采用液相色谱/三重四极杆质谱对食物样品中的301 种农药进行多残留分析

摘要采用安捷伦 G6410A 三重四极杆质谱开发了一种用于筛选和确证蔬菜样品中 301种农药的分析方法 。我们发现这 301 种化合物中的 90% 都可以通过该方法被鉴定出来 ，蔬菜基质样品的分析检测限（LOD）为 0.01 mg/kg（ppm）或更低 ，该检测限符合婴儿食品和禁用物质的要求 ，也是欧盟规定的最大残留量（MRL）。本文采用正离子电喷雾模式 ，在每个时间段 99 次的监测速度下 ，使用每种化合物的定量和确认离子 ，在单次分析中即可达到上述浓度 。利用不同类型的蔬菜（西红柿和青椒 ）对该方法的分析性能进行评价 ，发现基质效应很小或几乎没有 。所有化合物的响应值在 2 个数量级范围内线性关系良好（r2 > 0.99）。

前言当前世界上用于食品以及土壤与作物处理的农药（包括合法的与不合法的 ）就有 900 多种 。为保护消费者安全 ，食物和饮用水中的上述大多数农药都有最大残留量（MRL）。作为食物质量控制的一部分 ，尤其是水果和蔬菜 ，必须对其最大残留量浓度进行监测 ；因此 ，食物质量控制需要涉及数百种农药的多残留分析方法 。然而 ，一次分析同时监测数百种农药的要求 ，对于色谱和质谱分析来说都是一种极大的挑战 。在本文中 ，我们联合使用了新型的 1.8 µm 液相色谱柱（可获得最大的峰容量 ）及每个时间段可进行 100 次 transitions 的八个时间段 ，评价了单次分析中采用安捷伦 6410 三重串联四极杆质谱对 301 种农药的筛选和确证 ，以获得相应的满足欧盟（EU）采用质谱分析实现明确鉴定规定的定量离子和定性离子 。本研究在检测限 、响应速度以及色谱分离方面拓展了仪器的测试能力 。本研究系全面检验安捷伦三重串联四极杆质谱在单次运行中分析食物中数百种农药的能力 。选择本课题是因为这些化合物与食品的相关性 ，以及其在食品上的广泛使用 。三重串联四极杆质谱的检测灵敏度很容易满足食物中 90% 所研究农药的量规定 。

实验部分样品制备农药分析标准品购自 Chem Services 有限公司（费城 ，美国 ）和 Sigma Aldrich 公司（路易斯维尔 ，美国 ）。各农药贮备液（浓度约 1000 µg/mL）根据每个化合物的溶解性采用纯乙腈或甲醇制备 ，并于 –18 ºC 贮藏 。取上述母液适量 ，用乙腈和水稀释制备工作标准溶液 。蔬菜样品采自当地市场 。为进行方法验证 ，采用“空白”蔬菜提取物制备基质匹配的标准样品 。因此 ，采用 QuEChERS 方法 [2]对两种蔬菜（青椒和西红柿 ）进行提取 。将农药标准品混合物以不同浓度加标到蔬菜提取物中（ 0.1 - 100 ng/mL 或 ppb），然后采用液相色谱-串联质谱进行分析 。

液相色谱串联质谱联用仪液相色谱条件色谱柱 ： Agilent SB C18，4.6mm × 150 mm，1.8 µm（部件号 829975-902）柱温 ： 25 ºC流动相 ： 10% ACN 和 90% H2O，含 0.1% HCOOH流速 ： 0.6 mL/min梯度程序 ： 时间 0 = 10% ACN 线性升至时间 28 = 98% ACN时间 30 = 100% ACN时间 31 = 100% ACN进样体积 ： 10 µL质谱条件模式 ： 正离子 ESI 模式的 Agilent G6410AA三重四极杆质谱雾化器 ： 40 psig干燥气流速 ： 9 L/min毛细管电压 ： 4000 V干燥气温度 ： 350 ºC碎裂电压 ： 70-120 V碰撞能量 ： 5-30 VMRM： 各化合物的两个离子 transitions 见表 1驻留时间 ： 10 ms

