液质联用仪方法测定水中的药品和个人护理产品

 建立了一种采用 Agilent 6460 三重串联四极杆质谱（三重串联质谱）和喷射流技术筛查和确认水样中 84 种药物和 23 个标记的标准品共 107 个组分的分析方法。该法可用于 EPA1694 规定的化合物和14种废水中普遍存在药物的检测。与 Agilent 6410A 三重串联四极杆质谱得到的结果相比，6460 的检测限降低 10 到 100 倍。同时，该方法采用 1.8 µm 粒径的色谱柱，可实现快速分离和分辨，从而获得与 EPA1694 方法相当或更好的分离效果。本方法中，根据不同药物的极性和提取方法，采用了 4 种不同的色谱梯度和液相条件。本文色谱条件实验表明，4 个梯度条件可统一为两个色谱条件，保证不降低测定的灵敏度和准确度，并且总分析时间可从 90 分钟减少到 30 分钟。用该方法分析处理过的废水，可鉴定出含量低至 1 ng/L 的 5 种不同药物。由于其灵敏度和检出限，这种新的喷射流技术成为一种用于水和废水中药物分析的非常有价值的新工具。

引言过去 20 年来，对环境中新污染物的检测，一直是科学家们研究的重点。特别是在过去十年，药物成为一类备受关注的待测污染物。在医药和个人护理用品 (PPCPs) 领域，有一个 EPA 方法（尽管尚未广为人知）用于这些目标物的检测，即 2007 年 12 月公布的 EPA1694 方法 [1]。标准的 EPA 方法流程中，将水样经过固相萃取(SPE) 后采用串联质谱进行 LC/MS 分析，对每个化合物使用一对跃迁离子监测。最近我们出版的一个应用报告对 EPA 1694 方法进行了改进，对每个化合物使用两对跃迁离子进行监测，并将其作为标准分析方法，而且采用的所有安捷伦色谱柱都满足 EPA 色谱条件 [2]。本应用报告采用具有喷射流技术的 Agilent 6460 LC/MS 三重串联质谱介绍了针对 EPA 方法的最新安捷伦解决方案。用该方法分析的化合物数增加了 14 个，其中不仅包括在 EPA1694 方法包括的标准分析物（包括 74 种分析物中的 70 种 – 另外 4 个不适用），而且还包括 14 常见的药品和 23 种标记内标共 107 个化合物。尽管化合物数量增加了，但由于被分析物分类从 4 组减小到 2 组，色谱分析过程缩短了。此外，分析时间从 90 分钟缩短到不超过30 分钟，同时对不同的被分析物灵敏度提高 10 至 100 倍。该方法是一个可普遍用于水中 PPCPs 分析的快速、灵敏的方法，同时可保持*高的分析标准以得到正确结果。

实验部分样品制备药物标准品购自 Sigma（美国）。各个药物标准品储备液（约1000 µg/mL）根据化合物溶解性用纯乙腈或甲醇配制，–18 ºC 保存。工作液由储备液用乙腈和水稀释。废水样品采自博尔德克里克 (Boulder, CO) 的一个排污口，用Oasis HLB 柱以改进的 EPA 方法提取。1 升水样不调 pH，直接上样到 500 mg 小柱，空气干燥 10 分钟后，用 8 mL 甲醇洗脱。将甲醇挥发至 1 mL，采用下述条件直接进行 LC/MS/MS 分析。将“空白”废水提取物作为基质匹配的标准品用于方法验证。将不同浓度药物混合物（从 0.1 至 500 ng/mL 或 ppb）加入上述废水提取物，随后进行 LC/MS/MS 分析。采用喷射流技术的 Agilent 6460 的 LC/MS/MS 分析条件被分析物分成几组（根据 EPA 样本提取方法），根据标准 EPA 分析方法，每组化合物的色谱分离条件如下。

