第七讲 液相色谱质谱联用法在农药残留分析检测中的应用

第七讲

液相色谱/质谱联用法

在农药残留分析检测中的应用本讲内容7.1概述7.2在检测标准中的应用举例7.3在农药残留分析研究中的应用举例7.4展望液-质联用技术(LC-MS)是将液相色谱与质谱串联成为一个整机使用的检测技术。用来分析低浓度、难挥发、热不稳定和强极性农药。LC-MS先后产生四种接口技术：热喷雾(TSP)、粒子束(PB)、电喷雾电离(ESI)、大气压化学电离(APCI)。该方法具有检测灵敏度高、选择性好、定性定量同时进行、结果可靠等优点。LC-MS对简单样品可进行分析前净化并具有几乎通用的多残留分析能力，用于对初级监测呈阳性反应的样品进行在线确证，其优势明显。高效液相色谱和液质联用技术的不断发展，使之越来越广泛地应用于不同类型农药、兽药等有毒有害物质的检测分析之中。7.1概述

一般而言，凡可用高效液相色谱进行残留分析的农药品种都可以采用LC–MS的方法。但是，LC的最佳分离条件的选择往往受到质谱仪的限制。在实际分析过程中，要综合考虑各方面的因素，确定最后采用的分离检测模式和方法。Doerge等用LC–APCI-MS分析了17种三嗪类、氨基甲酸酯类、取代脲类除草剂和有机磷类杀虫剂，在SCAN状态下最小检出量为0.8～10ng，SIM状态下最小检出量为0.01～1ng。用SIM方式定量有机磷农药和氨基甲酸酯类农药时LC–MS已与GC–MS相当。同时还比较了LC–MS不同接口检测不同农药的最小检出量，在SCAN状态下APCI的灵敏度高于TSP50倍，高于PB150倍。但是，由于LC–MS接口标准化的问题还没有解决，供检索用的标准谱图正在开发中，所以现有的检测结果通常不像GC–MS可以用计算机进行检索，给出相似度值，大多数情况下要手工进行解析，综合判断。尽管LC-MS仪器价格昂贵，液相色谱和质谱的接口技术尚需要完善，LC–MS在农药残留分析上还是尚待进一步成熟的手段，但其仍是一种很有利用价值的高效率、高可靠性分析技术。LC-MS将很快成为GC–MS分析的重要补充或可能独占鳌头。

食品及农产品的残留分析对灵敏度、重现性与选择性的要求非常高，常常需要在复杂的基质中检测ppb级甚至更低浓度水平的痕量残留物质。若想达到上述目标，不仅可能需要良好的样品前处理手段来净化复杂的食品及农产品本底，浓缩目标组分，而且需要选择高性能、高灵敏度的LC-MS系统进行检测分析。在LC–MS分析应用最广的仍然是普通分析柱（内径4.6mm），它能适应于APCI，TSP和粒子束PB接口。经常需变换各种流速的LC，APCI是较为理想的接口，它的高电离效率已成为目前最理想的LC–MS接口。其灵敏度高，可以测出几十pg的农药。LC–PB-MS可提供常规的EI和CI谱图，并可利用EI(70eV)谱图库进行检索。但是LC–PB-MS无法测定难挥发化合物，它的灵敏度又较低，在农药残留分析中的应用受到限制。

LC今后一个很重要的发展方向是推广低流量的高效分离技术，从根本上减轻LC–MS接口去除溶剂的负担。Slobodik等综述了LC–MS各种接口的原理、特点及在分析极性农药和相关环境污染化合物的应用。Voyksner研究认为LC–APCI-MS适用于分析环境污染物，其中包括农药。

污染物中，带有酸性和碱性基团的化合物、热不稳定化合物及强极性化合物适合于LC–ESI-MS测定，而非极性化合物更适合于LC–APCI-MS分析。基质辅助激光解吸电离MALDI和喷雾型电离是两种最有应用前景的新型质谱软电离技术，其中喷雾型电离技术与LC匹配的适应性，使它成为复杂混合物分离鉴定的有效手段，是目前无可争议的最佳LC联用鉴定技术。

Pleasance等评估了LC–APCI-MS分析氨基甲酸酯类农药的方法并比较了APCI、TSP、PB接口测定N-氨基甲酸甲酯N-methylcarbamates的性能。研究结果表明ESI、APCI和PB在定性方面较TSP强。APCI在最小检出量上较ESI和TSP灵敏10倍，而PB-MS的响应最差。Pico等综述了采用LC–MS测定水果和蔬菜中农药残留量检测技术，比较了PB、TSP、APCI三种接口后，认为APCI在实际使用上略胜一筹，方法的最低检出浓度通常可以达到或低于十倍EU或FDA对蔬菜和水果中规定的农药MRL。

Barcelo等应用SPE–LC–APCI-MS(正、负离子扫描)方法测定有机磷农药时，研究了在LC-UV上吸收较差的速灭磷、敌敌畏、马拉硫磷；GC上热不稳定的敌敌畏。此方法测定地下水时仅需100mL水样，在正离子PI扫描状态下SPE–LC–APCI-MS测定有机磷农药。研究表明，除对硫磷适合于负离子扫描外，大多数有机磷农药适合于正离子扫描。Kawasaki等使用LC–APCI-MS分析了21种有机磷农药和急性中毒病人血中8种氨基甲酸酯类农药。用正、负离子谱均可对已知农药进行定性。有机磷化合物的最小检出量在正离子时为2～20ng，在负离子时为2～10000ng，氨基甲酸酯类农药的最小检出量为12～60ng。在测定分子量为200以下化合物时出现基线不稳定现象，导致灵敏度下降。

