图1. 在1ms的扫描时间下监测100pg八氟萘,未发生“交叉污染”(上图纵轴以MCps计,下图以Cps计)。
利用气相色谱串联质谱可以快速、灵敏地分析出食品和环境样品中的农药残留,但若扫描时间过短则易产生“交叉污染”,导致分析结果呈“假阳性”。因此,避免“交叉污染”是提高分析质量的关键,本文介绍了采用Scion-TQ质谱实现零“交叉污染”的快速分析方法。
过度或非法地使用农药会给人类的健康和环境带来巨大的安全隐患。为此,多数欧盟国家也相应地颁布了使用农药的法律法规,对大多数农药的最大残留量(MRL)进行了严格的限定。与此同时,许多亚洲国家相应制定了严格的制度,美国FDA也于2011年1月颁布了《食品安全现代化法案》,更新了农残监管的相关法规。
各项法律法规的出台,促使实验室检测农残的力度不断加强,分析人员希望通过一次进样,就能在多种复杂的基质中检测出尽可能多的农药,日益进步的质谱技术正逐渐使这种期望成为可能。应用色质联用技术可达到欧共体指令(EG)2002/657的评级标准要求。三重四级杆串联质谱的多反应监测模式(MRM)具有高度的选择性,在多个目标物的保留时间相同的情况下,也能同时监测。因此,特别适用于复杂基质的农残分析。为了能够一次性测定更多的农药,三重四级杆质谱需要对成百上千个MRM通道进行监测,这就相应地减少了扫描时间(驻留时间),而过短的扫描时间则会导致检测的灵敏度降低。
避免“交叉污染”
MRM模式扫描时间过短带来的另一个问题就是易产生“交叉污染”(Crosstalk)。“交叉污染”的成因是:当两个不同的母离子产生了相同的碎片离子,第一个母离子的MRM通道扫描结束后,由于扫描时间过短,产生的碎片离子来不及被完全清除;当第二个母离子的MRM扫描开始时,第一个MRM产生的碎片离子便会叠加到第二个MRM的色谱图中,导致信号强度的增强,若前者的强度特别大,就会导致后者呈现“假阳性”。
Scion-TQ质谱的创新设计可将 “交叉污染”排除,避免产生“假阳性”现象。该质谱的最大优势是具有极高的灵敏度。其无缝隙、无透镜,180°弯曲的碰撞池能有效地降低谱图的噪音水平及潜在污染,采集数据的速度非常快,扫描速率高达14000Da/s。当扫描时间在1~100ms之间时,目标物的峰高无变化,峰面积无明显损失,且RSD不超过5%。
图2. 在10ms的扫描时间下监测1ng的农药混标甲氧滴滴涕(227>212)与乙烯菌核利的混标(285>212),未发生“交叉污染”(左上及右下图纵轴以MCps计,左下及右上图以Cps计)。
实验条件
布鲁克公司通过以下实验验证了Scion-TQ质谱的优越性能,两个实验均应用布鲁克451色谱仪(配备CP 8400自动进样器)串联Scion-TQ质谱仪完成。在230℃下, 采用不分流模式进样1μl,利用内径为0.25mm,膜厚度为0.25μm的Bruker-BR5-ms色谱柱进行分离。扫描时间实验采用30m柱,“交叉污染”实验则采用15m柱。样本和MRM参数与结果一同显示,所有数据均采用Bruker MS Workstation软件进行处理。
扫描时间与峰强度关系实验
以1pg八氟萘(OFN)为测试样,在1~100ms之间选取6个不同扫描时间,且每个扫描时间做6个重复。在20 V碰撞能下,对272>222通道进行监测。
结果如表1所示:不同扫描时间的OFN峰高持平,对比扫描时间的两极1ms与100ms,峰面积的损失率仅为13%。在最短的扫描时间1ms下,6次重复的RSD值为5.4%,属可接受范围。
“交叉污染”考查实验
通过两组实验,对Scion-TQ质谱的“交叉污染”效应进行考查:
实验A:进100 pg OFN样品,在20 V碰撞能下,监测两个MRM通道:272>222和500>222(虚拟通道),扫描时间为1 ms。结果如图2所示,在极短的扫描时间下,仍未出现“交叉污染”。说明当OFN的MRM通道转到噪音通道500 m/z通道时,碰撞池里已经不存在OFN的碎片离子。
实验B:进1 ng溶解于丙酮:己烷(50:50)的农药混标,分别在10 ms的扫描时间下监测两种农药的MRM通道:甲氧滴滴涕(227>212)和乙烯菌核利(285>212)。结果如图2所示,两种农药的色谱图上均未发现“交叉污染”。
小结
上述实验表明:布鲁克的Scion-TQ质谱即便在1 ms这样极短的扫描时间内,峰值强度(高度及面积)的损失也很小,并能避免“交叉污染”。同时,高速的扫描和Q2的无聚焦透镜技术,保证了碰撞池的碎片离子在下一个MRM通道执行前就被及时清理,从而避免了“假阳性”现象的产生。
布鲁克公司(美国)化学与应用市场部
展源
何发
2020-05-27
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