25~43

Size: px

Start display at page:

Download "25~43"

亦绪鲁
5 years ago
Views:

1 安捷倫科技三段串聯四極柱氣相層析質譜儀系統分析 175 種農藥殘留物應用文摘食品安全作者 Philip L. Wylie and Chin-Kai Meng Agilent Technologies, Inc Centerville Rd. Wilmington, DE USA 摘要本文介紹用安捷倫科技的 7000A 三段串聯四極柱氣相層析質譜儀 (GC/QQQ), 採用多反應監測 ( MRM ) 模式分析 175 種常用農藥殘留的方法使用這個分析方法分析了蔬菜水果樣品, 同時我們用單一四極柱氣相層析質譜儀 ( GC/Q ) 也做了同樣的樣品以便進行數據的比較 GC/Q 運用了選擇離子監測 ( SIM ) 和全掃描方式全掃描方式測定結果運用安捷倫科技的 Deconvolution Reporting Software ( DRS ) 及 RTL 農藥及內分泌干擾物質的資料庫進行評估 GC/Q 配置有多重模式的進樣口, 採用不分流 ( splitless ) 模式, 進樣量為 5uL 相同的樣品, GC/ QQQ 的進樣量為 1uL 分析發現 GC/QQQ 的靈敏度與選擇性比 GC/Q 的任何模式都高, 主要是由於它受到萃取液基質干擾少的多然而, GC/QQQ 在 MRM 模式下只能對目標化合物進行分析, 所以仍需要 GC/Q 方法和 DRS 軟體對 900 種以上的農藥和其污染物進行篩選 0

2 引言農藥檢測是一項很複雜的任務需要對各式各樣的農作物基質中幾十種甚至幾百種化合物進行檢測樣品的萃取技術, 如 QuEchERS 方法 [ 見 1-3], 其萃取液中仍然存在大量基質, 如果增加純化步驟, 在去除干擾化合物的同時, 又存在更多待檢測農藥損失的風險很多農藥的偵測極限在 10ug/kg ( 10ppb ) 或更低所以需要更可靠的分析方法進行分析 0 對於適合氣相層析儀 ( GC ) 分析的農藥, 很多實驗室採用兩種輔助技術進行篩選和確認對於濃度範圍為 5-100ppb 的農藥, 使用 GC/Q 全掃描模式和 DRS 以及 RTL 農藥及內分泌干擾物質資料庫 [ 見 4-6] 進行大範圍的篩選, 依據基質和進樣體積的不同, 大多數農藥的偵測極限為 5-100ppb 對於很多複雜基質中待測農藥的分析, 安捷倫科技 7000A GC/QQQ 要優越的多 0 本文比較了三種質譜分析技術對多種農作物中農藥殘留的分析添加和未添加樣品中的農藥用 GC/Q SIM 和全掃描加 DRS 進行分析同樣的樣品用 GC/QQQ 運用 MRM 模式對 175 種農藥進行分析這樣做可以對 GC/Q 和 GC/QQQ 分析不同農作物基質中低含量農藥的檢測情況進行比較 0 實驗樣品添加與未添加新鮮樣品萃取液由美國食品藥物管理局 ( U.S. FDA, CFSAN, College Park, MD ) 和美國農業局 ( USDA ARS, ERRC, Wyndmoor, PA ) 提供樣品透過 QuEchERS [ 見 1-3] 方法萃取並且經過活性碳純化最終的甲苯溶液含 4.5 克樣品 / 毫升 USDA 提供的樣品依照 QuEchERS 方法萃取每毫升乙睛含 1 克樣品 0 儀器實驗用 GC/Q 和 GC/QQQ 條件參數在表 1 和 2 中列出表 1. GC/Q 儀器分析條件 GC 自動進樣器進樣口載流氣體進樣壓力不分流模式進樣口參數溫度襯管進樣體積分流閥開啟時間和分流出口流量低溫不分流模式進樣口參數升溫程式襯管進樣體積分流閥開啟時間和分流出口流量烘箱升溫程式微板流路控制技術氣流控制模組 ( PCM ) PCM 壓力分析管柱連接保護管柱連接限流器連接初始管柱流量滯留時間鎖定質量篩選偵測器模式傳輸線溫度離子源溫度四極柱溫度閾值採樣速度增益因子 SIM 停留時間微量離子檢測溶劑延遲時間 Agilent 7890A 系列 Agilent 7693A 進樣器及樣品盤多重模式氦氣分析期間 psi ( 恆壓模式 ) 2psi ( 反吹時 ) 以雙錐去活化在以 ( 維持 ) 雙錐去活化, 在雙向分流器, 其中一向封閉 - 用來反吹分析管柱和保護管柱氦氣, 連接到雙向分流器分析時 4.0psi, 反吹時 60psi 以在保護管柱與雙向分流器之間去活化石英管柱進樣口與分析管柱之間使用一個接頭與保護管柱連接去活化石英管柱雙向分流器與 MSD 之間甲基陶斯松鎖定在分鐘 Agilent 5975C 系列, 分子渦輪幫浦開啟 2.5 分鐘 ( 接下頁 ) 2

