第五講 質(zhì)譜法導(dǎo)論與氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法在農(nóng)藥殘留分析檢測(cè)中的應(yīng)用

第五講

質(zhì)譜導(dǎo)論和氣質(zhì)譜聯(lián)用法

在農(nóng)藥殘留分析中的應(yīng)用本講內(nèi)容5.1質(zhì)譜導(dǎo)論5.2質(zhì)譜儀和GC-MS聯(lián)用儀5.3氣質(zhì)聯(lián)用在農(nóng)藥殘留分析中的應(yīng)用5.4展望5.5質(zhì)譜分析實(shí)際操作的各種界面實(shí)例5.6氣質(zhì)聯(lián)用工作站軟件操作和設(shè)置舉例5.1質(zhì)譜導(dǎo)論

質(zhì)譜分析法是利用其獨(dú)特的電離過程及分離方式來(lái)實(shí)現(xiàn)定性和定量分析。首先是將農(nóng)藥離子化，按離子質(zhì)荷比分離，然后測(cè)量各種離子峰的強(qiáng)度而實(shí)現(xiàn)分離的一種方法。

5.1.1質(zhì)譜分析定義FrancisWilliamAston1877年9月1日－1945年11月20日5.1.2質(zhì)譜術(shù)語(yǔ)離子源Ionsource質(zhì)量分析器Massanalyzer離子豐度Abundanceofions離子相對(duì)豐度Relativeabundanceofions分子離子Molecularion準(zhǔn)分子離子Quasi–molecularion碎片離子Fragmentions基峰Basepeak5.1.3質(zhì)譜儀主要性能指標(biāo)分辨率靈敏度質(zhì)量范圍分辨率Resolution,R：在給定樣品的條件下，儀器對(duì)相鄰兩個(gè)質(zhì)譜峰的區(qū)分能力。相鄰等高的兩個(gè)峰，其峰谷不大于峰高的10%時(shí)，就定義為可以區(qū)分。靈敏度Sensitivity：是指在規(guī)定條件下，對(duì)選定化合物產(chǎn)生的某一質(zhì)譜峰，儀器對(duì)單位樣品所產(chǎn)生的響應(yīng)值。靈敏度是質(zhì)譜儀器對(duì)樣品量感測(cè)能力的評(píng)定指標(biāo)。絕對(duì)靈敏度：儀器可以檢測(cè)到的最小樣品量相對(duì)靈敏度：儀器可以同時(shí)檢測(cè)的大組分與小組分含量之比分析靈敏度：輸入儀器的樣品量與儀器輸出的信號(hào)之比。

質(zhì)量范圍Massrange：質(zhì)量范圍是評(píng)定質(zhì)譜儀器性能的參數(shù)之一。它描述儀器所能測(cè)量的最輕和最重離子之間的質(zhì)量范圍。質(zhì)譜儀的質(zhì)量測(cè)定范圍表示質(zhì)譜儀所能夠進(jìn)行分析的樣品的相對(duì)原子質(zhì)量（或相對(duì)分子質(zhì)量）范圍。

5.1.4質(zhì)譜儀檢測(cè)方式

全掃描離子檢測(cè)Fullscan：

對(duì)在離子源室產(chǎn)生的在記錄檻值以上的離子檢測(cè)的一種方式。適用于定性分析。甲胺磷metamidophos質(zhì)譜圖（EI）圖13甲胺磷質(zhì)譜EI碎片裂解機(jī)理圖a-電噴霧

b-電子轟擊

c-化學(xué)電離圖14滅多威methomyl三種電離方式的質(zhì)譜圖

選擇離子檢測(cè)Selectedionmonitoring,SIM：

選擇離子檢測(cè)技術(shù)是對(duì)混合物進(jìn)行定量分析的一種常用方法。選擇能夠表征該成分的一個(gè)或幾個(gè)質(zhì)譜峰進(jìn)行檢測(cè)。這種方法的靈敏度高于常規(guī)方法，相當(dāng)于氣相色譜的選擇性檢測(cè)器，多用于痕量成分的測(cè)定。

甲體六六六SIM圖（m/z109，m/z183，m/z219）

5.2.1質(zhì)譜儀

質(zhì)譜儀是利用電磁學(xué)原理，將樣品轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)的帶電氣態(tài)離子并按質(zhì)荷比大小進(jìn)行分離，記錄處理的裝置質(zhì)譜儀由真空系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、電離系統(tǒng)、質(zhì)量分析器和檢測(cè)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)及工作站軟件構(gòu)成。Mainstepsofmeasuringwithamassspectrometer質(zhì)譜儀工作流程示意圖質(zhì)譜儀要求高度真空的原因質(zhì)譜儀常見離子源常用的離子源類型離子化方式應(yīng)用年代電子轟擊離子化EI氣相高能電子1920化學(xué)電離CI氣相反應(yīng)氣體1965場(chǎng)電離FI氣相高電勢(shì)電極1970場(chǎng)解吸FD解吸高電勢(shì)電極1969快原子轟擊FAB解吸高能原子束1981激光解吸LD解吸激光束1978電噴霧電離ESI氣相高電壓1984大氣壓化學(xué)電離APCI氣相電暈放電1981質(zhì)譜儀質(zhì)量分析器

