第七講 液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法在農(nóng)藥殘留分析檢測(cè)中的應(yīng)用

第七講

液相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用法

在農(nóng)藥殘留分析檢測(cè)中的應(yīng)用本講內(nèi)容7.1概述7.2在檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中的應(yīng)用舉例7.3在農(nóng)藥殘留分析研究中的應(yīng)用舉例7.4展望液-質(zhì)聯(lián)用技術(shù)(LC-MS)是將液相色譜與質(zhì)譜串聯(lián)成為一個(gè)整機(jī)使用的檢測(cè)技術(shù)。用來(lái)分析低濃度、難揮發(fā)、熱不穩(wěn)定和強(qiáng)極性農(nóng)藥。LC-MS先后產(chǎn)生四種接口技術(shù)：熱噴霧(TSP)、粒子束(PB)、電噴霧電離(ESI)、大氣壓化學(xué)電離(APCI)。該方法具有檢測(cè)靈敏度高、選擇性好、定性定量同時(shí)進(jìn)行、結(jié)果可靠等優(yōu)點(diǎn)。LC-MS對(duì)簡(jiǎn)單樣品可進(jìn)行分析前凈化并具有幾乎通用的多殘留分析能力，用于對(duì)初級(jí)監(jiān)測(cè)呈陽(yáng)性反應(yīng)的樣品進(jìn)行在線確證，其優(yōu)勢(shì)明顯。高效液相色譜和液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)的不斷發(fā)展，使之越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于不同類(lèi)型農(nóng)藥、獸藥等有毒有害物質(zhì)的檢測(cè)分析之中。7.1概述

一般而言，凡可用高效液相色譜進(jìn)行殘留分析的農(nóng)藥品種都可以采用LC–MS的方法。但是，LC的最佳分離條件的選擇往往受到質(zhì)譜儀的限制。在實(shí)際分析過(guò)程中，要綜合考慮各方面的因素，確定最后采用的分離檢測(cè)模式和方法。Doerge等用LC–APCI-MS分析了17種三嗪類(lèi)、氨基甲酸酯類(lèi)、取代脲類(lèi)除草劑和有機(jī)磷類(lèi)殺蟲(chóng)劑，在SCAN狀態(tài)下最小檢出量為0.8～10ng，SIM狀態(tài)下最小檢出量為0.01～1ng。用SIM方式定量有機(jī)磷農(nóng)藥和氨基甲酸酯類(lèi)農(nóng)藥時(shí)LC–MS已與GC–MS相當(dāng)。同時(shí)還比較了LC–MS不同接口檢測(cè)不同農(nóng)藥的最小檢出量，在SCAN狀態(tài)下APCI的靈敏度高于TSP50倍，高于PB150倍。但是，由于LC–MS接口標(biāo)準(zhǔn)化的問(wèn)題還沒(méi)有解決，供檢索用的標(biāo)準(zhǔn)譜圖正在開(kāi)發(fā)中，所以現(xiàn)有的檢測(cè)結(jié)果通常不像GC–MS可以用計(jì)算機(jī)進(jìn)行檢索，給出相似度值，大多數(shù)情況下要手工進(jìn)行解析，綜合判斷。盡管LC-MS儀器價(jià)格昂貴，液相色譜和質(zhì)譜的接口技術(shù)尚需要完善，LC–MS在農(nóng)藥殘留分析上還是尚待進(jìn)一步成熟的手段，但其仍是一種很有利用價(jià)值的高效率、高可靠性分析技術(shù)。LC-MS將很快成為GC–MS分析的重要補(bǔ)充或可能獨(dú)占鰲頭。

