主要内容 一 质谱的基础知识 二 LCMS 在日常例行检测中的应用及其检测结果与液相 气相色谱结果的比较 三 LCMS 在食用菌中的应用 四 LCMS 在土壤中的应用

LCMS 在食品及土壤中的应用 农业部农产品质量安全监督检验测试中心 ( 青岛 ) 于彦彬 214 年 4 月 28 日

主要内容 一 质谱的基础知识 二 LCMS 在日常例行检测中的应用及其检测结果与液相 气相色谱结果的比较 三 LCMS 在食用菌中的应用 四 LCMS 在土壤中的应用

质谱的基础知识

前言 质谱的特点 样品必须离子化 : 离子化的化合物才能被移动, 控制和质量分析 必须具有一定的真空 : 离子飞行的平均自由程需最大化, 理论上, 真空度越高越好 必须测量离子的质量数 : 质荷比 (m/z).

离子源 离子源 : 离子生成的部件 常见的离子源有电喷雾离子源 (ESI), 大气压化学电离源 (APCI), 大气压光致电离源 (APPI) 和复合源 (MM) LCMS 中的离子源都是在大气压下工作的离子源 电喷雾 ( ESI): 电离过程是由电场产生带电液滴, 然后通过离子蒸发生成待分析离子 雾化通常通过气动辅助 电喷雾技术最适合容易带电的化合物或极性化合物, 可广泛用于分析蛋白质 多肽, 也可用于带单个电荷的小分子化合物的分析

质谱常用术语 分子离子 : 自由基离子 M + 很活泼, 易碎裂而产生广义的碎片离子 准分子离子 : 由软电离技术产生的质子或其它阳离子加合离子以及去质子化或其它阴离子加合离子 碎片离子 : 电离后具有过剩内能的分子离子能以多种方式裂解生成碎片离子 奇电子离子 (OE) 偶电子离子 (EE):OE 含未配对离子, 有较高的反应 ( 碎裂 ) 活性, 易生成碎片离子 多电荷离子 同位素离子 LCMS 的谱图中常见准分子离子 ( 偶电子离子 ), 同位素离子, 碎片离子, 有时候看到多电荷离子

QQQ 调谐 调谐的目的 : 为获得高品质 准确的质谱图 ; 以得到好的灵敏度, 合适的质谱分辨率和准确的质量测定,QQQ 必须进行优化和校正 QQQ 调谐优化的参数 :QQQ 有两套参数 一套参数与离子形成有关, 比如离子源的参数, 这些参数在采集方法中设置 而调谐控制的是离子传输 质量过滤和检测有关的另一套参数 这些参数控制 skimmer, 八极杆, 透镜, 四极质量过滤器和检测器

电喷雾 - 离子对的形成 电离影响因素和溶液化学 对正离子检测, 由于离子对的形成, 使溶液或气相中的离子中和! [M+H] + +A - =[M+H+A] A= 甲酸盐, 乙酸盐有利于带电物质 A=B,S,P 有利于中性产物 离子对强度 : B,S,P> 三氟乙酸 > 乙酸盐 > 甲酸盐 B,S,P= 硼酸盐, 硫酸盐, 磷酸盐 LC 常用到的磷酸和磷酸盐, 由于会形成强离子对, 不利于 LCMS 分析 三氟乙酸也是属于能形成强离子对的化合物, 也不建议使用

电离影响因素和溶液化学 电喷雾 - 离子对的形成 对负离子检测, 由于离子对的形成, 使溶液或气相中的离子中和! [M-H] - +C + =[M-H+C] C=NH4 + 有利于带电物质 C=Na,K,Li 有利于中性产物 碱金属盐也会形成离子对, 抑制离子的形成, 在 LCMS 分析中也不建议使用 另 : 质子亲和力更强的化合物, 比如三乙胺, 可能会竞争其他离子上的氢质子, 造成目标离子的响应下降, 不建议使用

离子模式选择 正离子 ES 模式 : 适合于碱性样品, 有杂原子, 可接受质子 酸性流动相 负离子 ES 模式 : 适合于酸性样品, 含强负电子基团, 有杂原子, 可失去质子 中性偏碱性流动相 可正可负 : 比较灵敏度

QQQ 扫描方式 Scan 全扫描 SIM 选择离子监测 Daughter(product)ion scan 子离子扫描 Parent(precursor)ion scan 母离子扫描 MRM(Multiple Reaction Monitoring) 多反应监测 Neutral loss scan 中性丢失扫描

