复杂基质中154种农药残留量的分析
本文建立了以气相色谱/三重四极杆质谱（TSQ Quantum GC）的高选择反应监测技术（Highly Selective Reaction Monitoring，H-SRM）为基础的多种农药同时检测方法。使用15m的色谱柱，一针进样，22min内可对包括溴氰菊酯在内的154种农药同时进行分析。方法准确灵敏，大部分农药的检测下限可达到0.5ppb，完全满足日本肯定列表及欧盟对农药残留限量的要求。
2006年日本推出了肯定列表制度，针对800种农药设置了残留限量，使农药残留分析成为当前研究的热点，目前用于农药残留分析的主要技术为气相色谱/单四杆质谱的选择离子扫描技术（SIM）[1-2]离子阱质谱多选择反应监测技术（MRM）[3]和全扫描的计算机辅助技术[4-5]。单四极杆的选择离子技术采集的质谱信息少，选择性较差，结果存在很大的不确定性。离子阱质谱二级质谱技术为时间上的串联，因此对于多组份化合物同时分析存在扫描速度受限的问题。本文采用Thermo推出的最新一代气相色谱/三重四极杆串接质谱（TSQ Quantum GC），通过其高通量离子传输的性能、碰撞室零串扰技术和高选择性反应监测技术（H-SRM），实现了一针进样同时对154种化合物的同时分析，整个分析过程可在在22min内完成，保证结果准确的同时大幅度提高了分析效率。
实验部分
以下为实验中使用的色谱、质谱仪器、操作条件。表1为Quantum GC 质谱部分的分段扫描程序。
气相色谱：TRACE GC ultra
Column：Rti-5MS （Restek）15m×0.25 mm I.D. df=0.25μm
Injection mode：Splitless
Injection Temp：220℃
Transferline Temp：280℃
Oven Temp：70℃（1 min）→25℃/min→130℃→15℃/min→160℃ →5℃/min→210℃ → 25℃/min→290℃（5 min）
Flow：constant flow 1.0 ml/min
质谱：Ion Source Temp，250℃
Emission Current：50μA
Ionization mode：EI
Ion volumn：Closed EI
Analytical mode:H-SRM （High Selected Reaction Monitoring）
Scan width：0.002 m/z
Scan Time：0.025 sec
Peak Width for H-SRM：Q1，0.4Da；Q3，0.7Da
Collision Gas Pressure：1.5 mTorr （Ar）
结果与讨论
扫描分段程序（Segment）的建立
随着待检测项目的逐渐增多，分析方法的效率和准确度成为影响实验室检测能力的主要因素之一。TSQ Quantum GC具有高通量离子传输性能和碰撞室零串扰技术特点，本方法凭借这一特点成功实现了一次进样，22分钟之内对154种农药的准确的定性、定量分析。众所周知，使用一根毛细管色谱柱对百种以上化合物实现色谱上完全分离是非常困难的[1]，本方法为了提高分析效率，缩短分析时间，使用15 m的色谱柱。在此条件下，154种化合物的保留时间分布非常紧凑，在某些保留时间处，会出现3~4个化合物同时出峰的结果。这就要求质谱必须具有高通量的离子扫描功能，以保证所有化合物均能够被准确、快速检测。TSQ Quantum GC是当前具有最高通量离子传输效率的三重四极质谱，正是基于这一特点，本方法可实现对154种化合物的一次进样同时连续分析。图1为韭菜中添加浓度为1 ppb农药的色谱图，从图中可以看出使用TSQ Quantum GC按照表1所列条件进行分析，获得了超高灵敏度，具有很好的定量结果。
零串扰功能的使用
对于多组份化合物同时分析，碰撞池的离子间串扰是影响分析结果的另一主要因素。对于三重四极杆质谱在进行SRM扫描的过程中，当后一组离子进入碰撞池时，前一组离子若仍然存在，便会有产生离子串扰的可能，导致第二组离子产生错误的色谱图，当两组不同SRM事件具有相同“子”离子时，这一问题会更为严重。
在进行超过百种化合物的一针进样同时检测分析时，不可避免地在一个窗口中会放入多组离子进行同时的SRM分析，如果仪器中存在交叉干扰，会导致最终的结果失去准确性。TSQ Quantum 三重四极杆质谱采用直角碰撞池设计，可有效地消除离子串扰，此设计被称为无离子串扰技术。通过这种“无离子串扰技术”有效地消除了由仪器检测所产生假阳性的可能，从而保障了TSQ Quantum 对154种化合物同时进行分析的准确性。
高选择反应检测有效去除基质干扰
复杂基质中多组份残留物分析，排除基质干扰准确对目标化合物进行定量是另一主要难点。对于三重四极杆质谱，选择反应监测（SRM）是目标化合物定量分析中最为基本的扫描技术。然而以单位质量分辨选择母离子，往往会受到来自于生物体自身和环境基质的干扰。而高选择性反应监测（H-SRM）通过在Q1上使用分辨增强峰，获得耐受性更强的母离子，可有效增加待测化合物分析的选择性。TSQ Quantum GC是唯一具有H-SRM功能的气相色谱/三重四极杆质谱仪。图2为使用TSQ Quantum GC对韭菜中添加1ppb 甲基苯噻隆采用SRM（Q1，0.7 FWHM）扫描和高选择H-SRM（Q1，0.4 FWHM）扫描采集的色谱图。分析图2A可以看出采用SRM扫描时，恰好在待测目标化合物（6.80 min）处存在较大干扰，无法对目标化合物进行定量分析。图B为Q1采用0.4分辨进行H-SRM扫描得到的色谱图，从中可以看出来自基质的干扰被有效地去除，得到了理想的待测化合物色谱峰。比较A、B两图，H-SRM更为有效地去除了基质干扰，提高了方法的检测下限。图3为韭菜中添加1ppb的各种农药采用H-SRM扫描的色谱图，各化合物均获得了理想的灵敏度。
结论
在22min内，凭借TSQ Quantum GC超高的离子传输效率、通过设定多个时间段（Segment）和扫描通道可一针进样同时分析154种农药成分。通过TSQ Quantum GC 的高选择反应检测扫描（H-SRM），可有效去除基质干扰，与离子阱和单四极质谱相比，更为有效地排除假阳性，进一步地保证定量和定性的准确性。本方法具有较高灵敏度，部分农药在复杂基质中的检测下限可达到0.5ppb，完全满足肯定列表等国际法规对检测的要求。
【参考文献】
[1]Zhang WG，Xiao GC，Cai HX，An Q，Li CJ. Rapid Commun Mass Spectrom. 2006；20：609.
[2]Hu，X.Z.，Chu，X.G.，Yu，J.X.，Zhang，Y.B.，Yan，Z.G.，Ni，L.S.，Lin，Y.E.，Wang，P.，Li，J.，Huang，X.J. AOAC Int. 87 972-985.
[3]Sheridan R.S，Meola J.R. J. AOAC Int. 82 982-990.
[4]Dagan，S. J Chromatogr A .2000，868 229.
[5]Zhang WG，Li P，Li CJ. Rapid Commun Mass Spectrom. 2006；20：1563.
