11种除草剂类农药检测及Xevo TQ新功能的使用

11种除草剂类农药检测及Xevo TQ新功能的使用

赵淑军 袁汉成（沃特世科技有限公司 北京）

关键词：UPLC-Xevo TQ、除草剂、农药、PICS、ScanWave、Quanpedia 
前言：
建立用Waters UPLC-Xevo系统检测11种除草剂类农药的检测方法。这11种农药属于季铵盐类强极性化合物，采用Waters ACQUITY BEH HILIC色谱柱，实现检测物质的良好保留，并实现这几种化合物的较好分离。本方法应用Xevo TQ的IntelliStart功能快速方便建立质谱方法，并使用PICS功能辅助定性，对于低浓度或低响应化合物，应用ScanWave功能有效增强离子强度，并应用Quanpedia库自动导入和导出生成MRM方法及液相方法，实现多农残检测方法的快速建立。

实验方法
1、材料、试剂和仪器
乙腈为色谱纯，实验用水为超纯水(18MΩ,TOC 3ppb)，乙酸铵为优级纯，甲酸为优级纯，ACQUITY UPLC®超高效液相色谱系统，Xevo TQ质谱系统
2、实验条件
2.1 UPLC方法
液相系统：Waters ACQUITY UPLC®
色谱柱：Acquity UPLCTM BEH HILIC 1.7 m，2.150mm, P/N: 186003460
柱温：35˚C
检测周期 ：4 min
进样量：10ul
流动相：A：250m mol NH4AC +1.4%FA H2O pH=3.7 B：CH3CN;梯度洗脱
弱洗溶剂：乙腈/水=90/10，900ul
强洗溶剂：乙腈/水=10/90，300ul
梯度方法见下表：

2.2 质谱方法
MS系统:Xevo TQ

离子化模式:ESI+
毛细管电压：0.55KV
源温度：150C
雾化气温度: 450C
雾化气流速:950L/h
锥孔气流速:10 L/h

质谱检测参数见表2。 

3、数据处理系统
Masslynx 4.1 SCN729
结果与讨论
1. 标准品 、样品配制
11种除草剂的混标用1/9水-乙腈溶液稀释配制。0.05ug/ml基质标准直接进样检测。

2、11种除草剂的提取离子色谱图及重叠色谱图

图1 11种除草剂农药MRM检测定量离子色谱图

图2 11种除草剂农药总离子重叠色谱图

3、11种除草剂农药检测灵敏度，进样量10ul。
采用开发的UPLC-MS/MS方法，配制11种农药的混标，11种农药具有不同的灵敏度响应，因此可得到其最低定量限 (LOQ=10:1信噪比)的检测浓度各有不同，各个农药在其相应检测浓度下的PtP信噪比，以及化学式等见表2所示。
4、产物离子确认扫描-PICS功能-扩展定性能力：
在采集MRM数据时，设定基线噪音背景（Background noise level）的阈值（Threshold），当目标化合物响应强度超过此阈值，即可开启此目标离子的MS Scan，Daughter Scan，ScanWave MS Scan或ScanWave Daughter Scan。在得到MRM定量色谱峰的同时得到离子确认扫描结果，扩展定性能力！

在各个农药标准品的MRM图中，得到在过峰顶点处的PICS扫描图，根据分析物的母离子和子离子，很容易定性判断所对应的峰为何种农药。 
另外，对于只有单个离子对的化合物，无法进行双离子对定性，PICS功能在定性方面的优势就更显著。 
下图3中，是维库溴铵515.5>356.4离子对采集的MRM PICS扫描色谱图，在该MRM色谱图中提取了1.36min时间处的PICS质谱图（下图4），与维库溴铵标准品PICS质谱图或MRM方法比对，即可判断该峰为维库溴铵。

应用MassLynx 4.1中的TargetLynx软件，可以对采集实际样品得到的PICS质谱图和标准PICS Reference质谱图进行比较，通过软件计算的Forward Fit和Reverse Fit数值，可以较为量化的判断样品和标准品中分析物的匹配度。
取一11种农药混标做为未知样品，图5是样品中维库溴铵PICS质谱图和标准品Reference 质谱图的匹配结果，样品一次进样即可得到分析物定性匹配和MRM定量结果，图6列出了11种农药在MRM检测中得到的PICS质谱图。 

图5 维库溴铵PICS质谱图和标准品Reference 质谱图的匹配

图6 11种农药在MRM检测中得到的PICS质谱图

5、ScanWave信号增强功能
ScanWave 能够根据荷质比(m/z)，使离子在碰撞池富集和释放，显著提高SIR 和MS扫描时的灵敏度，在低含量分析物的扫描中具有很好的应用效果；同时在MRM检测过程中，能够和PICS功能同时使用，显著增强PICS MS质谱信号或子离子质谱信号。
应用实例1，仍以维库溴铵（浓度为20ppb）为例，分别进行Daughter Scan和ScanWave Daughter Scan两种扫描实验， 

图7 Daughter Scan和ScanWave Daughter Scan两种扫描方法

从得到的子离子扫描色谱图上，可以看到ScanWave Daughter Scan信号比Daughter Scan信号增强5倍多（见图8）；同时，从两种扫描方式得到的质谱图上，也可以看到ScanWave Daughter Scan的质谱信号也要高出5倍（见图9）。

应用实例2，在MRM检测的同时，和MRM检测、PICS功能同时使用，明显增强PICS子离子扫描的灵敏度，提高了7倍多（见图10）；同时，由于Xevo TQ超快的扫描速率，在MRM中，ScanWave不影响MRM信号强度，不会影响MRM定量的准确度。

该功能还可应用于全扫描功能中的信号增强，
7、Quanpedia方法库
Quanpedia是一个方法库，从数据库中基于化合物名称或化合物类别选择感兴趣的物质，可自动建立现成的LC方法（包括流动相、梯度方法、色谱柱等信息）、MRM方法、定量方法和进样序列方法。同样可以实现用户已有的UPLC-MS/MS方法的自行导入，补充和充实数据库的数据量，用于感兴趣化合物的快速筛查。
这里，对于建立的这11种农药UPLC-MS/MS检测方法，导入到数据库中，在不同的UPLC-Xevo TQ系统上可以传递通用。通过数据库生成UPLC-MS/MS检测方法，不需要标准品，即可方便的进行化合物快速筛查。

在Waters现在的UPLC-Xevo TQ系统的Quanpedia数据库中已经具有大约910多种常见化合物的检测方法。
结论：
本文建立了用Waters UPLC-Xevo系统检测11种除草剂类农药的定量分析方法。方法的检出限:有5种化合物达到pg/ml级检测。通过Xevo TQ的PICS功能，对每个化合物在MRM检测同时，施加PICS功能辅助定性。
在低含量或低灵敏度分析物中，ScanWave 能够根据荷质比(m/z)，使离子在碰撞池富集和释放，显著提高MS扫描和Daughter扫描时的灵敏度；同时在MRM扫描中，能够和PICS功能同时使用，显著增强PICS MS质谱信号或Daughter质谱信号，而不会影响定量结果。
应用Quanpedia库自动生成UPLC-MS/MS检测的MRM方法，无需标准品即可进行感兴趣化合物的快速筛查。