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上海斯邁歐分析儀器有限公司
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采用液相色譜/三重四極桿質譜對食物樣品中的301 種農藥進行多殘留分析
2023-3-23 閱讀(51)
摘要采用 G6410A 三重四極桿質譜開發(fā)了一種用于篩選和確證蔬菜樣品中 301種農藥的分析方法 。我們發(fā)現這 301 種化合物中的 90% 都可以通過該方法被鑒定出來 ，蔬菜基質樣品的分析檢測限（LOD）為 0.01 mg/kg（ppm）或更低 ，該檢測限符合嬰兒食品和禁用物質的要求 ，也是歐盟規(guī)定的最大殘留量（MRL）。本文采用正離子電噴霧模式 ，在每個時間段 99 次的監(jiān)測速度下 ，使用每種化合物的定量和確認離子 ，在單次分析中即可達到上述濃度 。利用不同類型的蔬菜（西紅柿和青椒 ）對該方法的分析性能進行評價 ，發(fā)現基質效應很小或幾乎沒有 。所有化合物的響應值在 2 個數量級范圍內線性關系良好（r2 > 0.99）。
前言當前世界上用于食品以及土壤與作物處理的農藥（包括合法的與不合法的 ）就有 900 多種 。為保護消費者安全 ，食物和飲用水中的上述大多數農藥都有最大殘留量（MRL）。作為食物質量控制的一部分 ，尤其是水果和蔬菜 ，必須對其最大殘留量濃度進行監(jiān)測 ；因此 ，食物質量控制需要涉及數百種農藥的多殘留分析方法 。然而 ，一次分析同時監(jiān)測數百種農藥的要求 ，對于色譜和質譜分析來說都是一種極大的挑戰(zhàn) 。在本文中 ，我們聯合使用了新型的 1.8 µm 液相色譜柱（可獲得最大的峰容量 ）及每個時間段可進行 100 次 transitions 的八個時間段 ，評價了單次分析中采用安捷倫 6410 三重串聯四極桿質譜對 301 種農藥的篩選和確證 ，以獲得相應的滿足歐盟（EU）采用質譜分析實現明確鑒定規(guī)定的定量離子和定性離子 。本研究在檢測限 、響應速度以及色譜分離方面拓展了儀器的測試能力 。本研究系全面檢驗安捷倫三重串聯四極桿質譜在單次運行中分析食物中數百種農藥的能力 。選擇本課題是因為這些化合物與食品的相關性 ，以及其在食品上的廣泛使用 。三重串聯四極桿質譜的檢測靈敏度很容易滿足食物中 90% 所研究農藥的量規(guī)定 。
實驗部分樣品制備農藥分析標準品購自 Chem Services 有限公司（費城 ，美國 ）和 Sigma Aldrich 公司（路易斯維爾 ，美國 ）。各農藥貯備液（濃度約 1000 µg/mL）根據每個化合物的溶解性采用純乙腈或甲醇制備 ，并于 –18 oC 貯藏 。取上述母液適量 ，用乙腈和水稀釋制備工作標準溶液 。蔬菜樣品采自當地市場 。為進行方法驗證 ，采用“空白"蔬菜提取物制備基質匹配的標準樣品 。因此 ，采用 QuEChERS 方法 [2]對兩種蔬菜（青椒和西紅柿 ）進行提取 。將農藥標準品混合物以不同濃度加標到蔬菜提取物中（ 0.1 - 100 ng/mL 或 ppb），然后采用液相色譜-串聯質譜進行分析 。
液相色譜串聯質譜聯用儀液相色譜條件色譜柱 ： Agilent SB C18，4.6mm × 150 mm，1.8 µm（部件號 829975-902）柱溫 ： 25 oC流動相 ： 10% ACN 和 90% H2O，含 0.1% HCOOH流速 ： 0.6 mL/min梯度程序 ： 時間 0 = 10% ACN 線性升至時間 28 = 98% ACN時間 30 = 100% ACN時間 31 = 100% ACN進樣體積 ： 10 µL質譜條件模式 ： 正離子 ESI 模式的 Agilent G6410AA三重四極桿質譜霧化器 ： 40 psig干燥氣流速 ： 9 L/min毛細管電壓 ： 4000 V干燥氣溫度 ： 350 oC碎裂電壓 ： 70-120 V碰撞能量 ： 5-30 VMRM： 各化合物的兩個離子 transitions 見表 1駐留時間 ： 10 ms
