ZH_APGC与Xevo TQ-S联用进行食品和环境分析的注意事项与使用技巧

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1 Adam Ladak, Lauren Mullin 和 Rhys Jones 沃特世公司 ( 美国马萨诸塞州米尔福德市 ) 技术优势 Xevo TQ-S APGC 采用了专利技术 StepWave 可以实现超痕量级检测, 因此 : 符合规定限值 可以减少样品基质注入, 降低污染物对 GC 系统的影响 基质耐受性好 具有出色的进样重复性 简介愈发严苛的法规要求使得人们对常用分析技术 ( 如 GC-MS) 灵敏度的要求也变得越来越高, 除此以外, 还需要降低样品进样量, 以最大限度减少基质效应和对仪器的污染 沃特世 (Waters )Xevo TQ-S 与 APGC 电离技术的强强联合能够为超痕量级化合物分析提供稳定可靠并且灵敏度极高的分析解决方案 本文档为 APGC 联用 Xevo TQ-S( 由 MassLynx SCN 905 或更新版本控制 ) 提供了指导意见 五分钟内即可完成 APGC 与 UPLC 之间的切换, 从而扩展化合物分析范围 样品锥孔 电离室 补充气体 GC 色谱柱 传输线 电晕针 GC 炉温箱 沃特世解决方案 图 1. APGC 组件 Xevo TQ-S 大气压气相色谱 (APGC) StepWave 技术 MassLynx MS 软件 关键词 GC-MS, 电离,APGC, 大气压气相色谱 1

2 设置首先, 根据分析要求安装适合的 GC 色谱柱和进样衬管 APGC 配有 J 和 W DB5 30 m x 0.25 mm x 0.25 µm 色谱柱 对 GC 进行任何升温操作之前应确保氦气流通 使用补充气体氮气环绕色谱柱, 吹扫电离室并将热量送至色谱柱前端 上述设置可通过 GC 控制面板完成 先按下 Aux column( 辅助色谱柱 ), 然后在提示选择数字时输入 3 下一步, 将流速设置为 300 ml/min ( 图 2) 图 2. 设置补充气体 APGC 设置工作流程 可通过在 GC 控制面板上选择 Aux( 辅助 ) 温度使传输线温度升高 ( 图 3) 通常将该温度设为高出柱温箱温度上限 10 C 如果无法确定上述信息, 可将其设为低于色谱柱最高运行温度 10 C 以确保色谱柱不被损坏 色谱柱应安装在传输线中并伸出传输线端部 1 mm( 图 4) 色谱柱应在 GC 传输线达到温度后再安装, 以确保位置正确 图 3. 设置传输线温度 色谱柱伸出 1 mm 图 4. 装在传输线中的 GC 色谱柱 安装电离室之前, 先将电晕针放在电离室出口与锥孔之间 ( 图 5) 此安装位置能够使 APGC 在所有电离模式下均具有最佳灵敏度 电离室与传输线之间的距离应设为 1.2 mm (+/-0.2), 如图 6 所示 可使用艾伦内六角扳手调节隐藏在螺丝钉后的 GC 侧 正常情况下该距离在安装时已设定好, 并且一经设定无需再调节 图 5. 电晕针在电离室中的正确位置 安装期间请注意电离室与传输线之间的距离 此处的说明仅供参考, 正常情况下无需调节 1.20 (+/-0.2) mm 图 6. 定位电离室与传输线之间的距离 2

3 调谐页面设置 电晕针电流该电流是施加至电晕针尖端用于电离分析物的电流, APGC 中通常设为 1-5 µa 样品锥孔电压向样品锥孔施加电压, 优化范围在 V 之间 Xevo TQ-S 上的锥孔较大, 因此离子可轻松进入系统 电压超过 80V 可能会产生源内碎片 图 7. APGC 的默认调谐设置 源补偿电压离子流通过样品锥孔被吸入 StepWave 离子传输设备, 随后离子会进入质谱仪的分析区域 源补偿电压也具有较宽的优化范围, 在 V 之间 锥孔气流速 (L/h) 环绕样品锥孔的氮气流, 可用于影响通过 APGC 电离室的气流 典型值为 L/h 辅助气体流速 (L/h) 进入 API 源的氮气流, 用于吹扫源外壳, 在源中使用了修饰剂时影响会更大 ( 流速通常为 L/h) 3

