基于气相色谱–高分辨 Orbitrap 质谱技术的高效大...（三）
筛查软件
好的数据处理软件是成功执行常规筛查的一个关键。TraceFinder 软件能够迅速筛查数据并检测是否存在目标农药。我们使用了一个目标化合物数据库来检测和报告检出的农药，并注明满足了哪些检出标准。图 3 给出了一个 TraceFinder 浏览窗口样例， 图中显示的是在添加了 10 ng/mL 标样的小麦样品中检出的一些农药。农药 p,p'-DDT 的检出和确认是基于保留时间、准确质量数（0.21 ppm）、碎片离子、以及同位素分布信息的吻合，在图中以红色标出。数据以交通信号灯的形式展示在用户面前，便于快速审阅。更详细的信息可以在总结栏和窗口栏目中查阅，如本样例中的 XIC 以及 p,p'-DDT 的理论和实际同位素分布情况。即便是在复杂基质中，本系统也能够提供无与伦比的准确质量数据，使得化合物检出的可信度非常高。所有农药筛查都在 < 2 ppm 的质量准确度下进行，而如图 3 所示，实际的质量差异通常只有亚 ppm 水平。对主要的诊断离子和碎片离子来说，准确质量检测都能达到这种水平，从而可以自动筛出假阳性结果或提示用户快速评估。
图 3. 添加了 10 ng/mL 标样的小麦样品中检出的农药 （以 p,p'-DDT 为例）在 TraceFinder 筛查浏览器中显示界面。农药检出的确认是基于准确质量确认（± 2 ppm 质量窗口）、保留时间（RT）、同位素峰分布（IP）、和碎片离子（FI）信息的吻合。红色方框提示的是主要离子和确证离子检测的亚 ppm 水平质量准确度。
低于 MRL 水平的筛查
在本研究中，当加标浓度为 10 ng/mL 时，所有 55 种农药都在小麦、马饲料、和韭葱样品中成功检出。不仅如此，绝大多数农药都可以在更低的浓度被检出。如图 4 和 5 所示，在小麦基质中，53 种农药均可在 < 2.5 ng/mL 浓度水平下检出，而在加标水平降低至 0.5 ng/mL 时，仍有 47 种农药可被检出。这种在复杂基质中也可以达到的无可比拟的灵敏度能够有效支持在 MRL 规定的浓度水平甚至更低水平实现可信筛查，这也成为 Q Exactive GC 系统的一个独特特性。
图 4. 小麦中 55 种农药的最低检出标样浓度图。鉴定基于准确质量差异 < 2 ppm 和保留时间差异不超过 20 秒。 红圈为 5 ng/mL 浓度水平。
图 5. 马饲料中 55 种农药的最低检出标样浓度图。鉴定基于准确质量差异 < 2 ppm 和保留时间差异不超过 20 秒。 图中强调了 5 ng/mL 和 10 ng/mL 浓度水平。
借助分辨能力避免假阴性结果
只有当分辨能力足以将目标化合物与基质干扰和其它目标化合物区分开来时，使用较低的质量准确度容忍度才成为可能。当两个质量轮廓图重合时，测得的质量轮廓实际是两者之和，导致目标化合物的质量测定不准确。图 6 显示的正是这一现象。该实验分别以 15K、30K、60K 和 120K 分辨率对韭葱样品进行了分析。 质谱图中可见一个氯苯胺灵的诊断离子，以及一个质量相近的背景基质离子对其造成干扰。在 60K 和 120K 分辨率下，分析可达到预期的质量准确度，实现基线分离。然而在 15K 和 30K 分辨率时，氯苯胺灵未能与干扰离子实现分离，降低了质量准确度。尤其是在 15K 分辨率下，质量准确度受到严重影响，质量差异高达 18.4 ppm。按照本研究使用的筛查标准，即便将质量差异容忍度进一步放宽到 10 ppm，仍然会造成氯苯胺灵的假阴性结果。这些试验结果说明高于 60,000 的质量分辨能力是必须的，而这个最低分辨能力的具体值则取决于样品的复杂度以及目标化合物和干扰物的浓度。
图 6. 分辨能力会影响基质中被分析物的质量准确度。在 15K、30K、60K 和 120K 质量分辨率下采集的韭葱提取液中，10 ng/mL 氯苯胺灵的一个离子的质谱图。15K 和 30K 分辨率不足以分开氯苯胺灵离子与基质干扰峰，导致质量精确度变差。在 15K 分辨率时，按照本研究的筛查标准，该农药会不能检出，导致假阴性结果。
图 7. 在 TraceFinder 软件中查看韭葱中丁苯吗啉的提取离子流谱图和校准曲线。校准样品进行了三次平行重复进样，线性良好。
农药定量分析表现
在常规分析中，接下来应该对样品中检出的农药进行定量分析。我们在 0.5–50 ng/mL 浓度范围内，用基质匹配过的样品评估了农药检测的线性，每个校准标品重复分析三次。在所有情况下，决定系数（R2）均 > 0.99，平均值为 R2 = 0.997，回归残差 < 25%。
图7以丁苯吗啉为例给出了化合物定量校准曲线。检出化合物的完整定量流程不在本研究讨论范围内，不过在 Thermo Scientific 应用文献 104493 中有详细描述。
结论
本次评估的结果显示，Thermo Scientific Q Exactive GC 组合四极杆-Orbitrap 质谱仪佐以 TraceFinder 软件，对于食品和饲料的常规农残筛查来说是一套极其有效的工具。Orbitrap 质谱仪的分辨能力、质量准确度和灵敏度都非常出色。
*使用高分辨全扫质谱分析进行筛查是扩大分析范围的有效方法，凭借该技术，无需提前进行采集参数优化即可在单次实验中分析更多的化合物。
*快速GC分析和采集速率提高了实验室的分析效率和样品通量。超群的质量精确度再加上极高的灵敏度，使得可靠的常规农残筛查成为可能。
*以 60,000 FWHM （m/z 200）的质量分辨率进行数据采集能够消除同质量化合物的干扰，提高在复杂基质中筛查农药的结果可信度。对所有化合物都持续提供亚 ppm 水平的质量精度，确保化合物鉴定结果可信。
参考文献
1.SANCO/12571/2013. Method validation and quality control procedures for pesticides residue analysis in food and feed.
2. Kellmann, M., Muenster, H., Zomer, P. & Mol, H.(2009) Full Scan MS in Comprehensive Qualitative and Quantitative Residue Analysis in Food and Feed Matrices: How Much Resolving Power is Required?J Am Soc Mass Spectrom, 20, 1464-1476.
3. Thermo Scientific Application Note 10449: Fast screening, identification, and quantification of pesticide residues in baby food using GC Orbitrap MS technology. Runcorn, UK
