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樣品基質對GC/MS/MS多殘留農藥分析的影響
閱讀：1172 發布時間：2021-10-26摘要：農藥分析的復雜性使其非常適合采用氣相色譜/質譜聯用技術 (GC/MS)。然而定量限 和殘留限 (MRL) 需要采用具有合理線性范圍和較低檢測限 (LOD) 的多殘留分析 方法。因此串聯質譜儀 (MS/MS) 可用于篩查、確認和定量分析低濃度農藥。它不僅 提供了較低的定量限 (LOQ)，而且大程度減小了基質干擾。當進行低濃度檢測時， GC/MS 系統的清潔度是關鍵因素。根據所進樣的樣品性質（以及其他因素）不同， 系統需要進行維護（即更換襯管和隔墊、切割色譜柱頭、清潔離子源等）的頻率也 各不相同。進樣后，樣品會經過 GC/MS 的整個流路（從進樣口經過色譜柱到檢測 器）。在重復進樣和多序列的分析過程中，氣相色譜進樣口和色譜柱不斷降解，質譜 被污染。本應用簡報表明，在經過適當的樣品前處理步驟、采用反吹和使用基質優 化的多反應監測 (MRM) 后，基質仍會被引入 GC/MS/MS 系統中。
前言：GC/MS 維護1–3 GC/MS 維護是在樣品分析過程中保留目 標分析物的普遍要求。當消耗品磨損（隔 墊、進樣針、螺帽、密封墊圈、O 形圈 等）或變臟（襯管、色譜柱、氣體管線、 捕集阱等）時，需對氣相色譜進樣口進行 維護。樣品引入的關鍵組件之一是進樣口 隔墊。所有色譜柱必須有載氣柱頭壓力 以使樣品流經色譜柱。隔墊確保密封無泄 漏并將空氣隔離在進樣口外。通常根據建 議的溫度上限使用隔墊。低溫隔墊一般較 軟，密封性能更好，與高溫隔墊相比，耐 穿刺性更好（即進樣次數多）。在重復進 樣后，隔墊降解，無法維持進樣口柱頭壓 和無泄漏密封性。當觀察到降解跡象（孔 間隙、進樣口襯管破裂、色譜圖質量變 差、柱壓低等）時，更換隔墊。安捷倫不 粘連高級綠色隔墊（部件號 5183-4759） 是一種優級不粘連隔墊，適用于各種 應用。 在氣相色譜中，進樣口是樣品可以接觸到 儀器的第一部分。進樣口的主要目的是將 樣品轉移到氣相色譜柱上進行分析。這使 襯管成為被污染的主要部位。隨著使用襯 管被污染，并積累非揮發性物質、揮發性 物質、鹽和過量的試劑等。使用安捷倫的 4 mm 超高惰性、帶玻璃毛的細徑單錐不 分流襯管（部件號 5190-2293），可實現對臟樣品的痕量分析。玻璃毛（位于襯管 底部附近）有助于高分子量組分的揮發， 增加樣品的混合程度，并保護色譜柱柱 頭。當襯管被污染或色譜圖出現降解跡象 時，應更換襯管。 為您的分析選擇合適的毛細管柱可能是 一件困難的事情。有四個主要的色譜柱參 數需要考慮： • 固定相 • 直徑 • 長度 • 膜厚度關鍵的是選擇固定相，這主要基于選擇 性、極性和苯基含量等因素。為了滿足 全球范圍內更低檢測限的要求，Agilent J&W HP-5ms 超高惰性色譜柱（如 19091S-431UI）針對活性化合物進行了 惰性測試，且具有更高的信噪比，可獲得 更好的靈敏度和質譜信息完整性。色譜柱 比進樣口隔墊和襯管的使用時間更久，但 在更換隔墊和襯管時需要對色譜柱進行維 護。當色譜圖問題（峰拖尾、響應變化、 保留時間變化等）變得明顯時表明需要切 割色譜柱柱頭。通常，應從色譜柱前端割 掉 0.5–1 m，以恢復色譜性能。 Agilent 7010B 三重四極桿 GC/MS 具有 高效率電離 (EI) 離子源，該離子源生成的 離子數量至少是上一代產品的 20 倍，提高了分析效率。使用靈敏度更高的檢測器 時，應考慮采取更多預防措施。在系統運 行期間，需對 GC/MS 離子源進行清潔。 氣相色譜儀進樣口和色譜柱維護無法改善 分析物響應損失時（或進行離子源調諧時 校準離子峰形較差或推斥極或電子倍增器 電壓升高），表明離子源需要清潔。適當 的清潔（氧化鋁粉末和甲醇的勻漿液）、 組裝和安裝對于穩定可靠的運行至關重 要。目的是使氣相色譜系統性能恢復至既 定標準，標準通常是目標化合物在校準標 樣中的響應強度。下降的指標可能并非僅 僅是響應強度，還可能會出現峰形變差 （色譜指標）、幾種敏感目標化合物的選 擇性丟失或質譜信號與色譜指標的同時 降低。