3 表 1. GC/Q 儀器分析條件 ( 續 ) 反吹條件時間烘箱溫度輔助 EPC 壓力進樣口壓力分析後運行時持續 5 分鐘滯留時間鎖定三段串聯四極柱質譜儀模式傳輸線溫度溶劑延遲時間離子源溫度四極柱溫度甲基陶斯松鎖定在分鐘系列和軟體 DRS 軟體化學工作站控制與分析軟體 MRM 模式條件 MS1 解析度 MS2 解析度碰撞氣體流量氮氦資料庫搜尋軟體 Deconvolution 軟體搜尋自動質譜 Deconvolution 及辨識軟體版或更高, 與質譜資料庫一起反吹條件時間烘箱溫度輔助 EPC 壓力進樣口壓力分析後運行時持續質譜資料庫殺蟲劑及內分泌干擾物數據資料庫軟體數據擷取數據擷取軟體表 2. GC/QQQ 儀器分析條件定性分析定性分析軟體自動進樣器進樣口襯管載流氣體進樣壓力溫度進樣體積分流裝置開啟時間和分流出口流量氣體節流裝置升溫程式毛細管管柱流量技術輔助 EPC 氣體輔助 EPC 壓力分析管柱連接保護管柱連接限流器連接進樣口流速分流 / 不分流雙錐去活化氦氣系列進樣器及樣品盤分析期間 ( 恆壓模式 ) ( 反吹 ) 開以以升至以升至可清洗接頭與保護管柱氦氣, 連接至可清洗接頭分析時, 反吹時升至用於反吹分析管柱一端連接保護管柱, 另一端連接可清洗接頭去活化石英管柱一端連接進樣口, 另一端連接管柱接頭去活化石英管柱一端連接可清洗接頭另一端連接質譜儀定量分析結果與討論氣相層析儀 (GC) 裝置定量分析軟體兩個 GC 系統都使用了 Agilent J&W HP-5MS UI 層析管柱, 15m x 0.25mm x 0.25 m 並且以兩倍速度運行安捷倫科技標準農藥殘留分析方法這個方法的初始溫度為 70 對於多數 GC 溶劑不需要保護管柱但是, 1uL 的甲苯進樣量會導致層析圖譜很差, 而在管柱前安裝 2 公尺去活化的保護管柱可以使層析圖譜得到改善 0 管柱反吹對於食品基質 [ 見 4, 8-9] 分析是必要的, 因為這類樣品中通常含有高沸點化合物僅僅數次進樣就會導致這些物質殘留在管柱前端 ( 或保護管柱 ) 中, 造成訊號拖尾, 滯留時間偏移之後他們會由管柱進入離子源導致離子源必須清洗 0 安捷倫科技的毛細管流量技術透過幾段不同的毛細管流量裝置造就了反吹流程 [ 見 4, 8-9] GC/QQQ 系統用了吹掃終端接頭 ( Purged Ultimate Union ), GC/Q 系統運用了雙向分流器兩種系統中, 分析管柱都連接在毛細管流量裝置中兩系統中都用了一個短的限流器連接質譜圖 1 介紹了每種儀器的裝置 0 3

