质谱在食品安全检测中的应用课件

色谱质谱技术在食品安全检测中的应用 报告人 陈意光单位 广州市质量监督检测研究院 食品安全检测中需要面对的重要挑战 对低含量的未知化合物进行筛选检测实现对数百种有害物质的同时筛选和定量检测 色谱质谱因为具有强大的多维分离分析能力及高灵敏度 成为解决低含量未知物检测和多化合物同时检测的首选仪器 U HPLC Qtof在未知物筛选中的应用 Quantification confirmationandscreeningcapabilityofUHPLCcoupledtotriplequadrupoleandhybridquadrupoletimeofflightmassspectrometryinpesticideresidueanalysis SusanaGrimalt etal JournalofMassspectrometry 2010 45 4 421 436 Identificationofpesticidetransformationproductsinfoodbyliquidchromatography Time ofFlightMassSpectrometryvia FragmentationDegradation Relationships JuanF Garcia Reyes etal AnalyticalChemistry 2007 79 307 321 Accurate MassDatabasesforcomprehensivescreeningofpesticideresiduesinfoodbyfastliquidchromatographytime of flightmassspectrometry MilagrosMezcua etal AnalyticalChemistry 2009 81 913 929 Gas QqQ HPLC QqQ在多农药残留筛选和定量检测的应用 Multiresiduemethodfortheanalysisofmorethan140pesticideresiduesinfruitsandvegetablesbygaschomatographycoupledtotriplequadrupolemassspectrometry JoseLuisFernandezMoreno etal JournalofMassSpectrometry 2008 43 1235 1254 Screeningandconfirmationof100pesticidesinfoodsamplesbyliquidchromatographytandemmassspectrometryImmaFerrer etal RapidCommunicationinMassSpectrometry 2007 21 3869 3882 Quantification confirmationandscreeningcapabilityofUHPLCcoupledtotriplequadrupoleandhybridquadrupoletimeofflightmassspectrometryinpesticideresidueanalysis UHPLC QqQ UHPLC Qtof与UHPLC tof在农药残留的扫描 确证 定量能力的比较 仪器条件设置 两种仪器的离子源参数 Desolvationgasflow 600L hConegasflow 50L hDesolvationtemperature 350 Sourcetemperature 120 Capillaryvoltage 3 5kV positivemode 色谱条件 UPLCBEHC18 50mm 2 1mm 1 7 m 0 3mL min甲醇比例0 0min10 1 0min10 2 0min60 3 0min90 6 0min90 6 1min10 8 0min10 样品处理 10g粉碎后的样品用80 的甲醇25mL提取 提取液滤纸过滤后定容到50mL 取1mL用滤膜过滤后直接上机测试定量实验 采用基质加标曲线 外标法定量 相关系数大于0 99回收率 考察0 01mg kg 0 05mg kg 0 1mg kg三个水平 回收率在70 110 标准偏差低于20 LOD 最低浓度下的 可确证的 S N 3计算值 对于tof和q tof nw xic选择 10mDa确证参数 依据2002 657 EC IPs进行比较 考察可以确证的检出限 扫描 采用Tofnw XICs 粗筛选择 10mDa 选择色谱质谱峰峰宽10s 峰宽 峰高 5 三种质谱所选用的定量离子及各个化合物的仪器检测限 QqQ拥有四个数量级以上的线性范围 Q tof和tof只能达到三个数量级 QqQ的标准溶液LOD可以达到0 01ppb tof和q tof分别只能达到0 25ppb和2 5ppb 在基质加标溶液中 QqQ同样显示更好的定量效果 可以在10ppb的加标浓度中实现达标的回收率 QqQ受基质效应的影响较少也较小 其中胡椒基质和橙皮基质显示较强的基质抑制效应 Tof更容易受到基质的影响 当基质影响较大时 tof可以通过提高离子扫描的精密度来解决问题 定量能力的比较 胡椒基质中的噻嗪酮10ppb 图二 图一 图三 三种质量分析器对十一种农药的确证能力比较 三种质量分析器对十一种农药的确证能力比较 QqQ可以对大多数化合在1 2ppb的浓度下 有稳定的确证能力 IPs约为9 Tof对化合物的确证能力有赖于化合物在离子源的裂解能力 如果化合物在离子源能够有较好的裂解 则对该化合物有足够的确证能力 反之 则可能很弱 Q tof既能够得到化合物的精确分子量 又可以对化合物进行轰击裂解 其确证能力是最强的 但是由于其弱的离子检测能力 在化合物的浓度低时 其确证能力就不如QqQ 一般Q tof可确证的最低浓度比QqQ高一个数量级 对44个蔬果样品进行检测 发现其中9个阳性样品 葡萄中的噻螨酮 浓度25ppb 胡椒中的Imidachlorprid 浓度300ppb 运用Tof的数据库对44个样品中含有的农药残留进行扫描 共扫描得到超过100种农残 柠檬中含有的多菌灵 Tof扫描能力的应用 图一 图二 葡萄中的茚虫威 图一 图二 图三 Tof扫描的缺陷 在不同的保留时间都出现了 丙线磷 虽然他的可能性最大但是由于缺乏碎片离子 仍然难以确定 结论 Identificationofpesticidetransformationproductsinfoodbyliquidchromatography Time ofFlightMassSpectrometryvia