开发定量方法的程序 子离子定量 1 全扫描 Scan, 确认得到化合物离子质量数 2 全扫描 Scan 或 SIM, 优化毛细管出口电压 (fragmentor), 保证母离子的传输效率 3 子离子扫描 Daughter(product)ion scan ( 可使用已优化好的 fragmentor ), 选择定量离子, 优化碰撞能量 (collision energy), 得到优化子离子的响应 4 多反应监测定量, 使用已优化好的 fragmentor 和 collision energy

LCMS 在日常例行检测中的应用及其 检测结果与液相 气相色谱结果 的比较

主要仪器及流动相 646 Triple Quad LC/MS( 安捷伦 ) 12 液相色谱仪 色谱柱 :XDB-C18 4.6 5 mm 1.8μm 流动相 :A 纯水, B 甲醇, 纯水和甲醇中均含.1% 的甲酸和 5mmol/L 的甲酸铵 进样量为 5μL, 柱温 4

Time(min). 1. 3. 8. 16. 22. 25. 27. 液相色谱条件 B% 1. 1. 2. 5. 8. 95. 95. 1. 流速 (ml/min).4.4.4.4.4.4.4.4

质谱源参数 Gas Temp :285 Gas flow:1l/min Nebulizer :25 psi Sheath Gas Temp: 3 Sheath Gas flow: 7 L/min

氨基甲酸酯多菌灵等 26 种化合物的质谱条件 57 57 2 1 28 22.1-145.1 22.1-127.1 甲萘威 75 75 2 7 2 222.2-165.1 222.2-123 克百威 67 67 25 4 4 116.1-89.1 116.1-7.2 涕灭威 66 66 25 8 5 238.1-163 238.1-181 3- 羟基克百威 55 55 25 3 5 163.1-88.1 163.1-16 灭多威 7 7 2 11 3 223.1-86.1 223.1-148.1 涕灭威砜 7 7 2 9 2 27.1-89.1 27.1-132.1 涕灭威亚砜裂解电压 (V) 毛细管电压 (V) 喷嘴电压 (V) CE MRM transition 化合物

氨基甲酸酯多菌灵等 26 种化合物的质谱条件 136 136 2 17 33 388.2-31.1 388.2-165.1 烯酰吗啉 12 12 2 9 25 44.1-371.9 44.1-344 嘧菌酯 1 1 25 15 23 192.1-16.1 192.1-132 多菌灵 95 95 25 12 15 223.1-126 223.1-56.1 啶虫脒 9 9 25 18 14 256.1-29 256.1-175.1 吡虫啉 84 84 25 5 17 292.1-211 292.1-181 噻虫嗪裂解电压 (V) 毛细管电压 (V) 喷嘴电压 (V) CE MRM transition 化合物

氨基甲酸酯多菌灵等 26 种化合物的质谱条件 9 9 2 15 15 2.2-17.1 2.2-82.1 嘧霉胺 83 83 35 9 33 39-155.9 39-138.9 灭幼脲 84 84 35 13 37 311-157.9 311-14.9 除虫脲 9 9 35 5 25 376.1-38 376.1-7.1 咪鲜胺 9 9 35 23 12 46.2-337.1 46.2-251 苯醚甲环唑 15 15 35 13 33 437-367.9 437-254.9 氟虫腈裂解电压 (V) 毛细管电压 (V) 喷嘴电压 (V) CE MRM transition 化合物

氨基甲酸酯多菌灵等 26 种化合物的质谱条件 7 7 35 8 35 299.1-129 299.1-97 辛硫磷 14 14 45 7 19 89.5-567.4 89.5-35.3 阿维菌素 76 76 45 5 13 282.2-212 282.2-194 二甲戊乐灵 1 1 45 17 14 365.2-39.2 365.2-147.2 哒螨灵 14 14 45 17 17 54-382.9 54-158. 氟啶脲 19 19 45 4 9 886.5-158 886.5-82.1 甲氨基阿维菌素苯甲酸盐裂解电压 (V) 毛细管电压 (V) 喷嘴电压 (V) CE MRM transition 化合物

样品处理方法 按 NY/T 761-28 方法, 准确称取 3.g 加工好的样品放入 1mL 高型烧杯中, 加入 6.mL 乙腈, 高速匀浆 2min 后过滤, 滤液收集到装有 8g~9g 氯化钠的 1mL 具塞量筒中, 收集滤液 6mL~7mL, 盖上塞子, 剧烈振荡 1min, 静置 3min, 乙腈相和水相分层 分取 1.mL, 加入 1.mL 纯水, 混匀, 过.22µm 滤膜