25 m, e) 雙向分流器, 其中一向密封, f) 氣流控制模組 ( PCM ) 控制氮氣清洗流量, g)80cm x 0.15mm 去活化限流器圖 1B.

4 圖 1A. 用於 scan 和 SIM 的氣相層析質譜儀 ( GC/MS ) 裝置有 a) 多重模式進樣口, b)2m x 0.25mm 去活化保護管柱, c) 管柱接頭, d) Agilent J&W HP-5MS UI 管柱, 15m x 0.25mm x 0.25 m, e) 雙向分流器, 其中一向密封, f) 氣流控制模組 ( PCM ) 控制氮氣清洗流量, g)80cm x 0.15mm 去活化限流器圖 1B. GC/QQQ 使用 MRM 分析 a) 分流不分流進樣口, b)2m x 0.25mm 去活化保護管柱, c) 管柱接頭, d) Agilent J&W HP-5MS UI 管柱, 15m x 0.25mm x 0.25 m, e) 吹掃終端接頭, f) 氦氣清洗流量, g)65cm x 0.15mm 去活化限流器 4

5 多反應監測 ( MRM ) 方法這個 MRM 方法可以對 175 種常用農藥進行分析每種化合物使用兩個轉移離子檢測, 並且最佳化了各自的碰撞電壓表種農藥轉移離子的目標離子和定性離子定量轉換定性轉換化合物名稱滯留時間 (min) 母離子子離子母離子子離子阿納寧 Akton 拉草阿特靈亞列寧草脫淨亞滅松谷速松倍尼芬 - 六氯環己烷 - 六氯環己烷 - 六氯環己烷畢芬寧克草溴磷松乙基溴磷松新殺蓋普丹加芬松順 - 可氯丹反 - 可氯丹 Chlordene, - Chlordene, - Chlordene, - - 克芬松克氯苯二氯甲氧苯四氯異苯陶斯松甲基陶斯松氯甲硫磷牛壁逃氰乃淨氰乃松賽扶寧 1 賽扶寧 2 ( 接下頁 ) 5

6 定量轉換定性轉換化合物名稱滯留時間 (min) 母離子子離子母離子子離子賽扶寧 3 賽扶寧 4 - 賽洛寧賽滅寧 1 賽滅寧 2 賽滅寧 3 賽滅寧 4 大克草脫葉磷第滅寧滅賜松 -S 甲基滅賜松 -S 得拉松二醛酯 1 二醛酯 2 大利松异氯磷除線磷益發靈 4,4'- 二氯二苯基酮二氯松 Diclobenil 大克爛地特靈克草胺大克松二硫松普得松護粒松安殺番醚安殺番安殺番安殺番硫酸鹽安特靈安特靈醛安特靈酮一品松乙丁烯氟靈愛殺松普伏松依得利 ( 接下頁 ) 6

7 定量轉換定性轉換化合物名稱滯留時間 (min) 母離子子離子母離子子離子胺磺磷芬滅松芬瑞莫樂乃松撲滅松芬普寧繁福松芬殺松芬化利 1 芬化利 2 貝殺靈護賽寧 1 護賽寧 2 Fluridone 福化利福化利福爾培 Fonophos 飛佈達環氧飛佈達 A 環氧飛佈達 B 六氯苯環酮丙基喜樂松依普同依殺松亞芬松碘硫磷福賜松靈丹馬拉松滅大松氯化甲醇, 氯化甲醇, 滅多草美文松 Mirex Nonachlor, cis- Nonachlor, trans- 樂滅草巴拉松甲基巴拉松五氯苯胺五氯苯 Pentachlorobenzonitrile 五氯苯基甲基酯 Pentachlorothioanisole ( 接下頁 ) 7