FragmentationDegradation Relationships 运用Tof Ms对农残的转化产物进行分析的方法学 实验概要 样品处理QuEChERs 试验了25个样品 RapidFruit Vegetable SkinExtraction 试验了30个样品 ZorbaxEclipseXDB C8色谱柱 0 1 的甲酸水和乙腈作为流动相 针对在样品中发现的马拉硫磷和双甲咪及其降解产物进行讨论 梨提取物中发现双甲咪 双甲脒的色谱峰 图一 图二 以化合物在离子源的裂解碎片为指导寻找化合物的降解产物 转化产物1 M H 163 1229Rt12 3min 准分子离子峰和碎片峰的准确分子量和分子式 转化产物2 M H 122 0963Rt8 8min 转化产物3 M H 150 0912Rt18 1min 122 095 105 07 107 07 转化产物4 M H 253 1695Rt18 1min 双甲咪可能的降解路线 在胡椒中发现马拉硫磷 M C2H5OH C10H20O6PS2 M C3H6O2 C6H8O3 C4H4O3 以99 00碎片为指引 找到两个化合物 转化产物1的离子碎片 M C2H5OH C4H4O3 C6H8O3 转化产物2的离子碎片 M C2H5OH C4H4O3 不足之处 1 由于色谱同时流出物并不单一 Tof无法对TIC中出现的丰度较低的离子进行判定究竟是其它化合物产生的离子还是目标化合物产生的碎片离子 如果可以用FT ICR对准分子离子进行MSn分析 可以对结论做出确证 但FT ICR的价格要高出许多 2 无法对转化产物做准确的定量分析 Accurate MassDatabasesforcomprehensivescreeningofpesticideresiduesinfoodbyfastliquidchromatographytime of flightmassspectrometry 297种农药及其400个碎片离子的准确分子量 同位素信息和保留时间数据库 可以在20min的色谱时间内对297农药进行扫描 对60个水果样品进行扫描 并用LC MS MS进行确证和定量 实验部分 水果样品用QuEChERS方法进行处理 色谱条件 Agilent1100 XDB C184 6mm 50mm 1 8 m 流动相 A95 水 5 乙腈 0 1 甲酸B95 乙腈 5 水 0 1 甲酸 0min10 B 12min100 B 17min100 B 0 6mL min 297化合物分为10组 每组约30个化合物 浓度为300ng mL 质谱条件AgilentMSDTOF Capillaryvoltage 4000VNebulizerpressure 40psigDryinggasflowrate 9L minGastemperature 325 Skimmervoltage 60VOctapoledc1 37 5VOctapolerf 250VFragmentorvoltage 190 210and230V 初步检索时数据库的默认色谱偏移时间为 0 15min 分子量偏差为 0 03Da 297个化合物在生菜叶样品中加标 经QuEChES处理 约 20 的化合物可以在5ppb或以下的浓度被检测到 40 的化合物在5 10ppb的加标浓度下可以被检测到 20 的化合物在10 50ppb的浓度下可被检测到 20 的化合物的检出限高于50ppb 当化合物的仪器响应较大时 可能会产生较大的分子量偏差 一般而言 分子量偏差都小于2ppm 297个化合物的准确分子量 保留时间 分子式信息 对于分子量和保留时间都十分接近的样品的区分办法 化合在食品基质中检测得到的分子量与理论分子量的偏差 橘子样品sample57 噻嗪酮 噻嗪酮 吡丙醚 噻菌灵 烯菌灵 多菌灵 腈菌唑 嘧霉胺 吡虫啉 等 各种水果样品含有的农药 包括 Multiresiduemethodfortheanalysisofmorethan140pesticideresiduesinfruitsandvegetablesbygaschomatographycoupledtotriplequadrupolemassspectrometry Varian3800GC 1200LQqQ 140种农药的GC QqQ同时检测 实验部分 稍作改变的QuEChERS样品处理 以caffeine为内标 保护柱 2m 0 25mmfromSupelco色谱柱 VF 5ms30m 0 25mm 0 25um色谱柱升温程序70 3 5min 50 min 180 25 min 300 10min 该机进样口具备程序升温功能及大体积进样功能 六个segment 一个segment14 33个化合物 也即一个segment为28 72个SRM离子对 质谱条件优化 首先在m z为50 550的范围内对化合物的一级质谱前体离子进行全扫描选择合适的前体离子 质量数大 相对丰度大 进行二级质谱分析 并对轰击能 CEs 在10 50的范围内进行优化选择 每个化合物选择两个SRM离子对 SRM离子对的选择和碰撞能的优化 仪器可以在一个扫描周期 0 3s 0 5s 完成200个离子对的扫描 因而对色谱的分离度要求不高 与其它用于定量的质谱仪相同 GC QqQ需要对每个segment中的扫描周期时间进行优化 以平衡对灵敏度和峰型的需要 140种农药的的选择离子对和轰击能 Segment4的15种化合物在南瓜基质溶液的SRM色谱图 150ppb 硫丹 哒螨酮 噻嗪酮 甲基嘧啶磷 联苯菊酯 蔬菜样品中发现的农残 结论 运用气相色谱三重四极杆质谱 在25 50min内 结合SRM模式和SIM模式 对140种农药进行筛选 确证和定量 线性回归曲线的绘制必须分为两个浓度段 一个是10 150 g kg 另一个是50 400 g kg 以使大多数化合物的回归曲线R2值大于0 99 在黄瓜和蕃茄两种基质 11 5 g kg 50 g kg 150 g kg三个浓度添加水平的回收率试验结果显示 除个别化合物外 其它所有化合物的回收率都在70 110 之间 Screeningandconfirmationof100pesticidesinfoodsamplesbyliquidchromatographytandemmassspectrometry 果蔬中100种农药的液相色谱 串联四极杆质谱检测 实验条件 QuECHERS样品处理 胡椒 蕃茄和橙 在经过样品处理后的基质溶液中加入标准溶液 0 1ppb 100ppb 不研究回收率问题 ZorbaxEclip