饮用水中藻毒素检测方案(液质联用仪)

thermoscientific热线8008105118电话4006505118www.thermofisher.comSCIENTIFIC 根据 EPA 544 指南定量饮用水中的藻毒素 Ali Haghani，1 Andy Eaton，1 NeloniWijeratne，2 Claudia Martins2 1Eurofins Eaton Analytical，蒙罗维亚，加利福尼亚 2Thermo Fisher Scientific， 圣何塞，加利福尼亚 根据 EPA 544 指南开发一种用于定量饮用水中藻毒素的灵敏、准确且可靠的 LC-MS/MS方法。 前言 有害藻类繁殖是美国和其他国家的一个重大环境问题。例如赤潮、蓝绿藻或蓝藻。有害藻类繁殖对人体健康、水生生态系统和经济造成了严重影响。因此，美国环境保护署(EPA)为非控制性污染物监测法规第4条(UCMR4)方案制定了 EPA 方法5441，收集怀疑存在于饮用水中的污染物数据，根据安全饮用水法案(SDWA)，这些污染物缺乏基于健康的标准规定。2最新一代的三重四极杆仪器的定量性能增强了这些化合物的定量。 该研究通过EPA 方法544证实了全新 Thermo Scientific TMTSQ Quantis TM 三重四极杆质谱平仪的仪器性能：采用固相萃取(SPE)和液相色谱电喷雾电离技术以及串联质谱仪(LC-ESI-MS/MS)测定饮用水中的藻毒素。 实验 样品的制备 根据EPA 方法544制备样品。过滤500mL水样品(用替代物强化)，收集滤液和过滤器。将过滤器置于含20%试剂水的甲醇溶液中，然后在-20℃下至少保持一小时，以溶出过滤器上收集到的蓝藻细胞中的细胞内毒素。将从过滤器上抽掉的液体重新加入至500 mL滤液中。用 SPE 柱萃取 500mL样品(和细胞内毒素溶液)，从而萃取方法分析物和替代物。用少量含10%试剂水的甲醇溶液将分析物从固相中洗脱下来。将萃取液置于加热水浴上用氮吹浓缩至干，然后加入含10%试剂水的甲醇溶液调节至1mL。 液相色谱法 采用 Thermo Scientific TM Vanquish TM Flex HPLC 系统进行色谱分离，配置 Thermo Scientific TM Accucore TM C18 LC 色谱柱(2.6×100 mm，2.6 um)，保持柱温为30℃。流动相 A 为 20mM甲酸铵水溶液，流动相B为甲醇。进样量为5uL。 在同一LC-MS/MS 条件下，对比分析物采集得到的质谱图和保留时间与校正标准品采集得到的参考质谱图和保留时间，从而分离和识别分析物。通过外标校正法测定每个分析物的浓度。 质谱分析法 采用 TSQ Quantis 三重四极杆质谱仪检测化合物，配置加热电喷雾电离离子源。 离子源参数 数值 喷雾电压 3500V 鞘气 45 Arb 辅助气 10 Arb 吹扫气 0 Arb 离子传输管温度 325° C 雾化器温度 275°C 仪器参数列于表1中 要求 EPA 对任意样品的分析都有严格的要求，其被称为起始能力角认(IDC)。这些要求包括低背景噪声确认、分析四至七个中等浓度水平的萃取的实验室强虽试剂水空白样(LFB)的精密度确认、准确度确认，最后还包括满足最低报告限(MRL)所需仪器性能的确认。重复分析时，结果的百分比相对标准偏差(%RSD)必须≤30%。每个分析物的平均百分比回收率必须在真实值的±30%范围内。 化合物 极性 母离子 (m/z) 子离子(m/z) 碰撞能量(V) 射频透镜 (V) MC-RR-[M+2H]+ 正离子 519.9 135.0 27.40 178 MC-YR-[M+2H]+ 正离子 523.4 135.1 10.23 130 节球球素-R-[M+H]* 正离子 825.4 135.1 54.89 299 MC-LA-[M+H* 正离子 910.4 776.3 17.73 264 MC-LF-[M+H]* 正离子 986.4 852.3 19.17 299 MC-LR-[M+H]* 正离子 995.5 135.1 54.47 299 MC-LY-[M+H]* 正离子 1002.4 868.3 46.96 299 C2D5-MC-LR (SUR) 正离子 1028.5 135.1 49.24 299 结果与讨论 研究表明，该分析方法在浓度范围为 UCMR 4MRL到20倍(最高校正标准浓度)之间呈现出优异的线性(图1)。