8 定量轉換定性轉換化合物名稱滯留時間 (min) 母離子子離子母離子子離子百滅寧, cis- 百滅寧, trans- Phenanthrene-d10 酚丁滅寧賽達松福瑞松裕必松益滅松乙基亞特松亞特松撲滅寧佈飛松雷蒙得毆多普拔根撲達松戊炔草胺普硫松白克松白粉松必芬松拜裕松五氯硝苯列滅寧 Simazine Sulfotep-ethyl Sulprofos Tebupirimfos 四氯硝基苯除蟲菊亞培松托福松草凈津 - 四氯苯胺殺蟲畏治滅寧治滅寧硫滅松脫克松甲基益發靈野麥畏三落松三福林磷酸三苯酯免克寧 8

9 胡蘿蔔萃取液帶有農藥殘留的胡蘿蔔萃取液透過 GC/Q 做全掃描和 SIM 檢測透過安捷倫科技新的多重模式進樣口每次進樣 5uL, 用不分流模式進樣 SIM 方式要檢測 170 多個化合物, 每次方法大約檢測 60 個農藥, 每個化合物監測 4 個離子 scan 方式自動使用 DRS 軟體及 927 個化合物 RTL 農藥及內分泌干擾物質資料庫處理 0 同樣的胡蘿蔔樣品在 7000A GC/QQQ 系統運用 MRM 按表 3 所列的參數進行檢測胡蘿蔔萃取液中 170 種農藥的檢量線已經準備好了, 共計 11 個點, 濃度從 3.33ug/kg ( ppb ) 至 6670 ug/kg 表 4 列出分析結果 0 單一四極柱的方法沒有進行定量, 所以表 4 中僅僅標示該化合物是否通過 DRS 或是手動在 SIM 數據中檢出 ( 檢出者標記 X ) 由於三段串聯四極柱方法有校正表, 所以對於每種農藥做了定量分析此定量報告是在萃取液中分析的由於樣品進行了濃縮, 濃縮倍數為 4.5:1 ( 4.5 克胡蘿蔔濃縮至 1.0mL 萃取液 ), 所以胡蘿蔔樣品的實際濃度是經過這個因子計算而降低了 0 全掃描方法運用了 DRS 軟體, 資料庫中有 927 種化合物 SIM 和 MRM 中僅僅限於 175 個目標化合物表 3 中 DRS 檢測到 fenazaquin, SIM 和 MRM 當中不包含這個農藥這也證明 GC/MS 運用 DRS 做為 GC/MS/MS 目標化合物檢測的篩選手段是必要的 0 表 4. 顯示胡蘿蔔汁中農藥殘留檢測結果, 分別由 GC/ Q 全掃描和 DRS 分析, SIM 方式擷取和 GC/QQQ 加 MRM 方式檢測 ( 其中 X 表示該化合物被檢測到 ) 殺蟲劑二氯苯五氯苯三福林除蟲菊 4,4'- 二氯苯酚陶斯松 ( 多重模式進樣口 ) 低溫不分流低溫不分流高溫分流 / 不分流進樣口無論胡蘿蔔汁濃度如何, GC/QQQ 檢測出三個濃度低於 1ppb ( ug/kg ) 的化合物, 三個濃度遠遠低於 5ppb 的化合物檢量線中最低點的濃度是 3.33ppb, 因此報告中計算出的含量是外插的最佳化的 p,p'-ddd 和 o,p'-ddt 的 MRM 轉移離子相同, 由於層析分離效果不好, 所以兩個化合物只計算總量圖 2 顯示, 在胡蘿蔔樣品全掃描數據中萃取 p,p'-dde 的定量離子 ( m/z246 ) 時, 必須先經過 DRS 才能得到好的層析圖譜 DRS ( 圖 2B ) 化學工作站積分尚可圖 2C 顯示同一樣品用 GC/Q SIM 檢測的 EIC ( m/z246 ) 圖信號雜訊比大約 10 倍於前者 0 芬殺不難看出 GC/QQQ 在分析目標化合物中的優勢在這個儀器上將胡蘿蔔汁 1uL 進樣得到很乾淨的 MRM 層析圖譜 ( 圖 2D ) 比 GC/Q SIM 5 ul 進樣 ( 信號雜訊比 375 ) 提供更好的信號雜訊比 ( 434 )( 圖 2C ) 0 a. 化合物的真實濃度是由計算值乘以濃縮倍數, 因為新鮮胡蘿蔔樣品中的含量為 4.5g/mL 果汁 b. 報告結果低於檢量線最低點 9