食品及農(nóng)產(chǎn)品的殘留分析對(duì)靈敏度、重現(xiàn)性與選擇性的要求非常高，常常需要在復(fù)雜的基質(zhì)中檢測(cè)ppb級(jí)甚至更低濃度水平的痕量殘留物質(zhì)。若想達(dá)到上述目標(biāo)，不僅可能需要良好的樣品前處理手段來(lái)凈化復(fù)雜的食品及農(nóng)產(chǎn)品本底，濃縮目標(biāo)組分，而且需要選擇高性能、高靈敏度的LC-MS系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)分析。在LC–MS分析應(yīng)用最廣的仍然是普通分析柱（內(nèi)徑4.6mm），它能適應(yīng)于APCI，TSP和粒子束PB接口。經(jīng)常需變換各種流速的LC，APCI是較為理想的接口，它的高電離效率已成為目前最理想的LC–MS接口。其靈敏度高，可以測(cè)出幾十pg的農(nóng)藥。LC–PB-MS可提供常規(guī)的EI和CI譜圖，并可利用EI(70eV)譜圖庫(kù)進(jìn)行檢索。但是LC–PB-MS無(wú)法測(cè)定難揮發(fā)化合物，它的靈敏度又較低，在農(nóng)藥殘留分析中的應(yīng)用受到限制。

LC今后一個(gè)很重要的發(fā)展方向是推廣低流量的高效分離技術(shù)，從根本上減輕LC–MS接口去除溶劑的負(fù)擔(dān)。Slobodik等綜述了LC–MS各種接口的原理、特點(diǎn)及在分析極性農(nóng)藥和相關(guān)環(huán)境污染化合物的應(yīng)用。Voyksner研究認(rèn)為L(zhǎng)C–APCI-MS適用于分析環(huán)境污染物，其中包括農(nóng)藥。

污染物中，帶有酸性和堿性基團(tuán)的化合物、熱不穩(wěn)定化合物及強(qiáng)極性化合物適合于LC–ESI-MS測(cè)定，而非極性化合物更適合于LC–APCI-MS分析。基質(zhì)輔助激光解吸電離MALDI和噴霧型電離是兩種最有應(yīng)用前景的新型質(zhì)譜軟電離技術(shù)，其中噴霧型電離技術(shù)與LC匹配的適應(yīng)性，使它成為復(fù)雜混合物分離鑒定的有效手段，是目前無(wú)可爭(zhēng)議的最佳LC聯(lián)用鑒定技術(shù)。

Pleasance等評(píng)估了LC–APCI-MS分析氨基甲酸酯類(lèi)農(nóng)藥的方法并比較了APCI、TSP、PB接口測(cè)定N-氨基甲酸甲酯N-methylcarbamates的性能。研究結(jié)果表明ESI、APCI和PB在定性方面較TSP強(qiáng)。APCI在最小檢出量上較ESI和TSP靈敏10倍，而PB-MS的響應(yīng)最差。Pico等綜述了采用LC–MS測(cè)定水果和蔬菜中農(nóng)藥殘留量檢測(cè)技術(shù)，比較了PB、TSP、APCI三種接口后，認(rèn)為APCI在實(shí)際使用上略勝一籌，方法的最低檢出濃度通?？梢赃_(dá)到或低于十倍EU或FDA對(duì)蔬菜和水果中規(guī)定的農(nóng)藥MRL。

Barcelo等應(yīng)用SPE–LC–APCI-MS(正、負(fù)離子掃描)方法測(cè)定有機(jī)磷農(nóng)藥時(shí)，研究了在LC-UV上吸收較差的速滅磷、敵敵畏、馬拉硫磷；GC上熱不穩(wěn)定的敵敵畏。此方法測(cè)定地下水時(shí)僅需100mL水樣，在正離子PI掃描狀態(tài)下SPE–LC–APCI-MS測(cè)定有機(jī)磷農(nóng)藥。研究表明，除對(duì)硫磷適合于負(fù)離子掃描外，大多數(shù)有機(jī)磷農(nóng)藥適合于正離子掃描。Kawasaki等使用LC–APCI-MS分析了21種有機(jī)磷農(nóng)藥和急性中毒病人血中8種氨基甲酸酯類(lèi)農(nóng)藥。用正、負(fù)離子譜均可對(duì)已知農(nóng)藥進(jìn)行定性。有機(jī)磷化合物的最小檢出量在正離子時(shí)為2～20ng，在負(fù)離子時(shí)為2～10000ng，氨基甲酸酯類(lèi)農(nóng)藥的最小檢出量為12～60ng。在測(cè)定分子量為200以下化合物時(shí)出現(xiàn)基線不穩(wěn)定現(xiàn)象，導(dǎo)致靈敏度下降。

