复杂基体中敌稗残留分析检测方案(气质联用仪)

thermoscientific应用指南 RT：9.3-21.4 基于 CSR 大体积进样技术和 GC-NCIMS测定复杂基体中的86 种农药残留 吕建霞 练慧勇 余种天赛默飞世尔科技(中国)有限公司 关键词：大体积进样； Time-SIM；负化学电离(NCI)；农药多残留同时分析。 1目标 建立了一种可用于复杂基体中86种农药残留量测定的CSR 大体积进样气相色谱-负化学源质谱测定方法。采用普通分流不分流进样口实现 CSR大体积进样，进样量10pL，负化学电离(NCI)方式监测，无需分组，采用Timed-SIM 同时测定 86种农药残留。相比常用的1 pL进样量、电子轰击电离(EI) 气相色谱-质谱法，方法的选择性明显提高，灵敏度可提高1~3个数量级。将该方法应用于葱、姜等复杂基体中86种农药残留的检测，用QuEChERS方法进行样品处理，基质标准溶液进行定量，方法检出限在0.01~4 pg/kg 范围之间，当添加水平为 5 pg/kg 和 10 ug/kg时，86种农药回收率在63.5%~113.2%之间，相对标准偏差3.3%~14.5%。 2引言 气相色谱-质谱(GC-MS)法是多种农药残留同时检测常用和重要的分析技术。GC-MS一般采用普通分流不分流进样方式、电子轰击电离(EI)实现多农药残留同时分析，可同时检测上百种农药，但很多农药检出限难以满足有关法律法规的要求。采用大体积进样和负化学电离(NCI)气相色谱-质谱法可显著提高方法的灵敏度。 CSR 大体积进样技术是赛默飞的一项专利技术，可以消除对低沸点化合物的歧视效应，实现样品浓缩和大体积进样(LVI)，从而极大降低检测限，提高分析灵敏度。同时大体积进样可以减少样品的浓缩步骤，简化样品处理过程。国内外对此技术在农药多残留检测中的应用相对较少。 NCI 方式对具有较强电负性的物质有高选择性和高灵敏度。由于多数农药均含=S、一CI、—O一、—P=O、—OR等电负性基团，且NCI 的高选择性使其对基质中多数杂质没有响应，降低了本底，避免了基质干扰，因此， GC-NCI/MS 可 成为农药残留的特征分析方法。国内外学者已将 GC-NCI/MS成功地应用于食品中有机氯、有机磷12~4)拟除虫菊酯15-7等农药残留的检测，一般可同时测定十几种化合物，证明在分析电负性物质方面， GC-NCI/MS 比 GC-EI /MS 更具优势。本文以常见的含上述基团的86种农药为分析对象，采用CSR 大体积进羊和 NCI 电离两种技术相结合，测定复杂基体中86种农药残留，使方法灵敏度显著提高，检出限降低1~3个数量级，取得了满意的结果。 3仪器 Thermo Scientific'M ISQ 单四极杆气质联用仪，包括：-TRACE 1310气相色谱，配分流不分流进样口； -ISQ LT 单四极杆质谱； -AS1310 自动进样器； Thermo ScientificM ChromeLeon 7.2 SR4 数据处理系统。均质器； 振荡器； 天平：感量0.1 mg和感量0.01 g；离心机。 4耗材 Thermo ScientificTM 毛细管色谱柱 TG-5SIL MS (30mx0.25mmx0.25 um) (P/N 26096-1420) ( Thermo Scient ific M KIT S SL- LV TRC130 0 ( P/ N 1905 07 25)Thermo S ci e ntif i c M 预 柱 ( 5m x 0. 5 3 mm) ( P /N 2 6050- 0553) ) ( Thermo Scientifi cM 玻璃 两通 ( uni v e r s a l press fi t con nec t ors， P/N 3 5 0 03850) ) ( Thermo Scient ifi cM 超 惰性不分流衬管 (P/ N 4 53 A 1 9 2 5-U I ) Thermo Scient if i c M 低流 失进样口隔垫( P /N 31303233 ) ) ( Thermo Sci e nt ificM 50pL 液体进 样针 ( P / N 36503 0 15) ) ( Thermo Sc ien t ifi cM 气相 色 谱 进样口 石墨垫 0. 