TripleTOF TM 5600 在食品目标和非目标农药筛查中的应用 拥有准确质量数的高分辨 MS/MS 二级质谱图为您带来更多的未知物信息 André Schreiber 1, Christopher Borton 2 1 AB SCIEX, Concord, Ontario, Canada; 2 AB SCIEX, Golden, Colorado, USA 概述 提供高分辨率和准确质量数的 AB SCIEX TripleTOF 5600 LC/MS/MS 系统, 用于水果和蔬菜中的农药残留筛查确证, 实验表明, 其高分辨数据在进行阳性药物定性确证的同时, 提供准确的 重复性好的定量结果 ; 目标农药的筛查可通过建立保留时间和准确质量数的表格来进行 快速信息依赖采集 (IDA) MS/MS 谱可通过质谱库搜索而用于阳性毒物的进一步确证 而全扫描 MS 和 MS/MS 数据可通过进一步地挖掘, 来追溯那些非目标和意外的农药 前言 液相色谱串联质谱法 (LC- MS/MS) 是有力的分析工具, 可用于极性化合物, 半挥发性以及热稳定性等化合物的检测, 如农药, 兽药, 生物毒素以及其它食品添加剂的检测 基于三重四极杆质谱的多反应监测 (MRM) 模式可提供高选择性的和最灵敏的定量结果, 但是往往局限于目标未知污染物的筛查工作 目标化合物一般通过两对 MRM 离子对及离子比例来进行确证 潜在的假阳性和假阴性样品也可以通过 QTRAP 复合质谱的 EPI 谱图 ( 增强子离子全扫描二级谱图 ) 来提供分子离子的全扫描指纹谱图来进行进一步的确证 然而, 三重四极杆质谱往往局限于目标化合物的分析, 而现在对于溯源性和非目标化合物的分析需求日益增加, 全扫描质谱仪日趋普及 AB SCIEX TripleTOF 5600 LC/MS/MS 系统使用加速器 TOF 分析仪和 EasyMass 的外标校正系统, 可在无与伦比的速度下得到高分辨率 高质量精度和高灵敏度的全扫描质谱图, 从而得到准确性好, 重复性高的目标化合物定量结果 此外, TripleTOF 5600 LC/MS/MS 系统无与伦比的速度, 可以同时采集 20-30 信息依赖采集 (IDA) MS/MS 谱, 来进行基于 MS/MS 库搜索的化合物鉴定 配合 AB SCIEX 特有的 PeakView 和 MultiQuant 软件, 让 TripleTOF 5600 LC/MS/MS 一次 LC- MS/MS 运行, 以 UHPLC 的分析速度, 完成痕量目标和非目标化合物的筛查, 并同时得到准确的定量结果 下例中即采用的是 1700 多种农药及其代谢产物的 XIC 提取列表, 快速的 IDA 带来高分辨的准确质量二级质谱图可用
于谱图检索来帮助进一步进行未知农药的确证 全扫描 MS 数据还可以进一步挖掘, 用来进行非目标化合物的分析 准确的分子离子质量数 同位素比例和检测到的碎片离子准确质量数等各种信息都可用于未知化合物的结构解析 本文介绍了使用创新的 AB SCIEX TripleTOF 5600 系统, 进行有食品中目标污染物的筛查确证和定量应用, 并讨论了通过对数据溯源处理分析来进行非目标化合物的发现和确证 实验方法 样品前处理方法 : 不同的水果和蔬菜样品经过一改良的 QuEChERS 方法, 并通过水流动相进行 10 倍稀释, 优化色谱峰形状的同时, 尽量减少离子抑制效果 岛津 UFLC XR 液相系统, 使用 Restek Ultra II Aqueous C18 2.2μm (100x2.1mm) 色谱柱, 甲酸铵水和甲醇缓冲液 流速 :0.5mL/min 15 分钟的运行时间 进样量为 10μL AB SCIEX TripleTOF 5600 系统是用 Turbo V 源和电喷雾 (ESI) 源 EasyMass 自动外标校正系统 IDA 方法包括 100 毫秒的 TOF- MS 调查扫描以及 25 毫秒积累时间内高达 30 个独立的 TOF- MS/MS 扫描 ; 这种情况下依然可以保证每个 LC 色谱峰拥有足够多的数据点, 从而获得良好的重现性和准确的定量结果 使用量 (CE) 35 V± 15 V(CES) 的碰撞能量了 PeakView 和 MultiQuant 软件 图 1. 不同扫描速度下的二级质谱图, 在确保准确质量数 ~1ppm 的同时, 全质量范围内都可达到最好的分辨率
