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气质联用仪定量和重复性分析种植作物中的痕量农残

发布时间:2022-09-14   点击次数:192次

前言:水果、蔬菜和其他食品的多组分农残分析在样品制备和分析测定上一直具有相当的挑战性。很多农残的定量限都要求低于 10 ng/mL(ppb),这无疑会使分析过程更加复杂。与应用广泛的 GC/MS 分析技术相比,GC/MS/MS 技术能提供更高的选择性,因而可以显著降低系统的检出限。安捷伦 7890/7000 GC/MS 三重四级杆(GC/QQQ)分析仪可以提供包含超过 1000 种农残和环境污染物的 MRM 数据库(p/n G9250AA),可以对复杂基质中目标农残进行分析,从而简化分析过程、提高分析效率。QuEChERS 样品制备技术于 2003 年被 USDA 的科学家应用到食品农残分析领域[1]。因其快速、简单、经济、高效、稳定和安全的特性,该技术迅速接受并用于多组分农残分析。QuEChERS 萃取液可以通过 LC 和 GC 结合 MS 分析,实现宽范围的农残测定。对不同食品基质中常用农残成分的分析应用证明安捷伦 QuEChERS 萃取试剂盒和分散型 SPE 净化试剂盒在样品处理方面拥有优异的回收率 [2、3]。然而,通过QuEChERS 方法提取的食物萃取液组分仍旧十分复杂,其中还包含了很多高沸点的基质本体残留物。


用于 GC/MS气质联用仪 分析的 QuEChERS 萃取液会污染并损坏 GC 色谱柱和 MS 离子源,糟糕的峰形和活性组分响应的损失会导致非常不理想的数据结果,还会缩短色谱分析柱的寿命,增加质谱维护成本。因此,为了获得可靠的结果,并保护色谱分析柱和质谱的离子源,使用仪器和消耗品是非常有必要的。色谱柱的反吹功能能够为食品萃取液的分析带来很多好处,该功能可显著缩短分析周期,降低色谱柱头切割和质谱离子源清洗的频率 [4]。安捷伦的微板流路控制技术(CFT)使色谱柱的反吹成为常规操作 [5、6]。安捷伦新的超高惰性去活化技术显著提高了玻璃棉衬管的惰性和耐用性。玻璃棉表面被*去活化。装有玻璃棉的超高惰性不分流衬管在对水果和蔬菜中的活性物质和难分析物质的定量分析方面表现出了惰性。装有玻璃棉的超高惰性衬管同样还能更好地保护样品流路,延长色谱柱的寿命,减少质谱离子源的维护频率 [7]。


实验选择了 33 种有挑战的代表性农残,对 6 种种植作物基质进行痕量加标分析。在作物的空白基质中加入农残标准液,用 QuEChERSAOAC 方法进行萃取 [1-3],然后使用 GC/MS/MS 在多反应监测(MRM)模式下对萃取液进行分析。对校准曲线 1-100 ng/mL 的浓度范围进行线性评估。10 ng/mL 的质控(QC)样品用于测试分析重复性。并使用四根衬管进行衬管间重现性测试。化学品和试剂所有试剂和溶剂均为 HPLC 级或者分析纯级。乙腈(AcN)来自于Honeywell B&J(Muskegon, MI, USA)。Ultra Resi-analyzed 级丙酮来自 J.T.Baker(Phillipsburg, NJ, USA)。乙酸来自 SigmaAldrich(St Louis, MO, USA)。农残标准品和内标物(磷酸三苯酯,TPP)购自 SigmaAldrich(St Louis, MO, USA),ChemService(West Chester, PA, USA)或者 Ultra Scientific(NorthKingstown, RI, USA)。


溶液与标液向 100 mL 乙腈中加入 1 mL 冰醋酸制成含 1% 乙酸的乙腈试剂空白溶液,该溶液也在 QuEChERS 法中作为萃取溶剂。农残各组分标准贮备液以丙酮为溶剂,浓度为 2 mg/mL,-20 °C存放。将 33 种农残的标准贮备液用丙酮进行稀释,配成浓度均为20 µg/mL 的混合标液,4 °C 存放。为了减少校准标液中基质的稀释倍数,临用时,以 20 µg/mL 的混标为基础,在基质空白溶液中配制浓度为 500 ng/mL 的加标中间液,随后配制成浓度分别为1、5、10、50 和 100 ng/mL 的基质匹配校准标液和 10 ng/mL 的质控(QC)标液。以丙酮为溶剂配制浓度为 2 mg/mL 的磷酸三苯酯(TPP)内标(IS)储备液。将 IS 贮备液用乙腈稀释配制成 20 µg/mL 的 IS加标液,并于 4 °C 冷藏保存。向所有样品中加入适量体积的 IS加标液,使其浓度为 100 ng/mL。基质空白制备本报告选择面粉、草莓、梨、橙子、辣椒和菠菜这 6 种食品作为基质样品。详细的萃取过程在安捷伦应用报告中有所描述 [2、3]。水果和蔬菜经冷冻切碎后,进行*匀浆。随后,用 15 mL 含 1%乙酸的乙腈对 15 g 混匀的样品(除面粉外)进行萃取,再加入BondElut QuEChERS AOAC 萃取盐试剂包(p/n 5982-5755)使基质组分分离进入到水相。对于面粉,在 10 mL 水中加入 5 g 混匀的样品,浸泡过夜,依照 QuEChERS 过程进行萃取。离心后,取出上清液,并使用通用分散型 SPE 试剂盒(p/n 5982-5022)进行样品净化。涡旋和离心后,将上清液转移到样品瓶中作为基质空白进行后续实验。所有食品的基质空白都置于 4 °C 冷藏保存


