三重四极气质联用仪的快速碰撞池技术分析大米中的666种农残

目的：使用快速碰撞池技术来提高农药检测方法容量 方法：搭载了 QuEChERS 的 GC-MS/MS (Thermo ScientificTM TSQTM 8000 Evo) 系统 结果：添加二级碰撞池的高转换速度使得测量低于 EU 监管水平的农药浓度成为可能

介绍 大量的食用商品需要接受农残分析。大米是世界上 食用商品之一，2013 年的交易量为 4.7 亿吨。大米的生产 国家主要分布在亚洲，以印度和中国为大的两个出口 国。对这类商品进行农残控制，需要在世界上多个国家 的实验室里进行大量的分析[1]。欧盟监管条例[2]和数据库[3] 中对多达 450 种农药明确限定了大残留水平。

对多种农药进行的测量需要在单个测试方法中实 现尽量多的定靶分析。随着通用样品处理技术，如 QuEChERS，以及 GC-MS/MS 等选择性分离和测量技术的发 展， 将多种农药合并在单个分析方法中进行分析已经变 得越来越普遍。

然而，因为在使用多残留检测使用大量 SRM 通道进行分 析时，单个选择反应监控（SRM）的弛豫时间缩短，这 些高容量方法经常造成仪器的灵敏度下降。许多用户试 图通过降低四极杆的分辨率来弥补这一点，然而这个方 法会提高杂质干扰的风险，在复杂基质样品分析中尤为 如此。

GC 三重四级杆 MS 技术近期的发展并不是仅仅聚焦于硬 件，实际上，要在高通量环境下支持多农残分析工作流程，能够有效驱动仪器运行和处理复杂数据的强有力的软件 同样*。

我们建立了一种专注于包括大量化合物的多农残分析 的方法，通过使用搭载了新型快速碰撞池技术的 GCMS/MS 系统并佐以*的智慧软件工具，本工作解决 了对高灵敏度、高选择性，和大容量的多农残分析方法 的需求。

方法 样品制备 利用 QuEChERS 技术制备了 1 g/mL 的大米基质提取物。 终提取物在环己烷 / 乙酸乙酯 (50 : 50 v/v) 溶剂中进行了 交换。

气相色谱 Thermo ScientificTM TRACETM 1310 气相色谱仪被用于化合物 分离。该系统配备了 iC-PTV 进样器。表 1 和表 2 分别给 出了进样器条件和升温程序。分析柱使用的是 Thermo ScientificTM TraceGOLD TG-5SILMS 30m×0.25mm×0.25μm柱。

质谱仪 TSQ 8000 Evo 仪器使用了电子轰击离子源（EI+），并以 MS/MS 模式运行。该仪器配备了一个新型加速碰撞池 （EvoCell），能够支持更高的 SRM 转换速度。数据采集 方面，若无特别说明，每个化合物使用了 2-3 个 SRM 离 子对。数据采集使用了 Timed-SRM（定时 -SRM ）（图 1）， 每个色谱峰采集至少 12 个点。 SRM 离子对和碰撞能采自 Thermo ScientificTM TraceFinderTM 化合物数据库。

数据处理是通过 Thermo Scientific TraceFinder 软件进行的。 所有处理的 LOD 数据都是使用未纠正的峰面积计算的， 度为 99% 置信度（Student's t）。

结果 转换速度的效果 Effect of transition speed 随着速度增强型离子透镜碰撞池的发展，TSQ 8000 Evo 仪 器提供了使用高达 800SRM/s 转换速度的机会。这使得以 下情况成为可能：

• 使用快速色谱

• 增加每个化合物的离子对数目

• 增加一个方法中化合物的数目

• 使用快速 GC 或快速 GC 柱温箱升温程序

提高 MS 采集速率的一个风险在于，分析性能有可能因 此降低，甚至导致整个方法不再适合分析任务。对于多 农残分析方法来说，分析需求是要在单次运行中测量大 量的化合物（100-350），并且检测水平必须达到 10 ppb 甚至更低。在不同的转换速度下测定了农药 bifenthrin 的检出限 (LOD)， 以观察转换速度提高（可高达 800SRM/s）对在低水平下 检测化合物带来的影响。同时还用老式碰撞池技术 对本实验进行了重复。图 2 展示了这些实验得到的数据。 数据显示出，检测限如预期般随着转换速度的升高而提 高，对老式碰撞池技术（无法测定超过 200 SRM/s）和 EvoCell 均如此。然而，较之老式碰撞池技术， EvoCell 在 4 倍转换速率下达到相近的灵敏度，而在 200 SRM/s 下的 灵敏度也达到了老式技术的 3.5 倍。

本实验还扩大到使用真实基质样品（大米）中的多种农 药作为样品，不过这次专注于考察 EvoCell 达到转换速率 极*的分析表现。为此目的，我们创建了一个能够检 测超过 666 种农药和其他杂质的方法，并且一部分农药 以 500 μs 的弛豫时间进行了数据采集。所得数据见图 3。

尽管采集条件比较，所测农药的平均水平低于 2 ppb， 也低于 EU 通常要求的 10 ppb 限制。此外，绝大部分化合 物在 5-500 ppb 间的响应水平（在与校准曲线基质相同的情 况下）的线性都（未修正的）>0.99。

提高离子对数目 对通常的方法流程、GC 表现，和数据处理来说，在单次 分析中检测 666 种农药都是不现实的。很多实验室会把 他们的 GC-MS/MS 农药检测方法限制在 100-350 化合物范 围内，绝大部分检测大约 100-200 种农残。800 SRM/s 的 极快转换速率（尤其是在使用定时 -SRM 时）在运行标准 方法的情况下通常是不需要的。一种利用更快转换速率 的方法是向您目前的化合物列表和方法中添加更多的离 子对。这一点可以在很多方面带来好处。首先每个化合 物的离子对数目越多，对任何阳性残留检出的信心就越 高。另一个好处是随着每个化合物的离子对数目的增加， SRM 直接干扰的可能性就会降低，从而增加了对基质干 扰的抵抗力。这意味着方法能够可靠地被应用于更大的 样品范围。

使用 EvoCell 技术能够将 SRM 离子对数目提高至四倍，上 图检测的离子对数目为 5496（图 4）。使用 EvoCell 对所 有 262 种化合物进行分析得到的（平均）LOD (1.84 ppb) 低 于使用老式碰撞池技术检测 1300 对 SRM 离子对得到的 LOD（2.63 ppb）。这证明，在满足这些化合物所需达到的 检测水平后，仍有可能通过利用快速的 SRM 转换速率来 提高方法容量。

中等转换速率下的系统表现 我们也实验考察了 TSQ 8000 Evo 系统在更常见的多农残分 析采集环境下的定量表现。 我们针对大米基质中的 262 种农药，以每种农药 2 至 3 个离子对的水平进行了考察。大部分农药都能在基质水 平远低于 1ppb 的情况下进行定量，并且表现出很好的选 择性（图 5）。

结论 • TSQ 8000 Evo GC-MS/MS使用了快速碰撞池技术 (EvoCell)， 该技术带来了建立*容量多农残检测方法的能力。 • 在农药检测的关键浓度（及更低）都可以使用高 SRM 转换速度，为检测方法的改进带来了更多可能性，例 如引入更多离子对或进行更快的色谱洗脱。 • 离子对数目的增加可以作为提高采集能力的应用进行 进一步开发，以使方法能够适用于不同基质的样品。 • 下一步工作将聚焦于将短柱子上的快速 GC 与更快的采 集速度结合应用，以提高方法效率。