1單聚焦和雙聚焦質(zhì)量分析器

2四極質(zhì)量分析器（四極濾質(zhì)器）

3離子阱

4傅里葉變換質(zhì)譜計(jì)

5飛行時(shí)間質(zhì)譜計(jì)

就圖重點(diǎn)介紹四極質(zhì)量分析器和離子阱。

離子阱質(zhì)量分析器橫切面圖離子阱動(dòng)畫.exe傅立葉變換質(zhì)譜儀，F(xiàn)TMS

磁質(zhì)譜，SectorMS

不同質(zhì)量分析器質(zhì)譜儀比較四極桿質(zhì)譜儀，QMS三重四極桿質(zhì)譜儀，QQQ離子阱質(zhì)譜儀，ITMS飛行時(shí)間質(zhì)譜儀，TOFMS離子檢測(cè)器色譜聯(lián)用指色譜儀和質(zhì)譜儀的在線聯(lián)用技術(shù)。色譜-質(zhì)譜聯(lián)用在有機(jī)化合物分析方面的最顯著特點(diǎn)是定性和定量分析同時(shí)完成。它既可以用于常量、痕量的測(cè)定，又可以用于確證試驗(yàn)，特別適合于有機(jī)化合物親體、降解物、代謝物的多組分分析，目前的技術(shù)水平能夠滿足絕大多數(shù)有機(jī)化合物痕量分析的最小檢出濃度的要求。用于監(jiān)測(cè)分析時(shí)假陽(yáng)性低，結(jié)果準(zhǔn)確可靠。GC-MS聯(lián)用最成熟的技術(shù)。5.2.2GC–MS聯(lián)用儀

5.2.2.1GC–MS的基本構(gòu)造

GC–MS聯(lián)用儀由氣相色譜儀、接口、質(zhì)譜和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成。GC-MS聯(lián)用儀示意圖

氣質(zhì)聯(lián)用儀的接口通常有分流型接口、噴射式分子分離器和直接導(dǎo)入型接口等。目前最常見的多數(shù)GC–MS都采用直接導(dǎo)入型接口。在操作上，要注意使用耐高溫低流失的進(jìn)樣硅膠墊，注意毛細(xì)管柱接口，與氣化室連接處用石墨墊，與接口連接處用聚氨酯墊。5.2.2.2GC–MS-MSQ1Q2Q3串聯(lián)質(zhì)譜法

（TandemMassSpectrometry）

空間串聯(lián)

磁扇型串聯(lián)方式：BEB，EBE，BEBE等

四極桿串聯(lián)：Q-Q-Q

混合型串聯(lián)：BE-Q，Q-TOF，EBE-TOF

時(shí)間串聯(lián)

離子阱質(zhì)譜儀

回旋共振質(zhì)譜儀掃描模式Q1Q2Q3目的全掃描掃描全部通過全部通過分子量信息選擇離子掃描固定質(zhì)荷比

m/z全部通過全部通過定量子離子掃描固定質(zhì)荷比

m/z全部通過(+CE)掃描結(jié)構(gòu)信息選擇反應(yīng)監(jiān)測(cè)掃描固定質(zhì)荷比

m/z全部通過(+CE)固定質(zhì)荷比

m/z目標(biāo)定量中性丟失掃描掃描全部通過(+CE)掃描分析物篩選監(jiān)測(cè)母離子掃描掃描全部通過(+CE)固定質(zhì)荷比

m/z分析物篩選監(jiān)測(cè)QQQ掃描模式Red:singleortriplequadrupoleMSGreen:triplequadrupoleMSonly5.3氣質(zhì)聯(lián)用在農(nóng)藥殘留分析上的應(yīng)用

氣質(zhì)聯(lián)用在農(nóng)藥殘留分析上是比較成功的，可用于單殘留或多殘留的快速分離與定性。特別適合于環(huán)境監(jiān)測(cè)和食品質(zhì)量安全控制。在樣品的前處理上也沒有特殊要求，抗干擾能力強(qiáng)。樣品前處理好，可以降低本底值，提高定量的準(zhǔn)確度。最重要的，氣質(zhì)聯(lián)用是最常用的確證方法之一。5.3.1在農(nóng)殘檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中GC-MS的應(yīng)用在所查到的81項(xiàng)農(nóng)藥殘留檢測(cè)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB）中，只用5項(xiàng)使用了GC-MS技術(shù)，在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中GC-MS技術(shù)的使用也較少。標(biāo)準(zhǔn)中大多采用GC方法（氨基甲酸酯類農(nóng)藥采用HPLC）。主要受MS靈敏度、實(shí)驗(yàn)室條件和成本制約，隨質(zhì)譜技術(shù)等的發(fā)展，其應(yīng)用也將更加廣泛，尤其在農(nóng)藥多殘留分析中。且GC-MS作為農(nóng)藥殘留分析定性確證的主要手段在以后的應(yīng)用中將更為突出。

