气质联用仪系统分析水果和蔬菜中的农药

摘要通过 GC/MS/MS气质联用仪 分析多种水果和蔬菜中的痕量农药，全面评估和验证了安捷伦惰性流路 (IFP) 解决方案。结果显示惰性流路使整个气相色谱流路具备出色的表面惰性，从而减少了表明活性位点对目标分析物的不利影响。此外，通过与配备相应去活组件的非安捷伦流路对比，表明安捷伦惰性流路对某些基质中的重要农药具有更多优势。前言流路惰性对复杂样品基质中农药分析的准确度、精度、稳定性和一致性方面起着重要的作用。安捷伦惰性流路解决方案包括超高惰性色谱柱、超高惰性进样口衬管和分流平板，以及 UltiMetal Plus 惰性进样口、微板流路控制技术 (CFT) 装置和可塑金属密封圈，使整个气相色谱流路具备出色的表面惰性，降低表面活性位点对目标分析物的不利影响。对于 GC 和 GC/MS 检测而言，农药的多残留分析一直挑战性。许多农药分析要求获得低 ppb 级的定量限，使分析过程变得愈加复杂。与广泛使用的 GC/MS 相比，GC/MS/MS技术具有更好的选择性，因而显著降低了系统检测限。

农药化合物通常含有羟基 (-OH)和氨基 (R-NH-)官能团、咪唑类和苯并咪唑类化合物 (-N=)、氨基甲酸酯 (-O-CO-NH-)、尿素衍生物(-NH-CO-NH-) 和有机磷 (-P=O) 基团。这类分子易与流路表面的活性位点发生相互作用，发生化合物吸附或降解。因此，保持流路惰性对于痕量农药分析至关重要。2003 年，QuEChERS 样品前处理方法被 USDA 科学家引入食品中的农药分析 [1]。由于这种方法具有快速、简便、经济、高效、稳定和安全的特点，迅速成为范围内农药多残留分析的重要方法。通过 LC/MS 和 GC/MS 同时对 QuEChERS 萃取物中多种农药残留进行测定。然而，对于 QuEChERS 处理方法而言，这类食品萃取物仍然显得十分复杂，并且包含如高沸点天然化合物之类的杂质。当使用 GC/MS 或 GC/MS/MS 作为仪器检测器时，QuEChERS 萃取物会导致分析柱和质谱离子源污染以及性能下降，出现峰形较差以及活性化合物强度下降的情况，使结果的准确性不佳。QuEChERS 萃取物也会导致分析柱使用寿命缩短并且需要频繁地对质谱系统进行维护。因此，如果需要获得可靠的结果并最大限度地保护分析柱和离子源，使用适当的技术和备件是非常必要的。安捷伦的超高惰性组件已经被证明可为痕量农药分析提供出色的表面惰性 [2-6]。在本研究中，通过分析不同水果和蔬菜基质中的多种农药，对整个安捷伦惰性流路进行评估。同时用相应的去活组件构建了一套非安捷伦流路，并与安捷伦惰性流路进行对比。此外还研究了在安捷伦惰性流路中，使用分析物保护剂对敏感化合物的影响。评估和比较了基质的校准曲线线性、用于计算准确度和精度的加标 QC 定量结果以及一段时间内多次进样的稳定性。通过双层或三层进样装置，以“三明治”进样进行在线基质加标。通过进样一组校准标样和“三明治”进样基质空白，获得了不同基质的校准曲线。该“三明治”进样技术不仅提高了分析的一致性，降低了错误的制备过程带来了潜在误差，而且显著减少了制备基质匹配标样的工作量。本研究使用了六种不同的基质，包括草莓、橘子、李子、洋葱、红辣椒和菠菜，用于对系统性能进行评估。

实验所 有 试 剂 和 溶 剂 均 为 HPLC 级 或 分 析 纯 。 乙 腈 (ACN) 购 自Honeywell（美国密歇根州马斯基根）。超低残留分析级丙酮购自Baker 公司（美国新泽西州菲利普斯堡）。乙酸购自西格玛奥德里奇公司（美国密苏里州圣路易斯）。农药标样和内标（磷酸三苯酯，TPP）购自西格玛奥德里奇公司（美国密苏里州圣路易斯）、Chem Service 公司（美国宾夕法尼亚州西切斯特）或 UltraScientific 公司（美国罗得岛州北金斯敦）。L-古洛糖酸-g-内酯和山梨醇购自西格玛奥德里奇公司。