氨基酸酸酯多菌灵等 26 种农药的 MRM 质谱图

LCMS 检测结果与液相 色谱检测结果的比较 4.91.92 1.88 1.8 多菌灵嘧霉胺叶用莴苣.9.9.15.86 3- 羟基克百威克百威辣椒.12.24.16.93.6 2.26.4.81.55.53.15 1.33 3- 羟基克百威克百威嘧霉胺氟虫腈苯醚甲环唑啶虫脒长豇豆 1.42 1.39 嘧霉胺草莓.13 1.4.135 1.35 啶虫脒嘧霉胺草莓 GC mg/kg HPLC mg/kg LC/MS mg/kg 农药名称样品名称

LCMS 检测结果与液相 色谱检测结果的比较.4.15 氟虫腈长豇豆.42.8.16.27.94.93 吡虫啉啶虫脒多菌灵香芹菜.4.36 阿维菌素芹菜.19.15.23.19 3- 羟基克百威克百威菜心.8.14.7.6.23.15 3- 羟基克百威克百威啶虫脒辣椒.9.2.47.7.24.78 3- 羟基克百威克百威异丙威辣椒.33.38 多菌灵芹菜 GC mg/kg HPLC mg/kg LC/MS mg/kg 农药名称样品名称

LCMS 在食用菌中的应用

色谱柱及流动相 色谱柱 :SunShell C18 1mm 2.1mm,2.6 μm 流动相 :A 纯水, B 甲醇, 纯水和甲醇中均含.15% 的氨水 进样量为 5μL, 柱温 4

质谱源参数 Gas Temp :325 Gas flow:1l/min Nebulizer :3 psi Sheath Gas Temp:35 Sheath Gas flow: 1 L/min

液相色谱条件 Time(min). 2. 5. 1. 2. 26. B% 15. 15. 24. 6. 85. 15. 流速 (ml/min).3.3.3.3.3.3

多菌灵等 22 种化合物的质谱条件 化合物 MRM transition CE 喷嘴电压 (V) 毛细管电压 (V) 裂解电压 (V) 2- 氨基 134.1 17.1 33 2 7 苯并咪唑 134.1 92.1 2 7 多菌灵 192.1 16.1 15 2 1 192.1 132. 23 1 噻菌灵 22.1 175. 25 2 122 22.1 131.1 37 122 吡虫啉 256.1 29 18 2 9 256.1 175.1 14 9 啶虫脒 223.1 126 12 2 95 223.1 56.1 15 95 甲基硫菌灵 343.1 311 6 2 93 343.1 151.1 14 93 嘧霉胺 2.2 17.1 15 2 9 2.2 82.1 15 9

多菌灵等 22 种化合物的质谱条件 44 44 3 1 9 314.2 267. 314.2 222.1 醚菌酯 14 14 25 3 18 18 435. 33. 435. 25. 氟虫腈 9 9 3 25 2 337.2 125.1 337.2 91.2 腈苯唑 125 125 3 3 25 292.1 124.9 292.1 7. 烯效唑 1 1 3 25 2 331.1 268.2 331.1 259.1 氯苯嘧啶醇 11 11 2 4 18 294. 124.9 294. 7 多效唑 8 8 2 4 2 28.3 22.1 28.3 192.2 甲霜灵裂解电压 (V) 毛细管电压 (V) 喷嘴电压 (V) CE MRM transition 化合物

多菌灵等 22 种化合物的质谱条件 92 92 3 5 13 368.2 231. 368.2 174.9 克螨特 1 1 3 14 1 365.2 39.2 365.2 147.2 哒螨灵 1 1 3 6 6 312.3 238.1 312.3 162.1 丁草胺 9 9 3 23 12 46.2 337.1 46.2 251. 苯醚甲环唑 13 13 3 3 25 325.9 158.8 325.9 7. 烯唑醇 9 9 3 5 25 376.1 38. 376.1 7.1 咪鲜胺 95 95 3 2 3 342.2 187. 342.2 159. 丙环唑 12 12 3 4 2 38.1 124.9 38.1 7. 戊唑醇裂解电压 (V) 毛细管电压 (V) 喷嘴电压 (V) CE MRM transition 化合物

样品处理方法 准确称取 2. g 加工好的匀浆样品放入 1mL 烧杯中, 加 5.mL 乙腈, 在分散机中匀浆 2 min 后过滤, 滤液全部过滤到装有 5 ~7 g 氯化钠的 1mL 具塞量筒中, 收集滤液 4~5mL, 盖上塞子, 振荡萃取 2 min, 在室温下静置 2 min, 待乙腈相和水相分层 准确吸取 1.mL 乙腈提取液, 置入 5mL 烧杯中, 将烧杯放在 75 的水浴上加热, 蒸发近干

