超高效液相色谱/电喷雾串联质谱(UPLC/MS/MS)分析16种磺酰脲除草剂

超高效液相色谱/电喷雾串联质谱(UPLC/MS/MS)分析16种磺酰脲除草剂

蔡麒、黄静、Yap Swee Lee  

沃特世科技(上海)有限公司

介绍
磺酰脲类除草剂品种的开发始于70年代末期。1978年Levitt 等报道,氯磺隆(chlorsulfuron)以极低用量进行苗前土壤处理或苗后茎叶处理,可有效地防治麦类与亚麻田大多数杂草。紧接着开发出甲磺隆，随后又开发出甲嘧磺隆、氯嘧磺隆、苯磺隆、阔叶散、苄嘧磺隆等一系列品种。磺酰脲类除草剂由芳香基、磺酰脲桥和杂环三部分组成，在每一组分上取代基的微小变化都会导致生物活性和选择性的极大变化。 

磺酰脲类除草剂的活性极高，属于超高效除草剂。这类除草剂用量很低，其用药量由传统除草剂的公斤级降为以克为单位。此类除草剂发展极快，已在各种作物地使用，有些已成为一些作物田的当家除草剂品种。而且，新的品种还在不断地商品化。
随着除草剂的大量应用和新品种的不断开发，带来了相应的环保问题。主要表现为除草剂的毒性问题、残留问题、生态问题、环境污染等问题。由于磺酰脲类农药的高效性，微量即可产生良好除草效果，但若使用不当就会对环境和其他作物产生危害。有些磺酰脲类除草剂的品种，如氯嘧磺隆、绿磺隆、甲磺隆、胺苯磺隆等在土壤中主要通过酸催化的水解作用及微生物降解而消失，土壤的温度、pH值、湿度、有机质含量对水解作用及微生物降解均有很大影响。

本文介绍了使用沃特世公司超高效液相色谱(UPLC®)和串联质谱(MS/MS)分析16中磺酰脲除草剂的分析方法。
2004年沃特世(Waters®)推出的ACQUITY UPLC®，使用了具有1.7μm 颗粒粒径固定相的色谱柱，可以在高压下使用(最大压力 15,000 psi）。高压与极细颗粒的结合提供了快速、高分离度的分离，提高了灵敏度，减少了基质干扰。
2008年沃特世推出的Xevo TQ MS是新一代的串联四极杆质谱，改进了离子源的设计，改善了离子化效率，提高了灵敏度。Xevo TQ MS由于采用了专利的Scanwave技术和MS、MS/MS快速切换技术，大大改善了传统四极杆在进行MS Scan和Daughter Scan灵敏度低的问题，并且增加了实验选择性。
使用UPLC/Xevo TQ MS分析16种磺酰脲除草剂方法仅需要6分钟，而常规HPLC分析时间需要超过40多分钟的，因此UPLC更快的运行速度不仅提高了仪器的高通量，也减少了方法的开发时间。 

超高效液相色谱ACQUITY UPLC 以及新一代串联四极杆质谱仪Xevo TQ MS


实验部分
色谱条件
系统： ACQUITY UPLC 超高效液相色谱系统
色谱柱： ACQUITY UPLC BEH C18,1.7um, 2.1x50mm
P/N: 186002577
流动相A： 10mM AcNH4•H2O (含0.1%甲酸)
流动相B： 乙腈（含0.1%甲酸）
流速： 0.5mL/min
柱温： 35 ˚C
进样体积： 5 µL
分析总周期： 6 min
UPLC梯度 



质谱条件
MS系统： Xevo TQ MS 串联四极杆质谱仪
离子化模式: ESI+
毛细管电压： 1.0Kv
源温度： 150 ˚C
雾化气温度： 450 ˚C
雾化气流速： 800L/h
锥孔气流速： 50L/h
碰撞气流速： 0.18ml/min

多反应监测条件如表1所示 

表1：ES+模式下16种磺酰脲除草剂MRM离子对参数

结果和讨论

图1给出了16种磺酰脲除草剂在UPLC中的分离色谱图。6分钟可以完成16种磺酰脲除草剂的分析，与普通 HPLC 40min-50min 的分析时间相比，缩短了将近7倍，大大增加了实验室样品的通量，同时节约了试剂成本和人力成本。分析时间大大缩短的同时，仍然保留了高效的分离能力。从TIC色谱图上可以得到14种基线分离的色谱峰，另外两种由于极性相似度非常高，没有基线分离，但是通过质谱MRM通道可以完全分开，因此本方法在寻求快速分析的同时，兼顾了色谱分离的要求，降低基质影响的效果。 

图1：16种磺酰脲除草剂TIC图

图2，图3给出了具有代表性的卞嘧磺隆(Bensulfuron)和环氧嘧磺隆(Oxasulfuron)在浓度范围1-200ng/mL的标准曲线，本标准曲线是用溶剂空白以及相应浓度标准检测绘制的。 


图 2. 卞嘧磺隆(Bensulfuron)标准曲线 





表 3. 环氧嘧磺隆(Oxasulfuron)标准曲线

表2给出的是16种磺酰脲除草剂1ppb的信噪比(Peak to Peak)和 1，5，10，50，200ng/ml的线性相关系数。 

表2. 磺酰脲除草剂的1ppb信噪比和线性相关系数

图4给出的是最低检测限浓度(0.01ng/ml)附近的化合物谱图。从分析结果来看，仪器的标准检测限除苯磺隆外基本可以达到0.01ng/mL甚至更低。 

图4. 16种磺酰脲除草剂0.01mg/mL谱图

结论
ACQUITY UPLC系统提高了磺酰脲除草剂分析的选择性和灵敏度，同时运行时间显著缩短。现在科学工作者们已经跨越了传统HPLC限制的障碍，可以使用UPLC将分离化学延伸和扩展到更多应用中。