p,p'-dde 定量離子 ( m/z246 ) 由 SIM 方式獲得加農藥的胡蘿蔔汁 5uL 不分流進樣 D) GC/MS/MS 分析中定量與定性轉移離子 ( 分別是 246.

8 確認測出 p,p'-dde 各種基質中 GC/MS SIM 與 GC/MS/MS MRM 比較圖 3 比較了各種基質中 10ppb p,p'-dde 用 GC/MS SIM 和

10 離子比例圖 2. A) p,p'-dde 定量離子 ( m/z246 ) 由 scan 層析圖譜萃取, 加農藥的胡蘿蔔汁 5 ul 不分流進樣 B) 與 A 相同但是經過 DRS C) p,p'-dde 定量離子 ( m/z246 ) 由 SIM 方式獲得加農藥的胡蘿蔔汁 5uL 不分流進樣 D) GC/MS/MS 分析中定量與定性轉移離子 ( 分別是和與和 ), 相同樣品 1uL 不分流進樣萃取離子的 PK-PK 信號雜訊比和定量轉移離子顯示在圖中 D 中兩個轉移離子的比例為 23.8 確認測出 p,p'-dde 各種基質中 GC/MS SIM 與 GC/MS/MS MRM 比較圖 3 比較了各種基質中 10ppb p,p'-dde 用 GC/MS SIM 和 GC/ MS/MS MRM 分別檢測的結果左側是 SIM m/z246 的 EIC, 基質分別是蘋果甘藍人參柑橘和菠菜, 可以看到基質的干擾情況逐漸增加右側是 GC/MS/MS 檢測 p,p'-dde 的轉移離子的比較用於定量的轉移離子與的信號雜訊比非常大, 顯示可以在低於 ppb 的濃度下檢測 p,p'-dde 0 10

11 蘋果離子比例甘藍離子比例離子比例人蔘柑橘離子比例菠菜離子比例圖 3. 比較 5 種基質中 10ppb ( 10ug/kg ) p,p'-dde 用 GC/MS SIM 和 GC/MS/MS MRM 分別檢測的結果左側是 SIM m/z246 的 EIC, 基質干擾越來越多右側是 GC/MS/MS 檢測結果與之比較在定量轉移離子中 ( 和與和 ) p,p'-dde 的層析圖譜非常乾淨, PK-PK 信號雜訊比從 241 至 448, 進樣量只有 1uL 11