4 为最大限度减小进样溶剂前沿重现性的降低,MassLynx 软件 (v.scn 905 及更新版本 ) 增加了新的功能 建议将电晕针电压升至 20 µa, 并在溶剂前沿到达期间将锥孔气体流速设为 0(0 分钟时 ), 这使得溶剂能够更轻松地驱散溶剂 以上操作通过 MS 方法中的 Method Events( 方法事件 ) 进行控制 ( 图 8) 溶剂前沿通过后, 可将设置调回正常值 如果第一个化合物的洗脱时间距离溶剂前沿 15 min, 那么电离作用就能够有足够的时间在正常条件下消除溶剂影响, 而无需使用方法事件 图 8. 设置用于降低进样溶剂前沿效应的方法事件 沃特世已建立了大量经过优化的 APGC 与 Xevo TQ-S 联用方法 表 1 列出了优化后的 APGC 方法所适用的化合物种类及参考文献 优化对象包括 GC 方法 MRM 通道和源条件 电晕针放电 电荷转移 荧蒽 如果有必要进行 APGC 优化, 则实验应采用 100 ppb 的标准品完成 APGC 可在电荷转移或质子化条件下工作 使用电荷转移时, 要确保源干燥以便该机理发挥作用 质子化时, 可通过源底部的支架向源中加入水 甲醇或异丙醇 ( 图 9) 在受控混合模式下运行时可同时使用电荷转移和质子化, 应选择目标化合物响应面积最大的机理 电晕针放电 质子化 图 9. 以选择荧蒽电离机制为例 4

5 使用哪种类型的电离机理具体取决于所要分析的化合物 表 1 所列为食品和环境应用中检测的 电离机理已经优化过的常见分析化合物种类 化合物种类 电离模式 参考文献 二恶英 PCB 拟除虫菊酯氯化农药 BDE 农药 电荷转移电荷转移质子化电荷转移电荷转移受控混合模式 表 1. 化合物种类和首选电离机理及参考文献 确定电离机理后, 即可对关键参数进行优化 表 2 所列为各参数及其优化范围 在设置部分可使用典型值作为起始值 其中有三个关键参数对灵敏度和电离效率起着决定性作用 : 电晕针电流 锥孔气流速和辅助气体流速 ( 表 2) 锥孔气流速参数对质子化与电荷转移之间的切换而言非常关键 实验会逐个改变上述参数以监测其影响, 此操作可通过一次通宵运行实现, 在调谐页面更改参数并保存到项目中 然后可通过样品列表依次选择各调谐页面, 可根据和起始条件峰面积的比对, 进而选择响应效果最佳的参数 参数 电荷转移 质子化 受控混合模式 电晕针电流 (µa) 锥孔气流速 (L/h) 辅助气体流速 (L/h) 补充气体流速 (ml/min) 锥孔电压 (V) 源补偿电压 (V) 离子源温度 ( C) 修饰剂 无 水未封盖 无 表 2. 调谐值和工作范围 5

6 可在此优化前或后产生多重反应监测 (MRM) 通道, 此操作涉及使用标准品进行全扫描以及选择高丰度母离子 然后, 可以使用不同的碰撞能量进行产物离子扫描, 确定 MRM 通道 此过程可通过单次实验或多次进样完成, 一次可同时优化多个化合物, 建议采用多次进样以确保得到采样点数足够的色谱峰 图 10 所示为以氯硝胺为对象的 MRM 设置示例 全扫描 母离子选择 产物离子扫描 (10 ev) 产物离子扫描 (20 ev) 氯硝胺 产物离子扫描 (30 ev) 图 10. 氯硝胺的 MRM 优化 维护与故障排除 MS 维护 APGC 所需的 MS 维护工作非常少 要清洗电离室, 需卸下陶瓷部件和弹簧 电离室应置于水中超声处理 5 分钟, 然后在甲醇中超声 5 分钟, 最后在二氯甲烷中超声 5 分钟 如果存在可见离子烧焦痕迹, 可使用氧化铝对离子源进行清洁处理, 然后用溶剂清洗 使用研磨纸将电晕针磨尖 电离室 电晕针连接线 电晕针 样品锥孔 图 11. APGC 电离室组件 6