结果与讨论液相色谱串联质谱联用条件优化初始研究包括两方面的内容 ：首先是优化这 301 个化合物各自的碎裂电压 ，以获得相关母离子的最大信号 。通常质子化的分子可以用来作为母离子 。采用自动程序分别对每个化合物进行分析 ，考察每个电压下的碎片丰度 。选择产生最佳碎片信号的碎裂电压 ，在程序运行中注入浓度为 10 µg/mL 的各化合物 ，测定定量和定性离子的碰撞能量 。研究中对这些化合物施加了不同的碰撞能量（5、10、15、20、25 和 30 V）。针对每种离子进行能量优化 ，最终选择能给出最高检测灵敏度的电压 。本研究中的 MRMtransitions 和这 301 种化合物均列于表 1A 和 1B。

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MRM transitions 的驻留时间为 10 ms。记录了色谱运行中八个不同的时间段 ，每个时间段包含大约 50 种农药 。为了监测恰好在时间段交界处流出的化合物 ，有必要交叠此时流出的农药 。图1 为浓度均为 100 ppb 的 301 种化合物标准品经色谱分离的色谱图 。根据每个质子化的分子及其 MRM transitions 子离子 ，将每个目标分析物的萃取离子色谱图进行重叠 。

蔬菜基质样品的分析应用为确证方法是否可适用于实际样品的分析 ，对两个不同基质（青椒和西红柿 ）匹配的标准样品进行了分析 ，并与相应纯溶剂标准样品比较 ，采用六个样品浓度（0.1、0.5、1.0、10.0、50.0 和100 ng/mL 或 ppb）。图 2 展示了青椒基质中二嗪农的标准曲线 。表 1A 列出了青椒基质条件下分析的 r2 值 ，还有纯溶剂和西红柿基质的相关数据 。各化合物在超过两个数量级的浓度范围内线性关系良好 ，并且检测灵敏度高 ，大多数化合物的线性相关系数 r2 大于 0.99，其中 150 个化合物的检测限在 1-10 pg 范围内 ，而另 140 个化合物的检测限在 10-100 pg 范围内 。有 11 个化合物离子化效果很差或色谱分离不

图 3 展示了青椒提取物中二嗪农的定性离子比率 ，农药混合物加标浓度 0.010 µg/g（柱上 100 pg）。m/z 169 的离子作为定量离子 ，m/z 153 的离子作为定性离子 ，范围定为离子比率的±20%。如图 3 的两个离子曲线所示 ，由于 MRM transitions 的选择性和仪器的检测灵敏度 ，在这种复杂基质中 ，二嗪农很容易被鉴定 。大体上 ，301 种农药的检测限符合当前欧盟规定的相应最大残留要求 。而且 ，使用 1.8 µm 填料色谱柱可以得到 5-10 s 峰宽的尖锐色谱峰 。因此 ，使用 10 ms 快速的驻留时间对于获得表 1A 所列的定量结果非常重要 。最后 ，定量离子仪器的五次重复性分析的相对标准偏差（RSD）是 6%（中间 ）或者 6.7%（平均 ）。这些数据在 0.1 mg/kg 浓度水平下得到 。

结论本研究的结果显示 ，Agilent 6410 三重四极杆是一种耐用性强 、灵敏度高并且重现性好的仪器 ，可用于食物如蔬菜提取物中农药的高通量研究 。50% 的化合物仪器的检测限在 1-10 pg 范围内 ，90% 的化合物在 100 pg 以下 。这些检测限包括对于化合物鉴定非常重要的定量离子和定性离子 。由于每个时间段包含 100 次transitions，所以这些检测限使检测非常灵敏 ，足够每个时间段分析约 30-40 个化合物（当方法具有良好重现性时 ，每个时间段最少重叠 5-10 个化合物 ）。采用 Agilent 6410 三重四极杆质谱和两种子离子确证 ，进样体积10 µL 时 ，对于至少 90% 的农药 ，检测限 一可达到 0.010 mg/kg（ppm）。该最大残留量是婴儿食品量 、禁用农药量以及环境与食品分析科学家使用新购液相色谱串联质谱联用系统进行实际食品基质样品检测的一般要求 。