GB/T18412-2001紡織品有機(jī)氯殺蟲劑殘留量的測(cè)定采用GC-ECD測(cè)定對(duì)有機(jī)氯農(nóng)藥測(cè)定后，采用GC-MS電子轟擊源、選擇離子掃描對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行了定量確證。GB/T18932.10-2002蜂蜜中溴螨酯、4’4-二溴二苯甲酮?dú)埩袅康臏y(cè)定方法—?dú)庀嗌V法/質(zhì)譜法采用GC-MS電子轟擊源、選擇離子掃描對(duì)蜂蜜中的溴螨酯、4’4-二溴二苯甲酮進(jìn)行了直接測(cè)定。本方法對(duì)溴螨酯和4’4-二溴二苯甲酮的檢出限分別為0..012mg/kg和0.040mg/kg。

GB/T19648-2005水果和蔬菜中446種農(nóng)藥多殘留測(cè)定方法氣相色譜-質(zhì)譜和液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法采用GC-MS電子轟擊源、選擇離子掃描對(duì)其中的241種農(nóng)藥進(jìn)行了定性定量分析。（其余氨基甲酸酯類為HPLC-MS-MS測(cè)定）。

GB/T19426-2003蜂蜜、果汁和果酒中304種農(nóng)藥多殘留測(cè)定方法氣相色譜-質(zhì)譜和液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法采用GC-MS電子轟擊源、選擇離子掃描對(duì)其中的241種農(nóng)藥進(jìn)行了定性定量分析。圖例見下圖。

GB/T19649-2005糧谷中405種農(nóng)藥多殘留測(cè)定方法氣相色譜-質(zhì)譜和液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法采用GC-MS電子轟擊源、選擇離子掃描測(cè)定了其中的362種農(nóng)藥。GB/T19650-2005動(dòng)物組織中437種農(nóng)藥多殘留測(cè)定方法氣相色譜-質(zhì)譜和液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法采用GC-MS電子轟擊源、選擇離子掃描測(cè)定了其中的368種農(nóng)藥。

SN/T0213.4—93出口蜂蜜中殺蟲脒殘留量檢驗(yàn)方法采用GC-MS電子轟擊源、單離子檢測(cè)技術(shù)測(cè)定了出口蜂蜜中殺蟲脒的含量。方法檢出限為0.01mg/kg。

標(biāo)準(zhǔn)中采用的質(zhì)譜電離源多采用電子轟擊源（EI）。EI源作為硬電離技術(shù)，可以獲得較多的碎片離子信息，能夠提供最豐富的結(jié)構(gòu)信息并具有較好的重現(xiàn)性，考慮到GC-MS測(cè)定時(shí)作為定性確證方法，故大多采用EI源。常見農(nóng)藥的基本裂解規(guī)律有機(jī)氯脫氯或氯化氫

m/z288有機(jī)磷主要是以磷原子為中心的裂解。m/z127，m/z109，m/z95，m/z63擬除蟲菊酯擬除蟲菊酯類農(nóng)藥名稱基峰（m/z）一些主要的碎片離子分峰（m/z）胺菊酯41123、79、91、107、55芐呋菊酯123171、143、81、41、55丙烯菊酸12379、91、107、41、55氟氯氰菊酯163226、206、77、91、51甲氰菊酯97181、125、208、77、55氯菊酯183163、77、91、51、39氰戊菊酯125167、225、181、77、91溴氰菊酯253181、77、93、170、208擬除蟲菊酯類殺蟲劑質(zhì)譜特性分析方法的建立全掃描標(biāo)準(zhǔn)品全掃描空白樣品差譜分析選擇特征離子建立SIM定量方法掃描標(biāo)準(zhǔn)樣品和空白樣品分析樣品5.4展望

目前推廣的GC-MS、GC-MS-MS以及各種新檢測(cè)器的應(yīng)用，脈沖不分流進(jìn)樣、PTV、閃光色譜(Flashchromatography)和保留時(shí)間鎖定(Retentiontimelock)等將為快速、準(zhǔn)確的農(nóng)藥殘留定性、定量分析提供有力的技術(shù)支撐。GC-MS-MS、GC-GC-MS、惰性離子源等是氣質(zhì)聯(lián)用新的進(jìn)展．總之，隨著人們對(duì)農(nóng)藥殘留的認(rèn)識(shí)的加深，儀器、軟件和方法的不斷發(fā)展，GC-MS必將更大程度上發(fā)揮能同時(shí)準(zhǔn)確快速測(cè)定食品中微量多種農(nóng)藥殘留及代謝物的優(yōu)點(diǎn)而被更加廣泛地使用．

5.5質(zhì)譜分析實(shí)際操作的各種界面實(shí)例以島津QP-5000質(zhì)譜儀為例5.5.1真空控制界面5.5.2檢漏界面5.5.3自動(dòng)調(diào)諧界面

5.5.3.1自動(dòng)調(diào)諧過程中

5.5.3.2自動(dòng)調(diào)諧后打印的文件：采用PFTBA