12 番茄萃取物三種技術都檢測出了番茄汁中的 1ppm 四氯異苯可是只有 GC/QQQ 檢測到 pentachlorobenzonitrile, 它是四氯異苯的代謝產物, 濃度只有 9.3ppb 圖 4 顯示 3.3ppb 至 6670ppb 的 pentachlorobenzonitrile 檢量線 0 反吹層析管柱標準方法中分析較髒的樣品需要經常更換注射襯管與 clip, 另外, 累積在注射襯管與層析管柱中的基質污染還會造成層析圖譜退化, 時間長了, 會汙染到離子源, 於是需要清洗離子源這個問題更困擾著 GC/QQQ, 因為它會很少看到基質, 導致忽略對儀器的維護, 直到離子源嚴重汙染 ( 有時甚至是第一組四極柱 ) 需要清洗的時候才會察覺 0 安捷倫科技 7000A GC/QQQ 使用與 5975C GC/MS 同樣的惰性離子源和石英鍍金四極柱可以分別加熱至 350 和 200 即使每次進樣含有高沸點基質化合物也很少需要清洗 0 防止層析圖譜退化減少離子源清洗次數最好的方法是每次分析之後反吹層析管柱, 構造如圖 1 所示所謂反吹即是在樣品分析結束之後, 用 3-5 分鐘時間把毛細管流量裝置 ( 雙向分流器或是具有可清洗的管柱接頭 ) 的壓力加大, 同時減小管柱前端壓力這個反方向的氣流在高溫下把高沸點的基質化合物從進樣口的分流出口排放出去 0 在完成這個工作時, 大約 100 次 1uL 進樣至 GC/QQQ 系統, 層析管柱和質譜沒有出現任何問題將近 300 次 GC/Q 進樣後, 層析管柱和進樣口都需要維護, 在雙向分流器的存在的情況下, 這些操作無須洩除質譜分析室的真空 0 結論安捷倫科技 7000A 三段串聯四極柱氣相層析質譜儀 ( GC/ QQQ ) 系統對於目標農藥分析是更靈敏度並且穩定的它比單一四極柱氣相層析質譜儀 ( GC/Q ) 方法受基質干擾少的多因而更容易達到當今立法在低於 ppb 濃度對於農藥殘留定量的檢測需求很多案例中 GC/QQQ 1uL 進樣比 GC/Q 5uL 進樣效果還要好然而, 還需要有比對上百個農藥的篩選方法因此, 我們推薦安捷倫科技新的多重模式進樣口進行大體積進樣在 GC/Q 全掃描模式數據分析運用 DRS 軟體及 900 餘種農藥及內分泌干擾物質資料庫透過 GC/Q 加 DRS 從 900 餘汙染物中篩選, 然後用 GC/QQQ 對少數目標化合物定量, 這二者結合是最好的分析微量農藥殘留的方法兩者都要具備反吹功能, 特別是在分析類似於食品這樣複雜基質樣品的時候 0 比例反應值濃度圖 4. A) MRM 轉移離子檢測到番茄基質中 9.3ppb pentachlorobenzonitrile B) pentachlorobenzonitrile 的檢量線, 從 3.33ppb-6670ppb, 二次線性回歸 >

13 參考文獻感謝作者感謝 Dr. Jon Wong of the U.S. Food and Drug Administration (College Park, MS, USA) 和 Dr. Steven Lehotay of the U.S. Department of Agriculture (ARS, ERRC, Wyndmoor, PA, USA) 提供大量標樣和食品基質更多訊息有關我們產品和服務的更多訊息, 請拜訪我們的網站 : 安捷倫科技對本資料中出現的錯誤, 以及由於提供或使用本資料所造成的相關損失不負承擔責任本資料中涉及的訊息說明和規格, 如有變動, 恕不另行通知台灣安捷倫科技股份有限公司, 2009 台灣印刷 2009 年 10 月 CHTW

食品中原子塵或放射能污染安全容許量標準

食品中原子塵或放射能污染安全容許量標準殘留農藥安全容許量標準中華民國 97 年 10 月 21 日衛署食字第 0970407974 號令發布中華民國 98 年 3 月 29 日衛署食字第 0980402670 號令修正中華民國 98 年 4 月 6 日衛署食字第 0980401825 號令修正中華民國 98 年 5 月 12 日衛署食字第 0980403388 號令修正中華民國 98 年 6 月 4 日衛署食字第 0980403407