样品的净化 在 5mL 烧杯中分别加入含 1% 丙酮的正己烷混合溶液 2.5mL 和 1% 甲醇的二氯甲烷混合溶液 2.5mL 溶解样品, 然后将混合溶液转移到预先用 5mL 含 1% 丙酮的正己烷混合溶液和 5mL 含 1% 甲醇的二氯甲烷混合溶液活化的 NH2-SPE 柱中净化, 待混合溶液到达 NH2- SPE 柱上层吸附剂时, 再分别加入含 1% 丙酮的正己烷混合溶液 2.5mL 和含 1% 甲醇的二氯甲烷混合溶液 2.5mL 于烧杯中洗涤样品, 并加到 NH2- SPE 柱中洗脱, 再重复二次, 收集所有洗脱液 将洗脱液在旋转蒸发仪上减压浓缩至 2mL 左右, 浓缩温度 47 然后用氮气流吹干, 加入 3.mL 甲醇溶解样品后, 再加入纯水 2.mL 混匀, 以.22μm 针式过滤头过滤, 滤液供分析用

标准物质的总离子色谱图

香菇加标样品的总离子色谱图

22 种农药残留化合物在 SunShell C18 柱上的分析性能参数.41.9997 Y=227.99X+21.46.4~4 15.35 嘧霉胺.16.9994 Y=4888.4X+56.25.2~1 12.861 甲基硫菌灵.6.9985 Y=4946.13X+15.49.5~1 9.591 啶虫脒.1.9993 Y=2615.62X+93.5.5~1 7.782 吡虫啉.18.9996 Y=8723.82X+217.51.5~18 9.868 噻菌灵.13.9995 Y=21969.66X+655.5.5~1 7.47 多菌灵.12.9976 Y=2611.25X+133.15.1~2 2.166 2- 氨基苯并咪唑仪器检出限 (µg/l) 相关系数回归方程线性范围 (µg/l) 平均保留时间 tr(min) 化合物

22 种农药残留化合物在 SunShell C18 柱上的分析性能参数.2.9967 Y=264.93X+226.61.1~2 17.929 醚菌酯.23.9989 Y=479.21X+26.88.4~2 17.565 氟虫腈.53.9997 Y=114.53X+5.52.5~1 17.154 腈苯唑.67.992 Y=3114.22X+31.29.1~1 17.24 烯效唑.14.9934 Y=966.21X+73.32.5~1 16.676 氯苯嘧啶醇.13.9895 Y=5567.9X+382.3.5~1 15.834 多效唑.11.9955 Y=468.54X+386.23.1~2 14.298 甲霜灵仪器检出限 (µg/l) 相关系数回归方程线性范围 (µg/l) 平均保留时间 tr(min) 化合物

22 种农药残留化合物在 SunShell C18 柱上的分析性能参数.68.999 Y=6928.79X+1145.47.1~2 22.464 克螨特.13.9984 Y=749.97X+492.33.5~1 23.628 哒螨灵.31.9997 Y=1991.6X+136.47.4~2 21.212 丁草胺.84.999 Y=1341.56X+242.53.1~2 19.392 苯醚甲环唑.16.9978 Y=1754.X+13.57.2~1 18.66 烯唑醇.1.9991 Y=8155.82X+539.3.5~1 18.627 咪鲜胺.32.9988 Y=2378.25X+135.14. 5~1 18.264 丙环唑.14.9874 Y=4236.69X+437.91.5~1 17.972 戊唑醇仪器检出限 (µg/l) 相关系数回归方程线性范围 (µg/l) 平均保留时间 tr(min) 化合物

LCMS 在土壤中的应用

色谱柱及流动相 色谱柱 :SunShell C18 1mm 2.1mm,2.6 μm 流动相 :A 纯水, B 甲醇, 纯水和甲醇中均含.15% 的甲酸 进样量为 5μL, 柱温 4

质谱源参数 Gas Temp :275 Gas flow:7l/min Nebulizer :2 psi Sheath Gas Temp:33 Sheath Gas flow: 9 L/min