结果与讨论 AB SCIEX TripleTOF 5600 系统使用加速 TOF 分析器, 可提供高达 4 万的分辨率, 根据化合物质量而不同, 以及在最快的采集速度下, 在 MS 和 MS/MS 模式中都可保持在 1 ppm 以下稳定的质量准确度 图 1 显示的是在不同扫描速度下 (1 和 100 Hz), 比较 315 的 MS/MS 二级质谱图中 315Da 和 86Da 的 MS/MS 分辨率 结果表明, 在确保准确质量数 ~1ppm 以内的同时, 全质量范围内包括 315Da 和 86Da, 在不同扫描速度下 (1s, 100ms,10ms), 均可达到最好的分辨率 不同的水果和蔬菜样本, 使用 QuEChERS 进行前处理后, 稀释 10 倍, 尽量减少可能基质效益, 如离子抑制或增强效益, 用 TripleTOF 5600 进行分析 IDA 方法包括 100 毫秒的 TOF-MS 调查扫描以及 25 毫秒积累时间内高达 30 个独立的 TOF- MS/MS 扫描 ; 这种情况下依然可以保证每个 LC 色谱峰拥有足够多的数据点, 从而获得良好的重现性和准确的定量结果 图 2 是其中两个农药的标准曲线和重复性统计数据 实验表明, 该方法的灵敏度, 线性以及重现性都能轻松满足多农残筛查的法规要求 所选蔬菜样本同时也在 QTRAP 5500 系统运用智能 MRM 算法进行有目标化合物 MRM 的筛查,QTRAP 5500 系统这一高端三重四极杆质谱以超高的灵敏度而闻名, 食品样品中的农药浓度检出限可低至 1μg/kg, 而且是在稀释 10 倍的情况下, 即样品溶液检测浓度为 0.1ppb 图 3 介绍的是在黄瓜和菠菜提取物中检测到的嘧菌环胺和噻菌灵信噪比 (S/N) 的比较 结果表明, 这两种仪器检测得到的信噪比 (S/N) 无明显差异 然而, 将这两种分析仪器的灵敏度进行直接比较是不科学的, 因为这两种仪器的选择性基理完全不同 全扫描 MS 的灵敏度都完全基于分子离子数基础上的, 高分辨率用于消除基质干扰 ; 而在 MRM 模式下, 选择性通过三重四极杆 Q1 和 Q3 的双重质量 过滤, 另外也取决于检测到目标分析物的碎片裂解效率 例如, 嘧菌环胺, 分子离子峰很强, 因而全扫描灵敏度就更高, 而相对而言, 噻菌灵就更容易裂解, 因而 MRM 模式下灵敏度更高 图 2. 两个农药噻菌灵和嘧菌环胺不同浓度的校正曲线 (0.05 到 50 ppb) 和统计结果 (n=3) 图 3. 水果提取物中检测到的农药信噪比 (S/N) 比较 : 使用 AB SCIEX TripleTOF 5600 系统 (100 ms 积累时间 ) vs. QTRAP 5500 系统上使用智能 MRM TM 优化 MRM 时间 ; 实验表明, 差异来源于目标化合物的裂解效率
使用在线的农药数据库生成一个食品中常见农药的筛查列表, 含近 1700 种农药的准确分子量, 同位素比例等相关信息 图 4,5 和 6 中显示的是在 PeakView 软件中使用 XIC 管理者软件处理数据的结果 ; 提取离子色谱 (XIC) 可跟用户定义的阈值比较, 自动生成每个目标分析物的提取色谱图 XIC 超出阈值的农药在结果列表中被突出显示出来, 相应的分子离子同位素比例比对,MS/MS 二级质谱的谱库检索都可用于检出农药的进一步确证 ; 全扫描 MS 数据意味着可以溯源性地对原始数据进行非目标化合物的挖掘 举例来讲, 图 7 中的红辣椒样本被检测出 12 种阳性农药残留 : 甲萘威 氯噻硝基呱 乐果 吡虫啉 甲胺磷 