7 GC 维护 灵敏度下降或者峰形变差时, 应先对 GC 系统 进行维护 APGC 所需维护与标准 GC 的维护相同 必要时必须修剪色谱柱前端并更换衬管 合格 不合格 SSL 进样 MMI 进样 应等待接口 炉温箱和传输线冷却后再关闭 氦气流速 安装新色谱柱时, 或更换衬管以及 进行修剪后, 应打开氦气流 5 分钟, 然后再升温 这样可避免对色谱柱造成任何损坏 图 12. 色谱柱切割 图 13. 色谱柱在进样器中的放置方式 确保色谱柱切口平直非常重要, 这将影响 分析物向色谱柱头的传输以及进入电离室 应在 45 C 条件下用陶瓷片在色谱柱上划出刻痕, 传输线温度 280 C 然后从该位置断开, 可以使用放大镜检查切口 图 12 所示为合格切口和不合格切口 进样器中 GC 色谱柱的设置会因进样方式不同而发生变化, 即分流 / 不分流 (SSL) 与多模式进样方式 (MMI) 色谱柱的正确设置非常重要, 否则灵敏度将 传输线温度 310 C 受到不良影响 图 13 所示为使用不同进样方式 时色谱柱的正确放置方式 高沸点化合物有两种方法可避免高沸点化合物的峰拖尾现象 首先, 尽量提高传输线温度以帮助高沸点化合物进入电离室 如果色谱柱的最高操作温度有限, 无法采用此方法, 则应在加热的传输线中安装脱活的熔融石英柱 通过增加保留间隙管可以降低针对高沸点化合物的潜在活性, 建议使用 RESTEK 的 Siltek Guard 柱 ( 部件号 ) 此保留间隙管的最大工作温度为 380 C, 足以满足大部分应用的需求 连接用 SilTite 两通可从 SGE 购买 ( 部件号 ) 传输线温度 310 C 并装有保留间隙管 图 14. 通过提高传输线温度并安装保留间隙管减少多环芳烃苯并 (g,h,i) 和茚并 (1,2,3-c,d) 芘的拖尾现象 图 15. 连接色谱柱和保留间隙管的 SilTite µ- 两通 7

8 参考文献 1. Detection of Persistent Organic Pollutants Using Atmospheric Pressure Gas Chromatography and a Novel Acquisition Mode for Quadrupole Time-of-Flight MS. Waters poster no. PSTR , June, Portoles T, Mol J G J, Sancho J V, Hernandez F. Advantages of Atmospheric Pressure Chemical Ionization Gas Chromatography Tandem Mass Spectrometry: Pyrethroid Insecticides as a Case Study. Anal Chem. 84: , Portolés T, Cherta L, Beltran J, Gledhill A, Hernández F. Enhancing MRM Experiments in GC/MS/MS Using APGC. Waters application note no en, August, Cherta L et al. Application Of Gas Chromatography-(Triple Quadrupole) Mass Spectrometry With Atmospheric Pressure Chemical Ionization for the Determination of Multiclass Pesticides in Fruits and Vegetables. J Chrom A. 1292: , Young M, Van Tran K, Shia J. Multi-Residue Pesticide Analysis in Ginseng Powder: Optimized Cleanup After QuEChERS Extraction for UPLC-MS/MS and GC-MS/MS. Waters application note no EN. April, Ladak A, Organtini K L, Dorman F L. Minimizing Carryover During Dioxin Analysis Using the Xevo TQ-S with APGC. Waters technology brief no EN. March 扫一扫, 关注沃特世微信 沃特斯中国有限公司沃特世科技 ( 上海 ) 有限公司 Waters, Xevo, MassLynx 和 The Science of What's Possible 是沃特世公司的注册商标 StepWave 是沃特世公司的商标 其它所有商标均归各自的拥有者所有 2015 年沃特世公司中国印刷 2015 年 8 月 ZH AG-PDF 北京 : 上海 广州 成都 香港 免费售后服务热线 800 (400)

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