Chiron等利用LC–ESI-MS(負(fù)離子狀態(tài))測(cè)定了滅草松、2,4-D、二甲四氯、二甲四氯丁酸等除草劑。SPE與LC–ESI-MS聯(lián)用，利用C18小柱自動(dòng)富集環(huán)境水樣中的微量除草劑，水樣體積僅需50mL，最低檢出濃度為0.01～0.03

g/L。Stout等報(bào)道了LC–ESI-MS和LC–ESI-MS-MS用于分析各種基質(zhì)中農(nóng)藥殘留量測(cè)定樣品前處理的簡(jiǎn)單凈化程序，該方法不僅可以減少樣品分析時(shí)間，更重要的是可以節(jié)約方法建立的時(shí)間。以咪唑乙煙酸和其代謝產(chǎn)物在植物性樣品凈化前處理為例，常規(guī)需要12步，而液質(zhì)方法只需7步，節(jié)省了過(guò)濾、C18SPE柱凈化等步驟。該方法直接檢測(cè)水樣中imidazolinones最低檢出濃度為1.0

g/L。液質(zhì)色譜可用于有機(jī)磷農(nóng)藥分析，PaulZavitsanos

等利用Agilent1100液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)對(duì)17種有機(jī)磷農(nóng)藥進(jìn)行了分析，電噴霧離子源液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)用于有機(jī)磷農(nóng)藥分析的結(jié)果表明所有被測(cè)試的農(nóng)藥的離子化效率都很好，而且都得到準(zhǔn)分子離子峰[M+H]+；靈敏度和選擇性均優(yōu)于二極管陣列紫外檢測(cè)器；總體譜圖和分析結(jié)果簡(jiǎn)單，易于分析；可以列用相關(guān)軟件進(jìn)行定性和定量分析。

歐曉明對(duì)環(huán)境介質(zhì)中磺酰脲類(lèi)除草劑的殘留進(jìn)行了分析，討論了LC-MS-MS在磺酰脲類(lèi)除草劑殘留研究中的應(yīng)用。Waters公司北京實(shí)驗(yàn)室利用WatersAllianceLC/MSZMD分析了除草劑混合物、氨基甲酸酯類(lèi)農(nóng)藥。除草劑總離子流圖見(jiàn)下圖。

Waters公司北京實(shí)驗(yàn)室利用混合機(jī)制SPE-LC-MS系統(tǒng)分析了酸性除草劑，對(duì)15種酸性除草劑進(jìn)行了分離檢測(cè)。15種酸性除草劑的總離子流圖見(jiàn)下圖。

Imma

Ferrer等利用液相飛行時(shí)間質(zhì)譜(LC-MSD-TOF)和液相色譜／離子阱質(zhì)譜(LC-MSDTrap)測(cè)定蔬菜中的氯煙堿類(lèi)殺蟲(chóng)劑。啶蟲(chóng)咪、吡蟲(chóng)啉和噻蟲(chóng)啉的總離子流圖和質(zhì)譜圖見(jiàn)下圖。7.2在檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中的應(yīng)用舉例GB/T19649-2005

糧谷中405種農(nóng)藥多殘留測(cè)定方法氣相色譜-質(zhì)譜和液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法液相色譜一串聯(lián)質(zhì)譜儀:配有電噴霧離子源(ESI)