液相色谱条件 Time(min). 2. 3. 8. 23. 24. B% 1. 1. 3. 45. 8. 1. 流速 (ml/min).3.3.3.3.3.3

9 种苯氧羧酸类除草剂的质谱条件 化合物 MRM transition CE 喷嘴电压 (V) 毛细管电压 (V) 裂解电压 (V) 麦草畏 219. 174.9 1 4 55 219. 144.8 1 55 2,4- 二氯 218.9 16.9 5 3 35 7 苯氧乙酸 2,4-D 218.9 124.8 22 7 2- 甲基 -4- 氯苯氧乙酸 MCPA 199. 141. 199. 14.6 1 25 3 35 8 8 2,4- 二氯 233. 16.8 5 6 35 72 苯氧丙酸 Dichloroprop 233. 124.8 25 72 2-(4 氯苯氧基 -2- 甲基 ) 丙酸 (MCPP) 213. 14.9 213. 14.7 5 25 6 35 76 76

9 种苯氧羧酸类除草剂的质谱条件 化合物 MRM transition CE 喷嘴电压 (V) 毛细管电压 (V) 裂解电压 (V) 2,4,5- 三氯苯氧乙酸 2,4,5-T 252.9 194.8 252.9 158.8 5 25 6 35 7 7 2,4- 二氯苯氧丁酸 2,4-DB 247. 16.9 247. 124.9 1 22 6 35 66 66 2- 甲基 -4- 氯苯氧丁酸 MCPB 227.1 14.9 227.1 14.8 1 25 6 35 62 62 2,4,5- 三氯苯氧丙酸 2,4,5-TP 266.9 194.8 266.9 158.9 2 22 6 35 9 9

样品处理方法 准确称取土壤样品 5. g 放入 25mL 锥形烧瓶中, 加 15.mL 蒸馏水, 再每次加 3.mL 含 1.5% 甲酸的乙腈, 在超声波清洗器上超声提取 2min, 共二次, 滤液过滤到装有 4 g 氯化钠的 1mL 具塞量筒中, 收集滤液 6mL 左右, 盖上塞子, 振荡萃取 2 min, 在室温下静置 3 min, 待乙腈相和水相分层 准确吸取 1.mL 乙腈提取液, 置入 5mL 烧杯中, 将烧杯放在 75 的水浴上加热, 蒸发近干

样品的净化 在 5mL 烧杯中加入含 5% 甲醇和 2.% 甲酸的二氯甲烷混合溶液 2.5mL 溶解样品, 然后将混合溶液转移到预先用 5mL 含 5% 甲醇和 2.% 甲酸的二氯甲烷混合溶液活化的 NH2-SPE 柱中净化, 待混合溶液到达 NH2-SPE 柱上层吸附剂时, 再加入含 5% 甲醇和 2.% 甲酸的二氯甲烷混合溶液 5.mL 于烧杯中洗涤样品, 并加到 NH2-SPE 柱中洗脱, 重复三次, 收集所有洗脱液 将洗脱液在旋转蒸发仪上浓缩至 2mL 左右, 浓缩温度 54 然后用氮气流吹干, 加入 1.mL 甲醇溶解样品后, 再加入纯水 1.5mL 混匀, 以.22μm 针式过滤头过滤, 滤液供分析用

标准物质的 MRM 色谱图

加标土壤样品的 MRM 色谱图

9 种苯氧羧酸类除草剂在 SunShell C18 柱上的分析性能参数 化合物 麦草畏 平均 保留 时间 tr(min) 11.668 线性范围 (µg/l) 2.~25 回归方程 Y=334.397X+248.217 相关 系数.9972 仪器 检出限 (µg/l).44 2,4- 二氯 苯氧乙酸 2,4-D 14.477 2.~25 Y=1183.471X+565.322.9971.43 2- 甲基 -4- 氯苯氧乙酸 MCPA 14.993 2.~25 Y=26.5X+565.53.9972.17 2,4- 二氯 苯氧丙酸 Dichloroprop 16.783 2.~25 Y=6.457X+351.81.9929.48 2-(4 氯苯氧基 -2-17.28 甲基 ) 丙酸 (MCPP) 2.~25 Y=1984.791X+22.959.996.14

9 种苯氧羧酸类除草剂在 SunShell C18 柱上的分析性能参数 化合物 平均 保留 时间 tr(min) 线性范围 (µg/l) 回归方程 相关 系数 仪器 检出限 (µg/l) 2,4,5- 三氯苯氧乙酸 17.322 2.~25 Y=113.964X+46.852.9935.24 2,4,5-T 2,4- 二氯苯氧丁酸 18.85 2.~25 Y=624.486X+322.242.9967.24 2,4-DB 2- 甲基 -4- 氯苯氧丁酸 MCPB 18.294 2.~25 Y=426.594X+318.386.9957.38 2,4,5- 三氯苯氧丙酸 19.393 2.~25 Y=138.888X+35.845.9937.21 2,4,5-TP

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