样品基质对GC/MS/MS多残留农药分析的影响

摘要：农药分析的复杂性使其非常适合采用气相色谱/质谱联用技术 (GC/MS)。然而定量限 和残留限 (MRL) 需要采用具有合理线性范围和较低检测限 (LOD) 的多残留分析 方法。因此串联质谱仪 (MS/MS) 可用于筛查、确认和定量分析低浓度农药。它不仅 提供了较低的定量限 (LOQ)，而且大程度减小了基质干扰。当进行低浓度检测时， GC/MS 系统的清洁度是关键因素。根据所进样的样品性质（以及其他因素）不同， 系统需要进行维护（即更换衬管和隔垫、切割色谱柱头、清洁离子源等）的频率也 各不相同。进样后，样品会经过 GC/MS 的整个流路（从进样口经过色谱柱到检测 器）。在重复进样和多序列的分析过程中，气相色谱进样口和色谱柱不断降解，质谱 被污染。本应用简报表明，在经过适当的样品前处理步骤、采用反吹和使用基质优 化的多反应监测 (MRM) 后，基质仍会被引入 GC/MS/MS 系统中。

前言：GC/MS 维护1–3 GC/MS 维护是在样品分析过程中保留目 标分析物的普遍要求。当消耗品磨损（隔 垫、进样针、螺帽、密封垫圈、O 形圈 等）或变脏（衬管、色谱柱、气体管线、 捕集阱等）时，需对气相色谱进样口进行 维护。样品引入的关键组件之一是进样口 隔垫。所有色谱柱必须有载气柱头压力 以使样品流经色谱柱。隔垫确保密封无泄 漏并将空气隔离在进样口外。通常根据建 议的温度上限使用隔垫。低温隔垫一般较 软，密封性能更好，与高温隔垫相比，耐 穿刺性更好（即进样次数多）。在重复进 样后，隔垫降解，无法维持进样口柱头压 和无泄漏密封性。当观察到降解迹象（孔 间隙、进样口衬管破裂、色谱图质量变 差、柱压低等）时，更换隔垫。安捷伦不 粘连高级绿色隔垫（部件号 5183-4759） 是一种优级不粘连隔垫，适用于各种 应用。 在气相色谱中，进样口是样品可以接触到 仪器的第一部分。进样口的主要目的是将 样品转移到气相色谱柱上进行分析。这使 衬管成为被污染的主要部位。随着使用衬 管被污染，并积累非挥发性物质、挥发性 物质、盐和过量的试剂等。使用安捷伦的 4 mm 超高惰性、带玻璃毛的细径单锥不 分流衬管（部件号 5190-2293），可实现对脏样品的痕量分析。玻璃毛（位于衬管 底部附近）有助于高分子量组分的挥发， 增加样品的混合程度，并保护色谱柱柱 头。当衬管被污染或色谱图出现降解迹象 时，应更换衬管。 为您的分析选择合适的毛细管柱可能是 一件困难的事情。有四个主要的色谱柱参 数需要考虑： • 固定相 • 直径 • 长度 • 膜厚度关键的是选择固定相，这主要基于选择 性、极性和苯基含量等因素。为了满足 全球范围内更低检测限的要求，Agilent J&W HP-5ms 超高惰性色谱柱（如 19091S-431UI）针对活性化合物进行了 惰性测试，且具有更高的信噪比，可获得 更好的灵敏度和质谱信息完整性。色谱柱 比进样口隔垫和衬管的使用时间更久，但 在更换隔垫和衬管时需要对色谱柱进行维 护。当色谱图问题（峰拖尾、响应变化、 保留时间变化等）变得明显时表明需要切 割色谱柱柱头。通常，应从色谱柱前端割 掉 0.5–1 m，以恢复色谱性能。 Agilent 7010B 三重四极杆 GC/MS 具有 高效率电离 (EI) 离子源，该离子源生成的 离子数量至少是上一代产品的 20 倍，提高了分析效率。使用灵敏度更高的检测器 时，应考虑采取更多预防措施。在系统运 行期间，需对 GC/MS 离子源进行清洁。 气相色谱仪进样口和色谱柱维护无法改善 分析物响应损失时（或进行离子源调谐时 校准离子峰形较差或推斥极或电子倍增器 电压升高），表明离子源需要清洁。适当 的清洁（氧化铝粉末和甲醇的匀浆液）、 组装和安装对于稳定可靠的运行至关重 要。目的是使气相色谱系统性能恢复至既 定标准，标准通常是目标化合物在校准标 样中的响应强度。下降的指标可能并非仅 仅是响应强度，还可能会出现峰形变差 （色谱指标）、几种敏感目标化合物的选 择性丢失或质谱信号与色谱指标的同时 降低。