Chiron等利用LC–ESI-MS(负离子状态)测定了灭草松、2,4-D、二甲四氯、二甲四氯丁酸等除草剂。SPE与LC–ESI-MS联用，利用C18小柱自动富集环境水样中的微量除草剂，水样体积仅需50mL，最低检出浓度为0.01～0.03

g/L。Stout等报道了LC–ESI-MS和LC–ESI-MS-MS用于分析各种基质中农药残留量测定样品前处理的简单净化程序，该方法不仅可以减少样品分析时间，更重要的是可以节约方法建立的时间。以咪唑乙烟酸和其代谢产物在植物性样品净化前处理为例，常规需要12步，而液质方法只需7步，节省了过滤、C18SPE柱净化等步骤。该方法直接检测水样中imidazolinones最低检出浓度为1.0

g/L。液质色谱可用于有机磷农药分析，PaulZavitsanos

等利用Agilent1100液质联用技术对17种有机磷农药进行了分析，电喷雾离子源液质联用技术用于有机磷农药分析的结果表明所有被测试的农药的离子化效率都很好，而且都得到准分子离子峰[M+H]+；灵敏度和选择性均优于二极管阵列紫外检测器；总体谱图和分析结果简单，易于分析；可以列用相关软件进行定性和定量分析。

欧晓明对环境介质中磺酰脲类除草剂的残留进行了分析，讨论了LC-MS-MS在磺酰脲类除草剂残留研究中的应用。Waters公司北京实验室利用WatersAllianceLC/MSZMD分析了除草剂混合物、氨基甲酸酯类农药。除草剂总离子流图见下图。

Waters公司北京实验室利用混合机制SPE-LC-MS系统分析了酸性除草剂，对15种酸性除草剂进行了分离检测。15种酸性除草剂的总离子流图见下图。

Imma

Ferrer等利用液相飞行时间质谱(LC-MSD-TOF)和液相色谱／离子阱质谱(LC-MSDTrap)测定蔬菜中的氯烟碱类杀虫剂。啶虫咪、吡虫啉和噻虫啉的总离子流图和质谱图见下图。7.2在检测标准中的应用举例GB/T19649-2005

粮谷中405种农药多残留测定方法气相色谱-质谱和液相色谱-串联质谱法液相色谱一串联质谱仪:配有电喷雾离子源(ESI)

液相色谱一串联质谱法条件色谱柱:AtlantisTMdC183µm,150mm×2.1mm或相当者;流动相及流速见表1;柱温:40℃;进样量:20µL;扫描方式:正离子扫描;检测方式:多反应监测;电喷雾电压:5500V;雾化气压力:0.076MPa;气帘气压力:0.083MPa;辅助气流速:6L/min;离子源温度:350℃;7.3在农药残留分析研究中的应用举例1）采用大气压电喷雾（APCI-ESI)质谱和液体样品直接大体积进样技术检测饮用水和地下水中的苯基脲类和三嗪类除草剂采用了安捷伦1100系列液相色谱／四极杆(G1956B)质谱检测器(LC／MSD)．四极杆质谱带有大气压电喷雾离子源(APCI—ESI)，可采用正、负两种离子化模式进行分析．

MS条件离子化模式：APCI—ES正／负离子；干燥气体流速：13．0L·min-1；雾化气压力：40psig；干燥气体温度：350℃；Vcap

电压：3000V(正)，2500(负)2)

高效液相色谱一串联质谱法测定烟草中有机磷农药的残留量经高效液相色谱分离，以串联质谱在多反应监测(MRM)模式下测定，在2．5min内完成了甲胺磷、乙酰甲胺磷、乐果、敌百虫、毒死蜱5种常用有机磷农药的定量分析。

Agilent1100高效液相色谱系统(美国安捷伦公司)，APCI3000质谱一质谱仪(美国应用生物系统公司)，Analyst1．3．2系统采集并处理数据，DHA1000—6E超声仪(美国，Branson公司)。质谱条件：电喷雾离子源(ESI)，雾化气流量为8mL／min，气帘气流量为9mL／min，辅助加热气流量为7mL／min，辅助加热气温度为425℃，碰撞气流量为9mL／min，4种气体均为氮气；电离电压5．5kV，正离子模式采集

3）液相色谱/质谱法测定生鲜牛奶中的两种氨基甲酸酯农药残留

Agilent1100液相色谱与离子阱质谱(VL型)联用仪质谱条件Aiglent1100(VL型)离子阱质谱仪,离子源为ESI源,毛细管电压4000V,正离子模式监测,扫描范围m/z50-370,裂解电压70V,干燥气温度为350℃,流速8.0mL/min,雾化气30.0psi,检测方式MRM模式,0～7.6min监测离子为242→72;7.6min～14min监测离子为213→116。碰撞诱导解离（CID）电压选择逐步加大能量理想状态，有2个大于50%碎片离子，10-20%母离子7.4展望

LC-MS、LC-MS-MS在农药残留分析应用上呈现如下发展趋势:(1)

利用色谱技术的传统实验室分析模式将被两步分析模式代替。即先利用免疫技术、生物传感器、手提式色谱或光谱仪等进行初筛，再到实验室对呈阳性的样品进