表2显示了实验室空白样低检测水平下的低背景噪声评估。表3、4和5分别总结了加标饮用水样品(试剂水加标，用于满足IDC)分析完成后，对精密度和准确度、最低报告限确认、基质加标方法的评估。 ·MC-LA B NODY=1.206e3X-7.129e2；R^2： 0.9990；Origin： Ignore； W： 1/X； Area 图1.校正曲线： (A)MC-LA， (B)节球藻素。色谱图显示了最高和最低的校正点 最新饮用水 EPA方法包括样品分析之前，起始能力确认的要求部分。对 EPA 544 的标准进行了检测并符合该标准，如下所述。 测得的系统背景噪声较低。研究显示，所有方法空白样的污染物或残留均低于 1/3 MRL(表2)。 通过分析四个 LFB样品可知(加标浓度为 MRL 的3倍)，起始精密度和准确度确认符合要求， RSD <30%，差异为±30%(表3)。 表3.所有 EPA方法544析析物在3倍MRL 水平下的精密度和准确度 分析物 真实值 LFB1 LFB2 LFB3 LFB4 平均值(ng/L) %回收率 %RSD (ng/L) (ng/L) (ng/L) (ng/L) (ng/L) MC-LA-[M+H]* 40 45.692 47.658 47.87 48.949 47.54225 119% 3% MC-LF-[M+H]* 30 37.745 36.977 37.477 38.609 37.702 126% 2% MC-LR-[M+H]* 100 103.254 117.884 117.487 121.733 115.0895 115% 7% MC-LY-[M+H]T 45 54.685 54.204 56.539 57.402 55.7075 124% 3% MC-RR-[M+2H]2* 30 34.403 32.4 31.317 34.56 33.17 111% 5% MC-YR-[M+2H]2* 100 114.478 115.423 111.507 118.196 114.901 115% 2% 节球藻素-R-[M+H]* 25 30.042 28.238 27.065 30.396 28.93525 116% 5% C2D5-MC-LR(SUR) 118% 116% 109% 120% 通过强化、萃取和分析拟定最低报告限(MRL)浓度水平下的LFB样品(重复七次)对 MRL 确认进行评估。然后，计算平均值和半范围值(HR)。将结果的预测区间(PIR)定义为： 其中，HRPIR= 3.963s； s 为标准偏差，3.963为七次重复进样的恒定值。PIR的上限和下限均符合回收率标准的要求(PIR上限<150%， PIR 下限>50%，见表4)。 表4.所有EPA 方法544分析物的最低报告限确认 分析物 真实值 (ng/L) MRL 1 MRL 2 MRL 3 MRL 4 MRL 5 MRL 6 MRL 7 PIR 下限 >50% PIR 上艮 <150% MC-LA-[M+H]* 8 8.4 8.8 8.2 8.0 8.4 8.6 8.1 91% 118% MC-LF-[M+H]T 6 6.9 6.4 5.8 6.0 6.1 6.2 6.5 81% 129% MC-LR-[M+H]* 20 25.5 23.2 23.1 23.7 25.0 20.6 22.4 84% 149% MC-RR-[M+2H]2* 6 7.0 7.0 7.3 7.2 7.4 7.3 7.2 111% 129% MC-LY-[M+H]* 9 10.3 10.5 10.4 9.7 9.9 10.4 10.2 101% 126% MC-YR-[M+2H]2* 20 27.7 27.3 27.2 27.8 27.6 27.6 27.6 134% 142% 节球藻素-R-[M+H]* 5 5.5 5.2 6.2 5.5 6.0 6.2 6.1 86% 147% C2D5-MC-LR (SUR) 