53 m m ( P/ N 290M F2 31) ) ( T hermo S ci en t ifi cM 气相色谱进 样 口 石 墨垫 0 . 25mm ( P/N 290 53 488) ) Thermo ScientificM 2mL 进样小瓶(P/N C4000-88W)Thermo Scientific M2mL进样小瓶样品架(5×10， C4012-25)ThermoScientificM10~ 100uL移液器(JH91538)Thermo ScientificTM 100~ 1000pL移液器(JH91348) 5试剂与标准品 乙腈：色谱级。 丙酮：色谱级。 正己烷：色谱级。 冰醋酸。 无水醋酸钠。 0.1%醋酸-乙腈溶液：加10mL冰醋酸到990 mL 的乙腈。 无水硫酸镁，用前在500℃马弗炉内烘5h， 200℃时取出贮存于干燥器中，冷却备用。 C18吸附剂：40-60 pm. 乙二胺-N-丙基硅烷(PSA)吸附剂：40-60 um. 标准储备溶液 准确称取适量标准品(精确至0.1mg)，用丙酮溶解，配制成浓度为 1000 ug/mL的标准储备溶液，-18℃避光保存，有效期为3个月。 混合标准溶液 移取一定体积的单个农药标准储备溶液于100mL容量瓶中，用丙酮+正己烷混合溶剂定容至刻度。混合标准溶液避光4℃保存，可使用一个月。 6标准工作曲线溶液的制备 根据需要将混合标准中间溶液用空白基质稀释成适当浓度的基质标准工作液，现用现配。 取试样可食用部分，粉碎并混合均匀，准确称取10g(精确至0.01g)，置于100 mL塑料离心管，加入6.0 g 无水硫酸镁，1.5g醋酸钠， 20 mL0.1% 冰醋酸-乙腈溶液，均质提取2 min。以10000 r/min 离心 10 min。取上层提取液 2.0 mL于另一塑料离心管中分别称入200 mgC18、150 mg PSA 吸附剂，涡混 2 min， 5000 r/min 离心3min。用一次性注射器取上清液，过0.45 pm 滤膜，供气相色谱-质谱测定。 8仪器条件 a)色谱柱： TG-5SILMS(30mx0.25 mmx0.25 um ) 石英毛细管柱或相当者； b)色谱柱温度：50℃保持5 min， 先以25℃ /min 程序升温至170℃，然后以2℃ /min 升温至230℃，再以10℃/min 升温至280℃，保持8 min； c) 进样体积： 10uL； d)载气：氦气，纯度≥99.999%，流速1.0mL/min；e)进样口温度：280℃； f进样方式：不分流进样，不分流时间， 2 min； g) NCI源：温度200℃；反应气：甲烷，纯度≥99.99%，流速 1.5 mL/min； h) GC-MS 接口温度：280℃； 测定方式：定时选择离子监测模式(T-SIM)，每种化合物分别选择一个定量离子，1~3个定性离子。每个化合物以保留时间为中心位置，给予0.3 min 的扫描窗口。每种化合物的保留时间、定量离子、定性离子及定量离子与定性离子丰度的比值参见表4。 9.1 CSR大体积进样技术 9.1.1 CSR 大体积进样原理介绍 同时溶剂蒸发再浓缩进样技术( Concurrent SolventRecondensation， 简称CSR)，即在进样口和分析柱间连接一段空的预柱，且衬管中装填玻璃棉，采用传统的分流不分流进样口，进样口处于恒定的较高温度，自动进样器插入汽化室5mm，保持针头部分温度较低，快速注入样品。样品以带状液体的状态离开注射器，被收集在衬管底部的少量玻璃棉上，开始缓慢汽化。由于衬管是一个密闭体系，蒸汽体积迅速膨胀，取代和压缩载气，使得衬管内压力迅速增大，而载气阻止了溶剂蒸汽从汽化室溢出，从而产生了“压力涌浪”效应，迫使溶剂蒸汽转移到低温的预柱上。溶剂蒸汽在柱头上冷凝形成液膜，进一步加速了蒸汽的转移，此时溶剂汽化和冷凝同时发生，使得进样体积不再受汽化体积的限制，从而实现大体积进样，预柱起承载样品的作用。