甲霜灵 腈菌唑 氧化乐果 霜霉威 多杀菌素 A 多杀菌素 D 和噻虫嗪 其中 6 种农残通过 GCxGC- 飞行时间质谱进行了确证 同时使用正交技术还发现其它 6 种农药, 其中包括乙酰甲胺磷, 这是在原先的 LC- MS/MS 筛查中没有发现的 用 XIC 管理者软件重新对这个红辣椒样本数据进行是否含有乙酰甲胺磷的筛查分析, 通过准确分子离子质量数 ( 误差 0.1ppm) 确证果然含有乙酰甲胺磷, 同时 MS/MS 二级质谱图中特征性离子也支持这一结论 ; 图 4:PeakView 中的 XIC 的管理者软件对覆盆子数据样本数据进行分析, 通过准确质量数 MS/MS 二级质谱信息发现确认了样品中含有嘧菌酯 ( 和嘧菌环胺, 质谱图未显示 ), 同时得到嘧菌酯的定量结果为 44ppb 图 5:PeakView 中的 XIC 的管理者软件对葡萄样本数据进行分析, 通过准确质量数 MS/MS 二级质谱信息发现确认了样品中含有农药腈菌唑 ( 异菌脲 嘧霉胺和多杀菌素 A 和 D, 质谱图未显示 ), 同时得到腈菌唑的定量结果为 167ppb 图 6:PeakView 中的 XIC 的管理者软件对梨样本数据进行分析, 通过准确质量数 MS/MS 二级质谱信息发现确认了样品中含有农药啶酰菌胺 ( 吡唑醚菌酯 多杀菌素 A 和 D, 肟菌酯质谱图未显示 ), 同时得到啶酰菌胺的定量结果为 166ppb
图 6: 红辣椒样本先经过 GCxGC-TOF 农药筛查后,TripleTOF 5600 LC/MS/MS 系统通过准确质量数和 MS/MS 信息进一步对乙酰甲胺磷进行了阳性确证结论质谱 MS/MS 此外, 获得的 MS 和 MS/MS 数据可以用于追溯标识意外和非目标的食物残渣 本文中, 创新的 AB SCIEX TripleTOF 5600 LC/MS/MS 系统被用来筛查 定量和鉴定食品提取物中的农药残留 高灵敏度 高分辨率和加速 TOF 分析器无与伦比的扫描速度使得 TripleTOF 5600 跟 UHPLC 的快速分离能完美契合的同时, 依然保证在法定最低残留限量检测水平上的定量准确性和可重现性 对提取物进行稀释是尽可能地降低基体效应 拥有准确分子量的 MS/MS 谱图, 可通过现有的 LC- MS/MS 农药谱库进行检索, 进一步增强对分析物的确证 另外, 同时得到的拥有准确分子量的全扫描 MS 及 MS/MS 数据, 可进行深度挖掘, 用来发现一些非目标未知污染物以及其它一些意料之外的污染物 针对现有农药对确认身份的量化分析物的液相色谱 - 质谱 / 质谱库检索了准确 致谢 作者感谢 Julie Kowalski 和 Jack Cochran 提供 QuEChERS 提取物样品和 GCxGC- 飞行时间质谱分析 ; References 1. M. Anastassiades, et al. J. AOAC Int. 86 (2003) 412-431 2. EN 15662:2007: (2007) 3.www.alanwood.net/pesticides/ 4. R. Wittrig et al.: Pesticide Residue Monitoring: A Comprehensive Approach Using LC-MS/MS and GC-MS Pittcon (March 2010) Orlando, FL (USA) For Research Use Only. Not for use in diagnostic procedures. 2011 AB SCIEX. The trademarks mentioned herein are the property of AB Sciex Pte. Ltd. or their respective owners. AB SCIEX is being used under license. Publication number: 3550111-01