样品前处理6 样品前处理是成功实现色谱分析的一个重 要步骤。它可延长色谱柱寿命，减少重 复进样次数，并且将影响分离、检测和 定量的干扰降至低。许多关注食品中 农药残留分析的实验室通常使用快速、 简便、经济、高效、耐用和安全的方法 (QuEChERS)4,5。这种简便的样品前处理 方法通过单次萃取即可实现对数百种低浓 度农药的分析。然而，随着样品前处理快 捷方式在实验室中的使用越来越普遍。不 仅会影响数据质量，还会增加 GC/MS 系 统的维护频率。

本研究选择三种不同的基质来证明基质差 异。这些商品包括有机蜂蜜、香米和散叶 红茶。每种基质采用特定的 QuEChERS 方法进行萃取（图 1），不同基质使用不 同的分散式固相萃取 (dSPE) 进行基质净 化。尽管 QuEChERS 技术是一种快速的 脏样品前处理程序，可提供出色的结果， 但快捷方式仍然被采用。在 QuEChERS 程序中，使用以下步骤获取萃取物：• 10 mL 乙腈 (ACN) 萃取后（数据文件 中以 LLE 标注） • 在第一次离心之后（在数据文件中以 盐标记） • 在dSPE 之后（在数据文件中以 dSPE 标记）基质优化的 MRM6 在农药分析过程中进行 MRM 数据采集 时，基质影响是一个常见问题。化合物某 个给定 MRM 离子对的可用性受所测定样 品基质的影响。我们可以从多个 MRM 离 子对中进行适当选择，帮助提高实验室工 作效率，完善定量分析方法的开发，实现 分析。Agilent G9250AA（A.04.02 版）农药和环境污染物 (P&EP) 标准 MRM 数据库是目前全面的 GC MRM 数据 库。该数据库拥有超过 1100 种化合物， 每种化合物有多达 10 种 MRM，可用于获 得每种目标化合物的基质优化的 MRM。

实验部分 仪器 所有分析均在配备 Agilent 7693B 自动 进样器的 Agilent 7890B 气相色谱仪和 Agilent 7010A 三重四极杆气质联用系统 上完成。表 1 列出了气相色谱和反吹参 数，表 2 和表 3 分别列出了扫描和 dMRM 方法参数。气相色谱仪配备了多模式进样 口 (MMI)，带有一个 4 mm 超高惰性、预 装玻璃毛的细径单锥不分流衬管（部件 号 5190-2293）。从进样口处通过一个吹 扫 Ultimate 接头 (PUU) 串联两根 Agilent J&W HP-5ms 超高惰性色谱柱（15 m × 0.25 mm, 0.25 µm；部件号 19091S-431 UI），用于柱中/后运行的反吹（图 2）。

反吹 可以使用不同操作来维持分析性能并降低 系统的维护频率。安捷伦在 GC/MS 维护 过程中引入的一项改进是柱内反吹，能够 改善离子源并延长 GC 使用寿命，并在不 放真空的情况下快速完成 GC/MS 色谱柱 和进样口维护（图 3）。在一个目标 化合物洗脱后，反吹使气相系统中的色谱 柱气流反向，以除去高沸点组分。反吹可 延长色谱柱使用寿命，加快色谱柱维护， 减少质谱仪维护。在本应用中使用了柱中 反吹。

结果与讨论 使用适当的样品前处理程序，采用反吹 和基质优化的 MRM 都可以帮助获得 GC/MS 条件。然而，随着样品前处理快 捷方式在实验室中的使用越来越普遍。这 不但会影响数据质量，还会增加 GC/MS 系统的维护频率。图 4 至图 11 展示了三 种基质（有机蜂蜜、香米、散叶红茶） 在样品前处理程序中（参见实验部分）， 分别经历不同处理步骤后的谱图。还包括 MRM 采集与其扫描色谱图的对比图。

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结论 采用 MS/MS 的多残留农药分析可用于筛 查、确认和定量分析低浓度农药。此方法 具有低定量限，并可大限度减少干扰。 当进行低浓度检测时，GC/MS气质联用系统的清 洁度是关键。在重复进样和多序列的分析 过程中，气相色谱进样口和色谱柱不断降 解，质谱被污染。本应用简报表明，在经 过适当的样品前处理步骤、采用反吹和 使用基质优化的 MRM 后，基质仍会引入 GC/MS/MS 系统中。 7010 系列三重四极杆气质联用系统即使 对复杂的基质萃取液，也可以检测出低 至 ppb 级的农药残留。校准标样的浓度范 围为 0.12 pg/µL 至 50 pg/µL；对于 90% 的 化合物，所生成的校准曲线 R2 ≥ 0.990。 所有被分析农药重复测定的 % R S D ≤ 30%，其中 90% 的农药 LOQ ≤ 1.5 pg/µL。