样品制备向 100 mL 乙腈中加入 1 mL 冰醋酸制成含 1% 乙酸的乙腈溶液，作为试剂空白。上述溶液也用作 QuEChERS 方法的萃取溶剂以及制备纯农药标样的空白溶剂。使用丙酮分别制备标样和内标 (IS)储备液 (2 mg/mL)，并储存在 –20 °C 的环境中。从储备液中取出适量标样用丙酮稀释制备成 20 µg/mL 混合标样（含 33 种农药）。适当稀释单独的农药储备溶液，并以 20 µg/mL 磷酸三苯酯的乙腈溶液作为内标加标溶液。在试剂空白中加入适量 20 µg/mL 的混合标样溶液制备成浓度为 2、4、10、20、40、100、150 和200 ng/mL 的八种标准溶液。向基质空白中加入适量 20 µg/mL的混合标样溶液制备成 20、100、200 ng/mL 三个浓度水平的QC 溶液。然后在样品中加入一定量的内标溶液使样品浓度变为200 ng/mL。用水制备 L-古洛糖酸内酯储备液 (50 mg/mL) 和山梨醇储备液(50 mg/mL)。然后使用乙腈适当稀释储备液制备分析物保护溶液（20 mg/mL L-古洛糖酸内酯和 10 mg/mL 山梨醇）。将 40 µL 储备液加入到 500 µL 基质空白或试剂空白中，用于“三明治”进样标样或样品。使用六种蔬菜和水果制备基质空白样品，包括草莓、橘子、李子、洋葱、红辣椒和菠菜。使用 Agilent Bond Elut QuEChERS AOAC萃取试剂盒和用于常规水果和蔬菜分析的分散 SPE 试剂盒，按照标准 AOAC QuEChERS 萃取流程制备基质空白。

仪器所有测试均使用配置 7693B 自动进样器的 Agilent 7890A 气相色谱与 7000 系列 GC/MS/MS 系统。32 种目标分析物的多反应监测 (MRM) 条件列于之前发表的出版物中 [3,5]，在本研究中也同样采用此条件，因而在此不再重复。如前所述，MRM 方法优化流程可以通过使用安捷伦农药与环境污染物 MRM 数据库(G9250AA) 实现，该数据库包含 1070 种化合物的 MS/MS 条件和保留时间信息 [7]。强烈建议将反吹用于复杂基质的分析中 [8,9]。采用保留时间锁定(RTL) 可以避免重新校正单一样品的保留时间和时间事件，如MRM 离子对 [10]。加标样品的总分析时间为 23 min，其中反吹2 min。对于序列中段执行的基质空白，使用 8 min 的快速柱箱梯度和 2 min 的反吹可节省总分析时间。色谱柱与样品前处理色谱柱Agilent J&W HP-5ms UI，15 m × 0.25 mm，0.25 µm（部件号19091-431UI）样品前处理Agilent Bond Elut QuEChERS AOAC 萃取试剂盒（部件号 5982-5755）和用于常规水果和蔬菜分析的分散 SPE 试剂盒（部件号5982-5022）