仪器所有的分析进程均由配备了安捷伦 7693B 自动进样器的安捷伦7890 GC 和 7000 系列 GC/MS 三重四级杆系统完成 [7]。使用安捷伦超高惰性气相色谱柱 HP5MS UI 对组分进行分离,并在进入检测器前提供高惰性的样品流路。表 1 列出了本报告所用的仪器参数。表 2 列出了本报告所用的耗材列表。表 3 列出了 33 种目标化合物的 MRM 设置。直接使用安捷伦 MRM 数据库(p/nG9250AA)建立目标物的 MS 采集方法。使用反吹功能可以缩短高沸点基质残留样品的分析时间,降低系统的维护频率 [2、4]。本报告中的仪器配置除无保留间隙柱外,其他均与安捷伦先前报告中图 1B 的配置相似 [4]。采用保留时间锁定(RTL)功能无需对 MRM 离子对的保留时间进行再校正[6]。运行时间为 23 min,附加反吹时间为 2 min。每种农残都选用两个 MRM 跃迁来进行定量和定性分析。然而,为减小基质效应,对不同的基质需要选择不同的跃迁进行定量分析。因此,针对某一基质设定定量方法前对该基质的分析数据进行详细审查是非常关键的。


结果和讨论该报告的目的是为了评估使用 GC/MS/MS 对 6 种不同基质(梨、橙子、草莓、面粉、辣椒和菠菜)中的代表性农残进行痕量分析的性能。填充了高效去活化玻璃棉的安捷伦超高惰性衬管在分析过程中表现出了惰性,同时也有效地保护了色谱柱和质谱离子源,使农残样品,特别是活性非常高的农残样品获得了更好的峰形和更一致的响应 [7]。本报告同时还对超高惰性玻璃棉衬管和 SiltekCyclosplitter 衬管的峰形和响应重复性进行了比较。本报告评估的系统性能包括:1 到 100 ng/mL 范围内的线性;定量限(LOQ);10 ng/mL 的进样重复性和不同衬管间的重现性。所有指标均在 6 种食品基质上完成。有关基质对系统稳定性的干扰和影响等基质效应也是本报告的研究内容之一。某些农残在不同基质中响应一致,但大多数农残由于基质增强效应或者基质抑制效应,在不同的基质中具有不同的响应。因此,为使定量结果准确,很有必要采用基质匹配的校准曲线。测试序列包括不同基质中浓度为 10 ng/mL 的 QC 样品各 10 次进样,顺序依次为橙子、梨、草莓、面粉、辣椒和菠菜;还包括校准标样和基质空白。每根测试衬管在一个序列中都需注射 80 多个样品。因为氧hua乐果受基质抑制作用明显,所以该分析物是挑战性的农残之一,在图 1 中可作为验证超高惰性玻璃棉衬管优越性的代表物质。

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结论利用 GC/MS 或者 GC/MS/MS 进行食品基质中的多农残分析一直是一项具有挑战性的工作。不同基质对不同的分析物质,尤其像DDT 和乙酰jia胺磷这样的活性物质表现出的影响也不尽相同。基质会干扰定量结果,降低响应(导致高定量限)和/或扭曲峰形。因此,采用基质匹配的校准曲线对获得准确而可靠的定量结果至关重要。图 8 所示为不同基质 10 次进样的重复性结果(响应系数 %RSD)比较。反吹和安捷伦超高惰性玻璃棉衬管可有效保护整个系统,改善系统的耐受性。而对于复杂难分析的食品基质如菠菜,在进行多组分残留分析时,需要对活性物质如 DDT 在峰形和重复性上给予更多的关注。此报告使用气质对 6 种不同种植作物基质中的 33 种代表性农残组分进行了测定,结果表明,对于大多数农残来说,定量限(LOQ)可达 1 ng/mL 甚至更低,从 LOQ 到 100 ppb 间的线性良好,10 ng/mL 农残基质加标液的重复性结果令人满意。而在某些基质中,甲萘威和溴氰菊酯的 LOQ 无法达到 1 ng/mL。在报告所涉及的所有食品基质中,大多数农残均表现出了线性(R2 > 0.99)和重复性(%RSD < 15%)。

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