第 1 组化合物的 LC 条件-酸性提取，电喷雾正离子模式 (ESI +) 仪器条件色谱柱： Agilent ZORBAX Eclipse Plus C-18 窄径柱，100 mm × 2.1 mm，3.5 µm，p/n 959793-902柱温： 25 °C流动相： 含 0.1% 甲酸的 10% 乙腈 和 90% H2O流速： 0.2–0.3 mL/min梯度条件： t0 = 10% 乙腈，0.2 mL/mint5 = 10% 乙腈，0.2 mL/mint6 = 10% 乙腈，0.3 mL/mint24 = 60% 乙腈，0.3 mL/mint30 = 100% 乙腈进样量： 15 µL第 2 组化合物的 LC 条件酸性提取，电喷雾正离子模式 (ESI +) 仪器条件色谱柱： Agilent ZORBAX Eclipse Plus C-18 窄径柱，100 mm × 2.1 mm (3.5 µm)柱温： 25 °C流动相： 10% 含 0.1% 甲酸的乙腈和 90% H2O流速： 0.2 mL/min梯度条件： t0 = 10% 乙腈t10 = 10% 乙腈t30 = 100% 乙腈进样量： 15 µL第 3 组化合物的 LC 条件酸性提取，电喷雾负离子模式 (ESI -) 仪器条件色谱柱： Agilent ZORBAX Eclipse Plus C-18 窄径柱，100 mm × 2.1 mm (3.5 µm)柱温： 25 °C流动相： 含 0.1% 甲酸铵 (pH 5.5) 的 40% 甲醇 和 60% H2O流速： 0.2 mL/min梯度条件： t0 = 40% 甲醇t0.5 = 40% 甲醇t7 = 100% 甲醇进样量： 15 µL第 4 组化合物的 LC 条件碱性提取，电喷雾正离子模式 (ESI +) 仪器条件色谱柱： Agilent ZORBAX Eclipse HILIC Plus 窄径柱，100 mm × 2.1 mm (3.5 µm), p/n 959793-901柱温： 25 °C流动相： 含 10 mM 乙酸铵 (pH 6.5) 的 95% 乙腈 和 5% H2O流速： 0.25 mL/min梯度条件： t0 = 95% 乙腈t9 = 70% 乙腈t15 = 70% 乙腈进样量： 15 µL第 5 组化合物的 LC 条件EPA 1694 方法中未涉及的废水中广泛存在的其它化合物，电喷雾正离子模式(ESI +) 仪器条件。其它条件同第 1 组化合物。Agilent 6460 LC/MS/MS 喷射流条件载气温度： 250 °C载气流速： 8 L/min喷雾器： 35 psi鞘气温度： 300 °C鞘气流速： 10 L/minVcap： 4000 V喷嘴电压： 0Delta EMV： 400 V

结果与讨论LC/MS/MS 条件优化用三重串联四极杆进行 LC/MS 方法开发通常包括两个部分。第一步是优化每个被测药物分子的裂解电压，确保母离子的信号最大。一般使用质子化分子作为母离子。各个化合物分别用自动程序分析（安捷伦优化软件），以检查不同电压时的裂解器。该数据可用作*佳裂解电压，继续优化各个化合物的裂解电压确定定性和定量离子的碰撞能量。这些优化由软件自动完成。碰撞能量在 5 V 到 45 V 之间变化。对每个离子的碰撞能量进行优化，选择灵敏度最高的电压进行后续分析。表 1A 到 1E 列出了 EPA 1694 方法分析的 PPCPs 名单中的化合物和另外 18 个化合物以及内标，同时给出了本研究中使用的优化 MRM 条件。

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结论本研究结果表明，进行水中药物分析时， Agilent 6410 和 6460三重四极杆质谱仪是可以用于高通量方法的强大的、灵敏的和可重复的仪器。采用喷射流技术可使 PPCPs 类化合物的检测灵敏度提高 10 至 20 倍。这样，就可将废水由 1 L 浓缩至 1 mL，检测ng/L 或 ppt，甚至更低浓度水平的 EPA 1694 方法中列出的化合物的日常分析。同时，将 MRMs 方法和快速分离结合起来可加快EPA 1694 方法中药物分析的速度，从原来的 90 分钟减少到约 30分钟。最后，加入了 18 个常见药物和内标使该方法可分析的总化合物个数达到了 107 个。