基于气相色谱–高分辨 Orbitrap 质谱技术的高效大...（一）
Dominic Roberts,1 Hans Mol,2 Marc Tienstra,2 Cristian Cojocariu,1 and Paul Silcock1
1Thermo Fisher Scientific，Runcorn，UK
2RIKILT – Wageningen UR，Wageningen，The Netherlands
关键词
准确质量；复杂基质；GC Orbitrap 质谱；农残分析；QuEChERS；筛查；TraceFinder 软件
前言
全世界都在使用农药来提高作物产量，农药的使用对保证足够的全球食物供应至关重要。然而，对于消费者以及致力于食品安全保障的政府部门来说，如此广泛的农药使用及其在最终产品中残留的可能性，都是心头之患。
因此，法律法规保障消费者不会接触到受农药污染的食物。这些法律法规要求对食物中出现的农药进行种类和数量的监测，并针对具体商品种类给出每种农药允许的最大残留值（MRL）。由于化合物和商品种类组合的数量巨大，给实现准确可靠的常规监测带来很大挑战。
实验室一直在面对不断增长的分析压力，必须以高速度和有竞争力的成本在单次样本分析中实现广谱农药筛查。绝大多数实验室都会借助气相色谱或液相色谱与质谱联用仪器以及定靶分析的策略。这类方法的确能够在较大范围内覆盖需监测的化合物种类并达到所需灵敏度和选择性。然而，它们只局限于目标列表中的化合物，这些化合物通常是根据残留量规定和法律法规的要求来选择的，主要是为了证明被检测的食物样本适合食用。这些定靶分析技术通常需要事先仔细地为每种化合物优化采集参数以及采集时间窗口以确保有效检测。为了扩展分析的视野，近年来使用高分辨全扫质谱法的化合物筛查方法开始受到青睐。
这些筛查方法使用非定靶的分析策略，先运行一个普通的全扫采集，然后再根据所用的数据库进行定靶数据处理。虽然数据分析也是根据目标化合物列表进行的，不过即便并未在数据采集时专门筛查这些未知化合物，仍然可以在数据回溯分析中对未知化合物进行分析。
为使这一方法适用于常规分析，数据筛查处理软件必须足够快足够准，以便达到欧盟指令描述的要求1，在可接受的低假阴性率水平下实现低浓度农残的检出。
虽然对假阳性率没有具体要求，不过常规实验室还是需要保证这个数字尽可能的低，以尽量减少进一步分析所需的时间。
实验室检测的绝大部分样品都是符合法律法规要求的，因此能够快速的区分开符合要求的样品和可能受到污染的样品对实现高效非常重要。在初步的筛查之后，可能的阳性样品会使用另一套确证方法（例如，GC-MS/MS）进行再分析，以确认是否是阳性结果，并准确测定农残的浓度。确证分析涉及在合适的基质中制备标准曲线等步骤，并不包含在本文描述的筛查方法当中。
在本研究中，我们评估了 Thermo ScientificTM Q ExactiveTM GC 组合四极杆-Orbitrap 质谱仪（MS） 在准确筛查适合 GC 分析的农药时的表现。Q Exactive GC Orbitrap MS 能够提供的质量分辨率高达 120,000（m/z 200，峰高一半处的全峰宽，FWHM） ，因而能够实现高准确度的质量测定，从而有效地在复杂基质中将被分析物与共流出的等质量数干扰物等杂质分离开。高扫速和单次目标分析物扫描内的高动态范围（> 5000）也都有助于从复杂基质中检出痕量化合物。
实验条件
样品前处理
首先用乙酸缓冲液和基于 QuEChERS 方法的提取程序处理食物和饲料样品。简短来说，将 10 mL 酸化的（1% 乙酸） 乙腈加入 5 g （早餐麦片或饲料）或 10 g （水果蔬菜等）均质化的样品中。加入混合盐类，震荡并离心。向最终提取液（0.5 或 1 g/mL 样品的乙腈溶液）中加入 55 种农药的混合物，浓度范围为 0.5–100 ng/g（ppb）。我们分析了多种难度较大的基质样品，包括小麦、韭葱，以及马饲料。
仪器和方法设置
全部分析均使用 Thermo ScientificTM Q ExactiveTM GC 组合四极杆-Orbitrap 质谱仪进行。进样使用的是 Thermo ScientificTM TriPlusTM RSH 自动进样器，色谱分离使用 Thermo ScientificTM TRACETM 1310 GC，色谱柱为 Thermo ScientificTM TraceGOLDTM TG-5SilMS 15 m × 0.25 mm I.D. × 0.25 μm 薄膜毛细管柱（P/N： 26096-1301）。
更多仪器参数及细节参见下表。
GC 及进样器条件 | |
TRACE 1310 GC 参数 | |
进样体积（μL）： | 1 |
衬管： | 非对称反折型 （P/N： 45352062） |
进样口温度（℃）： | 75 |
进样模块及模式： | PTV，低温不分流 |
PTV 传输延迟 （min）： | 1 |
进样时间（min）： | 0.1 |
传输速率（℃/sec）： | 2.5 |
传输温度（℃）： | 300 |
PTV 传输时间 （min）： | 3 |
清洁速率 （℃/sec）： | 330 |
载气及流速（mL/min）： | 氦气，1.2 |
柱温箱程序 | |
温度 1 （℃）： | 40 |
保持时间 （min）： | 1.5 |
温度 2 （℃）： | 180 |
升温速率 （℃/min） ： | 25 |
温度 3 （℃）： | 300 |
升温速率 （℃/min） ： | 100 |
保持时间 （min）： | 3 |
质谱仪条件 | |
Q Exactive 质谱仪 参数 | |
传输线温度 （℃）： | 280 |
离子化模式： | EI |
离子源温度（℃）： | 230 |
电子能量 （eV）： | 70 |
采集模式： | 全扫 |
质量范围 （m/z）： | 50–500 |
质量分辨率（FWHM）： | 60,000 |
锁定质量 （m/z）： | 207.03235 |
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