图1为CSR 基本原理图解，图2为 CSR 进样过程。 图1 CSR基本原理图解 图2 CSR进样过程 9.1.2 CSR 大体积进样技术特点 PTV大体积进样虽然进样体积可高达250 uL， 但是在溶剂蒸发的过程中会造成低沸点化合物的损失；而 OCI 进样虽然不会造成低沸点化合物损失，但由于样品溶液直接注入到色谱柱中，很容易造成色谱柱的污染，导致色谱柱寿命降低。相比， CSR 技术更具有优越性，具备以下三个特点。 1)特点一：显著提高检测灵敏度 CSR 最大进样体积为50 pL， 能显著提高检测灵敏度。例如：CSR 大体积进样气相色谱质谱中的应用，如图3所示，进样量为1、2、3、4、5 uL时所得的结果比较，从图中可以得出，随着进样体积的增加，响应值几乎呈线性倍数增加，充分表明增加进样量可以显著提高检测灵敏度。 Time (min) 2)特点二：分析高、低沸点化合物无歧视 如图4所示，以正己烷为溶剂，不同环数烷烃的大体积进样分析，进样体积35 uL。从图中可以看出比正己烷溶剂多两个碳的化合物C8，并未随溶剂蒸发损失，且高沸点的 C40具有较好的响应及分析精密度，进一步证明了 CSR 对低沸点和高沸点化合物均无歧视效应。 图4低、高沸点化合物无歧视 3)特点三：简化前处理过程，避免低沸点化合物浓缩时有损失 如图5所示，在环境水体中PAHs 的分析，一般需要浓缩1000倍，进样量为1pL，采用液液萃取和 SPE 小柱富集两 种方式均消耗大量溶剂，且费时，在氮吹浓缩过程中容易造成低沸点 PAHs 的损失。因此可以采用类似液液微萃取的方式，只需1mL有机溶剂， 20mL水样，无需氮吹浓缩，萃取可达到相同效果，甚至更好，既可以大大减少样品前处理过程，并避免低沸点化合物的损失。同样，在农残分析过程中，如敌百虫、敌敌畏、甲胺磷等低沸点农药在旋转蒸发和氮吹浓缩过程中也容易损失一部分，从而造成结果不准确，因此可以采用 CSR 技术来解决这一问题。 图5简化前处理过程 9.2 Time-SIM 与普通 SIM 的比较 Time-SIM 是赛默飞独有的技术， Time-SIM 与普通 SIM 相比较：普通 SIM 需要人工切段分组，方法设置繁琐，不但浪费了采集时间，降低了色谱分辨和结果的精密度，而且色谱峰容易被切割；而 Time-SIM 无需切段，自动按保留时间分组，并利用 CDB 数据库使得方法设置更加方便快捷，同时有效利用采集时间，所得质谱图更多，大大提高了色谱分辨和结果的精密度，而且色谱峰不易被切割。从以下各图均能看出，Time-SIM 要优于普通 SIM。 表3 Time-SIM 与普通 SIM 的比较 扫描模式分组方式采集时间 准确度方法设置 其他 普通 SIM 切段分组 浪费采集时间 低 复杂 色谱峰容易被切割 Time-SIM 无需切段，自动按保留时间分组 有效利用采集 高 简单 色谱峰不易被切割 图6分组方式比较 9.2 Timed-SIM 方法建立介绍 建立仪器采集方法和数据处理方法时，， 可以直接从数据库中选取要分析的目标化合物，相关化合物的所有信息即刻转入到方法中，无需手动输入化合物的任何信息，使用方便，节约了大量的工作时间，也避免了手动输入引起的错误。 步骤如下：建好的数据库以 excel 表格的形式保存。建立仪器采集方法时，在质谱参数设置界面，点击 ISQ Series，Import timed scans(如图8)，选取 excel 表格，导入，86种化合物的保留时间，选择离子信息一键导入到方法中。建立数据处理方法时，在数据处理方法界面，先选中化合物列import， 可以将 excel 文件中的化合物信息直接导入到处理方法中。 图 8 e EN0.u 平*型一闻a 图10为86种混合标准溶液的扫描谱图，采用 timed-SIM 模式，无需分组，86个化合物一针进样完成检测。标准溶液的浓度为4ppb，由图可见，出峰情况良好，采用 CSR 大体积进样技术大大提高检测灵敏度。实际样品加标的谱图见图11，采用 NCI 模式检测，选择性高，干扰小，但基质增强效应比较严重，因此该方法一定要采用基质标准溶液进行定量。 