118% 116% 109% 120% PIR 表示结果的预测区间 分析物 MRL 1/3 MRL 方法空白样 (ng/L) (ng/L) 的检测值 MC-LA-[M+H]* 8 2.7 0 MC-LF-[M+H]* 6 2 0 MC-LR-[M+H]* 20 6.7 1.4 MC-LY-[M+H]* 9 3 1.6 MC-RR-[M+2H]2 6 2 0 MC-YR-[M+2H]2* 20 6.7 4 节球藻素-R-[M+H]+ 5 1.7 0 采用开发的方法萃取并分析来自加利福尼亚州蒙罗维亚的自来水(由地表水和地下水组成)。结果见表5. 表 5.采用 TSQ Quantis MS 分析来自加利福尼亚州蒙罗维亚的水样品 分析物 真实值(ng/L) FS LFSM LFSMD 平均值 %回收率 标准偏差 %RSD MC-LA-[M+H]* 40 0.4 49 49 49 122% 0.19 0.4% MC-LF-[M+H]* 30 0 39 38 39 127% 0.38 1.0% MC-LR-[M+H]* 100 3.8 120 119 119 119% 0.69 0.6% MC-LY-[M+H 45 1.6 55 54 55 121% 0.15 0.3% MC-RR-[M+2H] 30 3.9 34 35 35 117% 0.96 2.7% MC-YR-[M+2H]* 100 9.4 116 117 117 117% 0.63 0.5% MC-YR-[M+H]* 100 0 112 115 114 114% 2.15 1.9% 节球藻素-R-[M+H]+ 25 0 28 27 26 108% 1.51 5.6% C2D5-MC-LR(SUR) 260 119% 125% 118% 替代物 60-130% %回收率 60-140% %RSD <30% LFSM 表示实验室强化样品基质。LFSMD 表示实验室强化样品基质复制品。FS表示现场样品 结论 研究表明，根据EPA 方法要求， 采用 TSQ Quantis 三重四极杆MS 定量分析饮用水中的藻毒素和节球藻素具有灵敏度、准确度、重现性和可靠性。 进样5pL可获得足够的灵敏度。 ( 参考文献 ) ( Shoemaker， J.， D an Tettenhorst， andA. D elacruz. M ethod544.Determination o f Microcystins a nd Nodularin in D r inking Waterby Solid Phase Extraction and Liqui d Chromatography/TandemMass Spectrometry(LC/MS/MS).U.S. Environmental P r otectionAgency， W ashington， DC，2015.cfpub.epa.gov/si/si_ p ublic_record_report . cfm?direntryid=306953(ac a ccessed April 2 0， 2017). ) ( H.R.16760 93rdCongress： Sa f e Dr i nking WaterAct.1974.www.govtrack.us/ c o ngress/bills/93/hr16760 ( a ccessed April 20，2017). ) 有害藻类繁殖是美国和其他国家的一个重大环境问题。例如赤潮、蓝绿藻或蓝藻。有害藻类繁殖对人体健康、水生生态系统和经济造成了严重影响。因此，美国环境保护署（EPA）为非控制性污染物监测法规第 4 条（UCMR 4）方案制定了 EPA 方法 5441，收集怀疑存在于饮用水中的污染物数据，根据安全饮用水法案（SDWA），这些污染物缺乏基于健康的标准规定。2 最新一代的三重四极杆仪器的定量性能增强了这些化合物的定量。该研究通过 EPA 方法 544 证实了全新 Thermo Scientific ™TSQ Quantis ™ 三重四极杆质谱平台的仪器性能：采用固相萃取（SPE）和液相色谱电喷雾电离技术以及串联质谱仪（LCESI-MS/MS）测定饮用水中的藻毒素。