气相色谱条件气相色谱仪： Agilent 7890A 气相色谱仪自动进样器： Agilent 7693 自动进样器和样品盘5 µL 进样针（部件号 5181-5246），1 µL 进样量进样前溶剂 A（丙酮）清洗次数：33 台样品泵进样后溶剂 B（乙腈）清洗次数：3“三明治”进样： 总体积 1.1 µL对于不含洁净标样的基质，执行三层“三明治”进样，由0.5 µL 洁净标样 + 0.5 µL 基质空白 + 0.1 µL 试剂空白组成。对于已经包含样品的基质，执行两层“三明治”进样，由0.5 µL 基质样品 + 0.6 µL 溶剂空白组成载气： 氦气，恒定压力气体过滤器： 用于气质联用系统的气体净化套装，1/8 英寸（部件号CP17974）进样口： UltiMetal 分流/不分流进样口（部件号 G3970A），脉冲不分流模式，280 °C进样脉冲压力： 36 psi 保持 1 min分流出口的吹扫流量：在 1 min 时，流量 50 mL/min进样口压力： 运行期间 18.35 psi（保留时间锁定），反吹期间 1.0 psi保留时间锁定： 甲基毒死蜱，8.298 min柱温箱： 对于样品分析，100 °C 保持 2 min，然后以 50 °C/min 速度升温至 150 °C，以 6 °C/min 速度升温至 200 °C，以 16 °C/min 速度升温至 300 °C 并保持 2 min对于基质空白分析，100 °C 保持 1 min，然后以 50 °C/min 速度升温至 300 °C 并保持 1 min后运行： 300 °C 保持 2 min（样品分析），300 °C 保持 4 min（基质空白分析）微板流路控制技术： UltiMetal Plus Ultimate 吹扫接头（部件号 G3182-61581），用于反吹分析柱和进样口辅助 EPC 气体： 氦气通入 Ultimate 吹扫接头排气管： 0.0625 英寸外径 × 0.010 英寸内径 × 100 cm，316 不锈钢管，柱温箱顶部辅助气压力： 运行过程 4 psi，反吹过程 75 psi接头： 连接进样口与 Ultimate 吹扫接头限流器： 惰性熔融石英管，0.65 m × 0.15 mm（部件号 160-7625-5）接头： 连接 Ultimate 吹扫接头与 MSDMSD 条件MSD： Agilent 7000 三重四极杆气质联用系统，惰性，配备高性能电子元件真空泵： 高性能涡轮泵模式： MRM调谐文件： Atune.u传输线温度： 280 °C四极杆温度： 300 °C四极杆温度： Q1 和 Q2 均为 150 °C溶剂延迟： 2.3 min碰撞气体流量： 氦气淬灭气流量 2.35 mL/min，氦气碰撞气流量 1.5 mL/min质谱分辨率： MS1 和 MS2 = 1.2 u

流路备件样品瓶： 棕色螺口盖（部件号 5182-0716）样品瓶盖： 蓝色螺口盖（部件号 5182-0717）样品瓶内插管： 150 µL 玻璃内插管，带聚合物支脚（部件号 5183-2088）隔垫： 高级绿色不粘连隔垫，11 mm（部件号 5183-4759）密封圈： 内径 0.4 mm，85/15 Vespel/石墨进样口密封圈（部件号 5181-3323），内径 0.4 mm，85/15 Vespel/石墨质谱接口密封圈（部件号 5062-9526），UltiMetal Plus 可塑金属密封圈（部件号 G3188-27501）微板流路控制技术：Ultimate 吹扫接头（部件号 G3182-61581）内螺母： 部件号 G2855-20530排气管： 0.0625 英寸外径 × 0.010 英寸内径 × 100 cm，316 不锈钢管（部件号 0100-2354）三通： 1/16 英寸黄铜 Swagelok 接头（部件号 0100-0680）三通低流失密封圈：1/16 英寸 Vespel 密封圈，10/包（部件号 0100-1329）进样口密封垫： 超高惰性分流平板进样口密封垫，带垫圈（部件号 5190-6144）进样口衬管： 带玻璃毛的安捷伦超高惰性脱活单细径锥衬管，带预装的不粘连 O 形圈（部件号 5190-2293）表 1 中列出了安捷伦惰性流路与其他非安捷伦厂商惰性流路的配置比较，后者也同样使用了类似的脱活组件。本研究在热不分流模式下使用分流/不分流进样口。虽然强烈推荐在农药分析中使用多模式进样口 (MMI) [11]，但是分流/不分流进样口同样也是此类应用中常用的进样口。因为 MMI 可以在冷不分流或大体积进样模式下操作，并且活性分析物在低温条件下表现更好，使得 MMI 在分析许多活性分析物时表现出良好的性能。

进样顺序常规样品批次一共包括 72 次进样，包括试剂空白、基质空白、六组三个不同浓度的基质加标 QC、一组八个不同浓度的校准标样。在大约 10 次进样后注射一组 QC，但是第十次进样到第二十次进样除外，此间进样校准标样。必要时在 QC 和标样之间进样基质空白。在分析大多数基质空白时采用快速升温程序，以缩短整个序列的仪器运行时间。

结果与讨论本测试评估了采用 GC/MS/MS 法分析水果和蔬菜基质中农药的安捷伦惰性流路。评估和比较结果根据 2 到 200 ng/mL 范围内的校准曲线线性 (R2) 得出。基质加标 QC 的准确度根据回收率得出，精度根据 %RSD 和 95% 置信区间 (CI) 得出。对于每个序列，基于 n = 18 计算每种农药的平均 QC 回收率和 %RSD 或 95% CI。由于包含 3 种不同浓度的 QC，在 70 次进样中运行了六组 QC，平均 QC 准确度和精度数据不仅可反映多次基质样品进样的方法重复性，同时揭示了低浓度到高浓度的响应线性。