9.4定量离子、定性离子和检出限 NCI 模式和 CSR 大体积进术技术的结合，使方法灵敏度得到显著提高，86种农药的检出限在0.01~4.0 pg/kg范围之间，可远远满足国内外各种法规的限量要求，其中，55.3%的化合物检出限小于0.1 pg/kg， 87.4%的化合物检出限小于0.5ug/kg， 92.2%的化合物检出限小于1 ug/kg，只有8个化合物检出限大于1 ug/kg。由于采用 CSR 大体积进羊，可以省却样品处理过程中的浓缩富集步骤；同时NCI 电离方式对果蔬中的多数杂质都没有相应，所以对样品净化的要求也不像一般的 GC-EI/MS 方法那么严格，因此，整个样品处理过程可以大大简化。样品用 QuEChERS 方法进行处理，乙腈提取后加入适量 C18 和PSA吸附剂粉末进行分散型固相萃取净化，离心后即可取上清液上机。整个处理过程最多需要30min 即可完成，既节约时间又显著降低成本，同时由于省却了繁复的净化、浓缩步骤，目标物损失较少，方法回收率相对较高。 图10标准溶液色谱图 图11样品加标色谱图 表4化合物名称、保留时间、定量离子、定性离子 序号 中文通用名 保留时间/min 定量离子 定性离子1 定性离子2 定性离子3 1 敌敌畏 10.14 125(100) 134(33) 170(7) 2 四氯硝基苯 13.67 215(100) 213(80) 231(30) — 3 丙线磷 14.21 199(100) 200(12) 201(15) 4 氟草胺 14.72 335(100) 305(45) 336(15) 一 5 硫线磷 15.06 213(100) 215(9) 214(9) 211(2) 6 α-六六六 15.40 71(100) 73(58) 35(21) 255(20) 7 甲基乙拌磷 15.56 157(100) 159(8) 158(4) — 8 氯硝胺 15.91 206(100) 208(60) 190(10) 210(9) 9 噻节因 16.38 128(100) 64(42) 91(32) 210(22) 10 β-六六六 16.47 71(100) 73(61) 35(30) 255(9) 11 y-六六六 16.69 71(100) 73(60) 255(29) 35(26) 12 杀螟腈 16.85 134(100) 141(41) 135(10) — 13 五氯硝基苯 16.56 249(100) 247(67) 265(47) — 14 戊炔草胺 17.00 255(100) 257(62) 188(8) 15 二嗪农 17.16 169(100) 170(5) 171(5) 9.5加标回收实验 用空白样品加标方法进行回收率和精密度实验。分别对洋葱、姜和韭菜三种空白基质添加相当于样品含5 ug/kg 和10 ug/kg 的混合标准溶液，每个加标水平分别进行3次平行分析。为尽量消除基质效应，用基质匹配校准法进行定量， 即用空白基质提取液配制混合标准溶液，制作校准曲线。计算平均回收率和相对标准偏差，当添加水平在 5 ug/kg 和10 ug/kg时，86种农药回收率在63.5%~113.2%之间，相对标准偏差3.3%~14.5%。 10结论 实验结果表明，采用 CSR 大体积进样技术、GC-NCI/MS 方法检测复杂基质中86种农药的残留量，样品前处理简单，谱图背景干扰小，具有良好的准确度和精密度，且方法检出限明显降低。适于日常检测且可大大降低检测成本，缩短检测周期。赛默飞世尔科技的 CSR 大体积进样专利技术，无需使用特殊进样口，在普通分流不分流进样口就可以实现大体积进样，且该技术适用于各类样品，各类分析物，无歧视； NCI检测模式增加检测的选择性，且赛默飞的专利的真空锁定装置可实现不泄真空下El和CI源的切换，提高工作效率。整个检测过程操作简单，值得推广应用。 ( 参考文献 ) ( [1 ] LI N Zhu -gu an g(林 竹 光) G， L iu Y，Jin Z h， et al. 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