賽默飛世爾科技（中國(guó)）有限公司

 

國(guó)際法規(guī)將上千種農(nóng)藥殘留化合物在食品中的最高限量（MRLs）規(guī)定為極低的水平—10ppb 或更低1。目前，使用氣相色譜單四級(jí)桿質(zhì)譜聯(lián)用法（GC/MS）能夠檢測(cè)出超過(guò)300 種規(guī)定的農(nóng)殘化合物，而使用液相色譜質(zhì)譜法（LC/MS）能夠檢測(cè)出多種極性大的農(nóng)殘化合物2。而使用氣相色譜單四級(jí)桿質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC/MS）對(duì)大量的農(nóng)藥進(jìn)行最大殘留限量分析，逐漸不能滿足質(zhì)量監(jiān)管和政府控制決策的需求。本文介紹了一種快速檢測(cè)多種農(nóng)殘的分析方法，使用Thermo Scientific TSQ QuantumTM 氣相色譜- 三重四極桿質(zhì)譜儀的獨(dú)特功能進(jìn)行定量分析和陽(yáng)性結(jié)果的最終確認(rèn)。

 

一次運(yùn)行中同時(shí)對(duì)多種農(nóng)殘進(jìn)行檢測(cè)和定量分析的困難主要來(lái)自于大量化合物的共流出。由于很多種化合物的流出時(shí)間出現(xiàn)部分重疊甚至完全相同，要求分析儀器具有足夠高的速度以獲取充足的定量數(shù)據(jù)點(diǎn)，從而確保對(duì)重疊色譜峰積分的準(zhǔn)確性。

 

得益于TSQ Quantum 氣相色譜質(zhì)譜儀無(wú)與倫比的采集速度，多種農(nóng)殘的快速分析成為現(xiàn)代化的食品安全檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室的常規(guī)工作，同時(shí)解決了這類分析工作中遇到的主要挑戰(zhàn)：

 

a. 窄色譜峰需要足夠快的質(zhì)譜采集速度，以獲取充足的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行定性和定量分析。

b. 多組分同時(shí)分析方法必須考慮到部分或完全共流出的多種組分。SRM 轉(zhuǎn)換速度需要足夠快，能夠監(jiān)測(cè)多種共流出的化合物，提供足夠的數(shù)據(jù)點(diǎn)，從而得到可靠的峰積分結(jié)果。

c. 多組分同時(shí)分析方法需要涵蓋盡可能多的化合物，要求質(zhì)譜儀在一次分析運(yùn)行中同時(shí)監(jiān)控幾百個(gè)SRM離子對(duì)。

d. 由于基體復(fù)雜的樣品中多種組分的保留時(shí)間差別小，質(zhì)譜方法應(yīng)能用盡可能少的采集片段滿足多種目標(biāo)物的檢測(cè)。這要求質(zhì)譜儀能夠在不損失靈敏度的前提下，在一個(gè)片段窗口中測(cè)定盡可能多的離子對(duì)。

e. 在這些條件下，短的SRM 駐留時(shí)間和掃描間隔時(shí)間是必要的。

f. 短的駐留時(shí)間和掃描間隔時(shí)間會(huì)導(dǎo)致生成相同子離子的目標(biāo)物得到假陽(yáng)性結(jié)果，必須避免樣品分析中產(chǎn)生的“串?dāng)_”。

 

多殘留農(nóng)藥同時(shí)分析方法的目的是減少多個(gè)化合物分析的結(jié)果和查看與生成報(bào)告所需要的時(shí)間，從而提高分析效率，滿足日益提高的樣品通量需求。本方法雖然包含了種類及數(shù)量眾多的農(nóng)殘，仍使用了一根短毛細(xì)管色譜柱以提高色譜分離速度，增大樣品通量。使用TSQ Quantum氣相色譜儀，在20 分鐘的一次運(yùn)行中，數(shù)據(jù)采集方法實(shí)現(xiàn)了全部175 個(gè)SRM 離子對(duì)的采集。一次運(yùn)行被分成了11 個(gè)保留時(shí)間窗口（采集分段），單個(gè)窗口最多包括25個(gè)SRM 離子對(duì)。駐留時(shí)間短至25ms，確保獲得對(duì)目標(biāo)物準(zhǔn)確定量所需的高靈敏度和數(shù)據(jù)采集速度。即使在包含25 個(gè)SRM 離子對(duì)的分段窗口也未發(fā)現(xiàn)“串?dāng)_”現(xiàn)象。

 

Thermo Scientific TRACE GC UltraTM 氣相色譜能夠提供快速色譜分離，配置的Thermo Scientific TriPlusTM 自動(dòng)進(jìn)樣器能夠提供自動(dòng)化、重現(xiàn)性好的液體進(jìn)樣。使用一根Thermo Scientific TRACETM TR-5MS 色譜柱，柱長(zhǎng)為15m，加快了GC分析速度，提高了樣品通量。表1 列舉出了氣相色譜儀、自動(dòng)進(jìn)樣器和質(zhì)譜儀的儀器參數(shù)。

 

表1. TRACE GC Ultra 氣相色譜儀、TriPlus 自動(dòng)進(jìn)樣器和TSQ Quantum GC 質(zhì)譜儀的儀器參數(shù)

 

Thermo Scientific QuanLabTM Forms 2.5 軟件為農(nóng)殘分析實(shí)驗(yàn)室提供量身定制的數(shù)據(jù)查看和生成報(bào)告程序，滿足工作流程的需要，提高了多農(nóng)殘分析的工作效率。QuanLab Forms軟件包括一個(gè)集成的用戶界面，用于管理農(nóng)殘化合物總清單、自動(dòng)數(shù)據(jù)查看、自定義查看和多種報(bào)告格式。