液相色譜一串聯(lián)質(zhì)譜法條件色譜柱:AtlantisTMdC183μm,150mm×2.1mm或相當(dāng)者;流動(dòng)相及流速見(jiàn)表1;柱溫:40℃;進(jìn)樣量:20μL;掃描方式:正離子掃描;檢測(cè)方式:多反應(yīng)監(jiān)測(cè);電噴霧電壓:5500V;霧化氣壓力:0.076MPa;氣簾氣壓力:0.083MPa;輔助氣流速:6L/min;離子源溫度:350℃;7.3在農(nóng)藥殘留分析研究中的應(yīng)用舉例1）采用大氣壓電噴霧（APCI-ESI)質(zhì)譜和液體樣品直接大體積進(jìn)樣技術(shù)檢測(cè)飲用水和地下水中的苯基脲類(lèi)和三嗪類(lèi)除草劑采用了安捷倫1100系列液相色譜／四極桿(G1956B)質(zhì)譜檢測(cè)器(LC／MSD)．四極桿質(zhì)譜帶有大氣壓電噴霧離子源(APCI—ESI)，可采用正、負(fù)兩種離子化模式進(jìn)行分析．

MS條件離子化模式：APCI—ES正／負(fù)離子；干燥氣體流速：13．0L·min-1；霧化氣壓力：40psig；干燥氣體溫度：350℃；Vcap

電壓：3000V(正)，2500(負(fù))2)

高效液相色譜一串聯(lián)質(zhì)譜法測(cè)定煙草中有機(jī)磷農(nóng)藥的殘留量經(jīng)高效液相色譜分離，以串聯(lián)質(zhì)譜在多反應(yīng)監(jiān)測(cè)(MRM)模式下測(cè)定，在2．5min內(nèi)完成了甲胺磷、乙酰甲胺磷、樂(lè)果、敵百蟲(chóng)、毒死蜱5種常用有機(jī)磷農(nóng)藥的定量分析。

Agilent1100高效液相色譜系統(tǒng)(美國(guó)安捷倫公司)，APCI3000質(zhì)譜一質(zhì)譜儀(美國(guó)應(yīng)用生物系統(tǒng)公司)，Analyst1．3．2系統(tǒng)采集并處理數(shù)據(jù)，DHA1000—6E超聲儀(美國(guó)，Branson公司)。質(zhì)譜條件：電噴霧離子源(ESI)，霧化氣流量為8mL／min，氣簾氣流量為9mL／min，輔助加熱氣流量為7mL／min，輔助加熱氣溫度為425℃，碰撞氣流量為9mL／min，4種氣體均為氮?dú)?；電離電壓5．5kV，正離子模式采集

3）液相色譜/質(zhì)譜法測(cè)定生鮮牛奶中的兩種氨基甲酸酯農(nóng)藥殘留

Agilent1100液相色譜與離子阱質(zhì)譜(VL型)聯(lián)用儀質(zhì)譜條件Aiglent1100(VL型)離子阱質(zhì)譜儀,離子源為ESI源,毛細(xì)管電壓4000V,正離子模式監(jiān)測(cè),掃描范圍m/z50-370,裂解電壓70V,干燥氣溫度為350℃,流速8.0mL/min,霧化氣30.0psi,檢測(cè)方式MRM模式,0～7.6min監(jiān)測(cè)離子為242→72;7.6min～14min監(jiān)測(cè)離子為213→116。碰撞誘導(dǎo)解離（CID）電壓選擇逐步加大能量理想狀態(tài)，有2個(gè)大于50%碎片離子，10-20%母離子7.4展望

LC-MS、LC-MS-MS在農(nóng)藥殘留分析應(yīng)用上呈現(xiàn)如下發(fā)展趨勢(shì):(1)

利用色譜技術(shù)的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室分析模式將被兩步分析模式代替。即先利用免疫技術(shù)、生物傳感器、手提式色譜或光譜儀等進(jìn)行初篩，再到實(shí)驗(yàn)室對(duì)呈陽(yáng)性的樣品進(jìn)