樣品前處理6 樣品前處理是成功實現色譜分析的一個重 要步驟。它可延長色譜柱壽命，減少重 復進樣次數，并且將影響分離、檢測和 定量的干擾降至低。許多關注食品中 農藥殘留分析的實驗室通常使用快速、 簡便、經濟、高效、耐用和安全的方法 (QuEChERS)4,5。這種簡便的樣品前處理 方法通過單次萃取即可實現對數百種低濃 度農藥的分析。然而，隨著樣品前處理快 捷方式在實驗室中的使用越來越普遍。不 僅會影響數據質量，還會增加 GC/MS 系 統的維護頻率。
本研究選擇三種不同的基質來證明基質差 異。這些商品包括有機蜂蜜、香米和散葉 紅茶。每種基質采用特定的 QuEChERS 方法進行萃取（圖 1），不同基質使用不 同的分散式固相萃取 (dSPE) 進行基質凈 化。盡管 QuEChERS 技術是一種快速的 臟樣品前處理程序，可提供出色的結果， 但快捷方式仍然被采用。在 QuEChERS 程序中，使用以下步驟獲取萃取物：• 10 mL 乙腈 (ACN) 萃取后（數據文件 中以 LLE 標注） • 在第一次離心之后（在數據文件中以 鹽標記） • 在dSPE 之后（在數據文件中以 dSPE 標記）基質優化的 MRM6 在農藥分析過程中進行 MRM 數據采集 時，基質影響是一個常見問題。化合物某 個給定 MRM 離子對的可用性受所測定樣 品基質的影響。我們可以從多個 MRM 離 子對中進行適當選擇，幫助提高實驗室工 作效率，完善定量分析方法的開發，實現 分析。Agilent G9250AA（A.04.02 版）農藥和環境污染物 (P&EP) 標準 MRM 數據庫是目前全面的 GC MRM 數據 庫。該數據庫擁有超過 1100 種化合物， 每種化合物有多達 10 種 MRM，可用于獲 得每種目標化合物的基質優化的 MRM。
實驗部分 儀器 所有分析均在配備 Agilent 7693B 自動 進樣器的 Agilent 7890B 氣相色譜儀和 Agilent 7010A 三重四極桿氣質聯用系統 上完成。表 1 列出了氣相色譜和反吹參 數，表 2 和表 3 分別列出了掃描和 dMRM 方法參數。氣相色譜儀配備了多模式進樣 口 (MMI)，帶有一個 4 mm 超高惰性、預 裝玻璃毛的細徑單錐不分流襯管（部件 號 5190-2293）。從進樣口處通過一個吹 掃 Ultimate 接頭 (PUU) 串聯兩根 Agilent J&W HP-5ms 超高惰性色譜柱（15 m × 0.25 mm, 0.25 µm；部件號 19091S-431 UI），用于柱中/后運行的反吹（圖 2）。
反吹 可以使用不同操作來維持分析性能并降低 系統的維護頻率。安捷倫在 GC/MS 維護 過程中引入的一項改進是柱內反吹，能夠 改善離子源并延長 GC 使用壽命，并在不 放真空的情況下快速完成 GC/MS 色譜柱 和進樣口維護（圖 3）。在一個目標 化合物洗脫后，反吹使氣相系統中的色譜 柱氣流反向，以除去高沸點組分。反吹可 延長色譜柱使用壽命，加快色譜柱維護， 減少質譜儀維護。在本應用中使用了柱中 反吹。
結果與討論 使用適當的樣品前處理程序，采用反吹 和基質優化的 MRM 都可以幫助獲得 GC/MS 條件。然而，隨著樣品前處理快 捷方式在實驗室中的使用越來越普遍。這 不但會影響數據質量，還會增加 GC/MS 系統的維護頻率。圖 4 至圖 11 展示了三 種基質（有機蜂蜜、香米、散葉紅茶） 在樣品前處理程序中（參見實驗部分）， 分別經歷不同處理步驟后的譜圖。還包括 MRM 采集與其掃描色譜圖的對比圖。
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結論 采用 MS/MS 的多殘留農藥分析可用于篩 查、確認和定量分析低濃度農藥。此方法 具有低定量限，并可大限度減少干擾。 當進行低濃度檢測時，GC/MS氣質聯用系統的清 潔度是關鍵。在重復進樣和多序列的分析 過程中，氣相色譜進樣口和色譜柱不斷降 解，質譜被污染。本應用簡報表明，在經 過適當的樣品前處理步驟、采用反吹和 使用基質優化的 MRM 后，基質仍會引入 GC/MS/MS 系統中。 7010 系列三重四極桿氣質聯用系統即使 對復雜的基質萃取液，也可以檢測出低 至 ppb 級的農藥殘留。校準標樣的濃度范 圍為 0.12 pg/µL 至 50 pg/µL；對于 90% 的 化合物，所生成的校準曲線 R2 ≥ 0.990。 所有被分析農藥重復測定的 % R S D ≤ 30%，其中 90% 的農藥 LOQ ≤ 1.5 pg/µL。