結果與討論液相色譜串聯質譜聯用條件優(yōu)化初始研究包括兩方面的內容 ：首先是優(yōu)化這 301 個化合物各自的碎裂電壓 ，以獲得相關母離子的最大信號 。通常質子化的分子可以用來作為母離子 。采用自動程序分別對每個化合物進行分析 ，考察每個電壓下的碎片豐度 。選擇產生最佳碎片信號的碎裂電壓 ，在程序運行中注入濃度為 10 µg/mL 的各化合物 ，測定定量和定性離子的碰撞能量 。研究中對這些化合物施加了不同的碰撞能量（5、10、15、20、25 和 30 V）。針對每種離子進行能量優(yōu)化 ，最終選擇能給出最高檢測靈敏度的電壓 。本研究中的 MRMtransitions 和這 301 種化合物均列于表 1A 和 1B。
……
MRM transitions 的駐留時間為 10 ms。記錄了色譜運行中八個不同的時間段 ，每個時間段包含大約 50 種農藥 。為了監(jiān)測恰好在時間段交界處流出的化合物 ，有必要交疊此時流出的農藥 。圖1 為濃度均為 100 ppb 的 301 種化合物標準品經色譜分離的色譜圖 。根據每個質子化的分子及其 MRM transitions 子離子 ，將每個目標分析物的萃取離子色譜圖進行重疊 。
蔬菜基質樣品的分析應用為確證方法是否可適用于實際樣品的分析 ，對兩個不同基質（青椒和西紅柿 ）匹配的標準樣品進行了分析 ，并與相應純溶劑標準樣品比較 ，采用六個樣品濃度（0.1、0.5、1.0、10.0、50.0 和100 ng/mL 或 ppb）。圖 2 展示了青椒基質中二嗪農的標準曲線 。表 1A 列出了青椒基質條件下分析的 r2 值 ，還有純溶劑和西紅柿基質的相關數據 。各化合物在超過兩個數量級的濃度范圍內線性關系良好 ，并且檢測靈敏度高 ，大多數化合物的線性相關系數 r2 大于 0.99，其中 150 個化合物的檢測限在 1-10 pg 范圍內 ，而另 140 個化合物的檢測限在 10-100 pg 范圍內 。有 11 個化合物離子化效果很差或色譜分離不
圖 3 展示了青椒提取物中二嗪農的定性離子比率 ，農藥混合物加標濃度 0.010 µg/g（柱上 100 pg）。m/z 169 的離子作為定量離子 ，m/z 153 的離子作為定性離子 ，范圍定為離子比率的±20%。如圖 3 的兩個離子曲線所示 ，由于 MRM transitions 的選擇性和儀器的檢測靈敏度 ，在這種復雜基質中 ，二嗪農很容易被鑒定 。大體上 ，301 種農藥的檢測限符合當前歐盟規(guī)定的相應最大殘留要求 。而且 ，使用 1.8 µm 填料色譜柱可以得到 5-10 s 峰寬的尖銳色譜峰 。因此 ，使用 10 ms 快速的駐留時間對于獲得表 1A 所列的定量結果非常重要 。最后 ，定量離子儀器的五次重復性分析的相對標準偏差（RSD）是 6%（中間 ）或者 6.7%（平均 ）。這些數據在 0.1 mg/kg 濃度水平下得到 。
結論本研究的結果顯示 ，Agilent 6410 三重四極桿是一種耐用性強 、靈敏度高并且重現性好的儀器 ，可用于食物如蔬菜提取物中農藥的高通量研究 。50% 的化合物儀器的檢測限在 1-10 pg 范圍內 ，90% 的化合物在 100 pg 以下 。這些檢測限包括對于化合物鑒定非常重要的定量離子和定性離子 。由于每個時間段包含 100 次transitions，所以這些檢測限使檢測非常靈敏 ，足夠每個時間段分析約 30-40 個化合物（當方法具有良好重現性時 ，每個時間段最少重疊 5-10 個化合物 ）。采用 Agilent 6410 三重四極桿質譜和兩種子離子確證 ，進樣體積10 µL 時 ，對于至少 90% 的農藥 ，檢測限 一可達到 0.010 mg/kg（ppm）。該最大殘留量是嬰兒食品量 、禁用農藥量以及環(huán)境與食品分析科學家使用新購液相色譜串聯質譜聯用系統(tǒng)進行實際食品基質樣品檢測的一般要求 。