 

圖1 為濃度50pg/μL 的170 種農(nóng)殘的完整色譜圖，顯示出洗脫條件的復(fù)雜性。最后一個(gè)色譜峰的流出時(shí)間是20min。目標(biāo)農(nóng)殘化合物涵蓋了多個(gè)化合物種類：有機(jī)氯、有機(jī)磷、氨基甲酸酯類、擬除蟲(chóng)菊酯類和三嗪農(nóng)藥，用175 個(gè)相應(yīng)的SRM 離子對(duì)均能檢測(cè)出。

 

圖1 GC-MS/MS 檢出的170 種農(nóng)殘的總離子色譜圖

 

SRM 離子對(duì)分組的選擇主要考慮到參數(shù)設(shè)置適用于組內(nèi)所有化合物，確保每個(gè)化合物有25ms 的駐留時(shí)間。以保留時(shí)間從5.97min 到8.27min 的分段窗口為例，表2 列舉了27 種農(nóng)殘化合物的全部25 個(gè)SRM 離子對(duì)。

 

表2. 27種農(nóng)殘化合物的全部25個(gè)SRM離子對(duì)（ 5.97-8.27min保留時(shí)間窗口）

 

* 由于保留時(shí)間窗口的重疊，二嗪磷出現(xiàn)在5.97-8.27min 和8.27-10.17min 兩個(gè)分組內(nèi)。

 

三重四極桿質(zhì)譜儀碰撞池的記憶效應(yīng)稱為“串?dāng)_”。如果出現(xiàn)了串?dāng)_，樣品中實(shí)際并不存在的化合物可能被檢出，從而出現(xiàn)假陽(yáng)性結(jié)果。5.97min 到8.27min 分段窗口內(nèi)全部25 個(gè)SRM 離子對(duì)的駐留時(shí)間和掃描間隔時(shí)間都很短，這就要求在獲取下一個(gè)數(shù)據(jù)組之前有一個(gè)快速掃描序列對(duì)碰撞池進(jìn)行有效清空。以久效磷（m/z 127 → 109）和地蟲(chóng)硫磷（m/z 137 → 109）為例說(shuō)明TSQ Quantum GC 質(zhì)譜儀的零串?dāng)_特性，這兩種化合物在同一個(gè)分段窗口且產(chǎn)生相同的子離子m/z 109，但得到了兩個(gè)不同的SRM 離子對(duì)，如圖2 所示。另一個(gè)類似的例子是六六六（m/z 219 → 183）和嘧霉胺（m/z 198 → 183）。TSQ Quantum GC質(zhì)譜儀能夠完全避免串?dāng)_，獲得十分可靠的數(shù)據(jù)，不出現(xiàn)假陽(yáng)性結(jié)果。

 

圖2. 在8.09min 的高濃度久效磷（m/z 127 → 109，下圖）到地蟲(chóng)硫磷（m/z 137 → 109，上圖）的快速SRM 采集序列未見(jiàn)串?dāng)_信號(hào)

 

QuanLab Forms 軟件包為目標(biāo)化合物的定量分析提供了自然流暢的工作流程向?qū)В瑥慕�立方法和設(shè)置序列到數(shù)據(jù)查看和生成報(bào)告。方法涵蓋的所有農(nóng)殘化合物與峰積分結(jié)果和標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)聯(lián)（見(jiàn)圖3）。在本實(shí)驗(yàn)中，含10ppb農(nóng)殘的雞尾酒被加入到一個(gè)韭菜樣品中。峰積分結(jié)果顯示出濃度在最高限量（MRL）水平。通過(guò)QuanLab Forms 軟件能夠快速查看數(shù)據(jù)，包括樣品、標(biāo)準(zhǔn)樣、質(zhì)控樣（QCs）、空白和加標(biāo)回收率（%）。QuanLab Forms 能夠提供緊密排版的定量報(bào)告，如圖4 所示。這種報(bào)告類型有助于將種類眾多的化合物報(bào)告出具在很少的紙張上。

 

圖3. QuanLab Forms 軟件的數(shù)據(jù)查看窗口（加入了MRL 水平10ppb 農(nóng)殘的韭菜樣品）

 

圖4. QuanLab Forms 軟件的緊密型積分結(jié)果報(bào)告示例（使用TSQ Quantum GC 質(zhì)譜儀的H-SRM 模式對(duì)加入MRL水平10ppb 農(nóng)殘的韭菜樣品的分析結(jié)果）

 

為了有效控制國(guó)際法規(guī)中MRL 水平的農(nóng)殘，Thermo Scientific TSQ Quantum GC 質(zhì)譜儀為多農(nóng)殘分析提供了最高的工作效率。

 

采用快速GC 方法確保了很高的樣品通量。通過(guò)一次進(jìn)樣，在僅20min 的分析時(shí)間內(nèi)，Quantum GC 實(shí)現(xiàn)了對(duì)170 種農(nóng)殘化合物的高靈敏篩查。通過(guò)將化合物分為11 個(gè)分段窗口，單個(gè)窗口包含離子對(duì)高達(dá)25 個(gè)，獲得了卓越的靈敏度、選擇性和靈活性。即使在快速采集數(shù)據(jù)的循環(huán)中，也能夠完全避免由于串?dāng)_引起的假陽(yáng)性結(jié)果。Quantum GC有望在不損失整體靈敏度的前提下進(jìn)一步減少駐留時(shí)間，以滿足必要時(shí)加入更多目標(biāo)化合物分析的要求。QuanLab Forms 軟件提供了工作流程化向?qū)Ц袷�，便于分析者更容易的建立和管理分析方法、獲取樣品數(shù)據(jù)、瀏覽結(jié)果和打印報(bào)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