130℃→15℃/min→160℃ →5℃/min→210℃ → 25℃/min→290℃（5 min）
Flow：constant flow 1.0 ml/min
質譜：Ion Source Temp，250℃
Emission Current：50μA
Ionization mode：EI
Ion volumn：Closed EI
Analytical mode:H-SRM （High Selected Reaction Monitoring）
Scan width：0.002 m/z
Scan Time：0.025 sec
Peak Width for H-SRM：Q1，0.4Da；Q3，0.7Da
Collision Gas Pressure：1.5 mTorr （Ar）

結果與討論

掃描分段程序（Segment）的建立

隨著待檢測項目的逐漸增多，分析方法的效率和準確度成為影響實驗室檢測能力的主要因素之一。TSQ Quantum GC具有高通量離子傳輸性能和碰撞室零串擾技術特點，本方法憑借這一特點成功實現了一次進樣，22分鐘之內對154種農藥的準確的定性、定量分析。眾所周知，使用一根毛細管色譜柱對百種以上化合物實現色譜上完全分離是非常困難的[1]，本方法為了提高分析效率，縮短分析時間，使用15 m的色譜柱。在此條件下，154種化合物的保留時間分布非常緊湊，在某些保留時間處，會出現3~4個化合物同時出峰的結果。這就要求質譜必須具有高通量的離子掃描功能，以保證所有化合物均能夠被準確、快速檢測。TSQ Quantum GC是當前具有最高通量離子傳輸效率的三重四極質譜，正是基于這一特點，本方法可實現對154種化合物的一次進樣同時連續分析。圖1為韭菜中添加濃度為1 ppb農藥的色譜圖，從圖中可以看出使用TSQ Quantum GC按照表1所列條件進行分析，獲得了超高靈敏度，具有很好的定量結果。

零串擾功能的使用

對于多組份化合物同時分析，碰撞池的離子間串擾是影響分析結果的另一主要因素。對于三重四極桿質譜在進行SRM掃描的過程中，當后一組離子進入碰撞池時，前一組離子若仍然存在，便會有產生離子串擾的可能，導致第二組離子產生錯誤的色譜圖，當兩組不同SRM事件具有相同“子”離子時，這一問題會更為嚴重。

在進行超過百種化合物的一針進樣同時檢測分析時，不可避免地在一個窗口中會放入多組離子進行同時的SRM分析，如果儀器中存在交叉干擾，會導致最終的結果失去準確性。TSQ Quantum 三重四極桿質譜采用直角碰撞池設計，可有效地消除離子串擾，此設計被稱為無離子串擾技術。通過這種“無離子串擾技術”有效地消除了由儀器檢測所產生假陽性的可能，從而保障了TSQ Quantum 對154種化合物同時進行分析的準確性。

高選擇反應檢測有效去除基質干擾

復雜基質中多組份殘留物分析，排除基質干擾準確對目標化合物進行定量是另一主要難點。對于三重四極桿質譜，選擇反應監測（SRM）是目標化合物定量分析中最為基本的掃描技術。然而以單位質量分辨選擇母離子，往往會受到來自于生物體自身和環境基質的干擾。而高選擇性反應監測（H-SRM）通過在Q1上使用分辨增強峰，獲得耐受性更強的母離子，可有效增加待測化合物分析的選擇性。TSQ Quantum GC是唯一具有H-SRM功能的氣相色譜/三重四極桿質譜儀。圖2為使用TSQ Quantum GC對韭菜中添加1ppb 甲基苯噻隆采用SRM（Q1，0.7 FWHM）掃描和高選擇H-SRM（Q1，0.4 FWHM）掃描采集的色譜圖。分析圖2A可以看出采用SRM掃描時，恰好在待測目標化合物（6.80 min）處存在較大干擾，無法對目標化合物進行定量分析。圖B為Q1采用0.4分辨進行H-SRM掃描得到的色譜圖，從中可以看出來自基質的干擾被有效地去除，得到了理想的待測化合物色譜峰。比較A、B兩圖，H-SRM更為有效地去除了基質干擾，提高了方法的檢測下限。圖3為韭菜中添加1ppb的各種農藥采用H-SRM掃描的色譜圖，各化合物均獲得了理想的靈敏度。

結論

在22min內，憑借TSQ Quantum GC超高的離子傳輸效率、通過設定多個時間段（Segment）和掃描通道可一針進樣同時分析154種農藥成分。通過TSQ Quantum GC 的高選擇反應檢測掃描（H-SRM），可有效去除基質干擾，與離子阱和單四極質譜相比，更為有效地排除假陽性，進一步地保證定量和定性的準確性。本方法具有較高靈敏度，部分農藥在復雜基質中的檢測下限可達到0.5ppb，完全滿足肯定列表等國際法規對檢測的要求。

【參考文獻】
[1]Zhang WG，Xiao GC，Cai HX，An Q，Li CJ. Rapid Commun Mass Spectrom. 2006；20：609.
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