用Q-Exactive筛查未知非法添加剂 三聚氰胺事件不再重演

2011-8-18 12:26 来源: 分析测试百科
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  【导语】三聚氰胺、塑化剂等食品安全事件,给我们带来启示:人为添加的有机非法添加剂,比农/兽药残留的危害要大得多。为什么?因为这些是不法分子为躲避现有标准检测方法设计出的添加物,比如不许食用的廉价工业原料,但这类非法添加剂对食品企业和检测机构来说是未知物。

  这里不探讨法律/社会/道德层面的问题,单纯从技术的可操作性上来说,目前我们缺少检测未知有机污染物的有效手段,这个有效性是指:要有方法可以从几千万的有机物中筛选出,样品里到底加了什么?并且这个检测方法必须要足够简单。

  西安质谱年会期间,分析测试百科网记者采访了赛默飞世尔科技色谱质谱部高级应用专家James Chang博士和中国市场部经理王勇为博士,他们介绍了一个有可能解决上述问题的、非常惊人的技术——Q Exactive台式FT轨道阱质谱仪,这里记录下来,希望给各位读者带来启示……

  

  赛默飞世尔科技色谱质谱部高级应用专家James Chang博士(左)和中国市场部经理王勇为博士(右)

  惊人实例:食品中完全未知的化合物检测

  James博士首先表示:“当前食品安全领域面临的一个最大挑战是:污染成分和非法添加物不断出现;人们在担忧,下一个三聚氰胺和塑化剂何时出现?”赛默飞世尔科技在今年6月的ASMS上推出Q-Exactive质谱仪,提出了一种Quanfirmation的流程,可以同时进行化合物的鉴定、定量和确证。“在食品安全检测中,Q-Exactive被证明的突出能力是简单、快速、可靠。”

  

  James博士随后给了两个例子,很让人吃惊。

  美国某食品检验部门,送来一些橘子皮让James检测里面可能的危害成分,James在第一时间给出了答案——检测到橘子皮中的Imazalil(烯菌灵),Carbendazim(多菌灵),和Thiabendazole(噻菌灵),该部门非常满意。

  美国一家知名的食品厂商,总是担心采购的原料的安全。有一次,他们给James送了5份面筋样品,希望看看是否合格。使用Q-Exactive,James很快检测到其中两份中含有三聚氰胺,这个结果让客户非常满意(这两份是客户自己掺进去的三聚氰胺),对采购的原料更有信心,也很快在他们的实验室配置了Q-Exactive。


  分析3S:Selectivity选择性、Sensitivity灵敏度、Speed速度

  在复杂基质中的样品分析(如食品安全、蛋白质组、代谢物分析)中,样品往往比干扰的各种基质浓度低得多,这时分析工作需解决的主要问题是去除干扰,即提高分析方法的选择性。因此,在通常所说分析的3个“S”中,先要考察Q-Exactive的选择性。

  Selectivity选择性:

  分辨率>50,000 时,HRMS的选择性大于MS/MS,可直接用HRMS来定性和定量

  Q-Exactive是一个四极杆Q+一个Orbitrap,看起来跟Q-TOF类仪器比较相像:都是一个四极杆加上一个高分辨率的质量分析器。当问道James怎么来比较Q-Exactive和Q-TOF时,他表示,

  “从分辨率的角度来看,Q-Exactive更具优势,前者只能达到40,000~60,000 FWHM,而后者可达140,000 FWHM。

  从质量测定的准确度上看,Q-Exactive是傅立叶变换质谱Orbitrap,利用频率来检测m/z,不依赖于离子的初始化能量,它能够确保色谱峰上每次扫描质量都非常精确;而Q-TOF利用飞行时间来检测m/z,在色谱峰的前、中、后测定的质量不完全一致,总会存在能量色散,所以Q-TOF采用多个扫描做平均的方式(即RMS)来得到精确质量数。”

  

  4种100ppb的农药,在4种不同的分辨率下的分离情况对比

  James接着说,“有人会问:为什么需要这么高的分辨率?我为此做了大量的实验,总结来看:分辨率应>50,000 FWHM,跨过一个色谱峰的每次扫描都能获得精确质量(不是RMS平均的),才能有效地区分复杂基质中待分析的化合物,见图例,分离100ppb下4种农药,只有分辨率达到50,000以上时才可分开这4种农药。” 


化合物 化学式 真实质量
Isozophos C9H17ClN3O3PS 314.04895
Isoxathion C13H16NO4PS 314.06104
Triazophos C12H16N3O3PS 314.07225
Hexaconazole C14H17Cl2N3O 314.08214
 

  佐证:

  事实上,A.Kourfman等已发表论文(Anal Chim Acta. 2010 Jul 12;673(1):60-72. Epub 2010 Jun 3., Comprehensive comparison of liquid chromatography selectivity as provided by two types of liquid chromatography detectors (high resolution mass spectrometry and tandem mass spectrometry): "where is the crossover point?".),论证比较了质谱的HR/AM(高分辨/精确质量数)和MS/MS的选择性。文中指出,当分辨率大于50,000后,HR/AM的选择性大于MS/MS(三重四极杆常用的方法)。即:当分辨率达到50,000以上时,用一级质谱HRMS,已经具有比MS/MS更高的选择性,可以直接用HRMS来定性和定量。(所以,根本就不再需要优化MS/MS的碰撞能了!)

  HCD实现的MS/MS:增加的确认(Confirmation)能力

  在Q-Exactive上,可用HCD实现MS/MS。据James介绍,在食品安全的应用上,Exactive的HR/AM选择性已经足够高了,但EU确证农/兽药残留的方法要求4分,仅有HR/AM得2分,所以Q-Exactive增加了MS/MS功能,获得全扫描MS/MS谱,就可以确证化合物了。

  参考:欧盟关于质谱分析方法鉴定点数的出处

  Q-Exactive上的MS/MS是通过HCD高能碰撞解离的功能实现的。记者看到HCD碰撞池在C-Trap之后,按通常的理解HCD应在四极杆之后、C-Trap之前,感到有些奇怪,James说“若选择做MS/MS,离子在HCD经碰撞分裂后又被送回C-Trap中,表面看来非常新奇,其实只需用电压控制就能快速实现离子的流动,所以空间上HCD池放在C-Trap之前或之后都是一样的。”

本文中提到的仪器产品

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