基于NIST數(shù)據(jù)庫(kù)的農(nóng)藥殘留裂解譜庫(kù)的建立及應(yīng)用

□ 駱 瑜 劉志斌 南昌市食品藥品檢驗(yàn)所 南昌市食品安全檢測(cè)與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

隨著新型化合物的劇增，僅用光譜或者色譜等技術(shù)已經(jīng)無(wú)法解決大量樣品中未知組分的快速篩選及定性問(wèn)題，通過(guò)質(zhì)譜庫(kù)檢索技術(shù)對(duì)完全未知的化合物進(jìn)行定性是一種快速有效的解決方法，但是實(shí)現(xiàn)該技術(shù)，首先需要建立已知化合物的質(zhì)譜標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)。在對(duì)樣品中未知化合物進(jìn)行定性時(shí)，將其譜圖與質(zhì)譜庫(kù)中標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的譜圖相比較，用譜圖匹配分?jǐn)?shù)來(lái)衡量，作為定性參考[1-3]。陳梅斯等采用氣質(zhì)法對(duì)磷酸三辛酯離子碎片與NIST譜庫(kù)對(duì)照分析，建立了其定性和定量的檢測(cè)方法[4]。齊安安通過(guò)MassworksTM與NIST11譜庫(kù)結(jié)合解決了譜庫(kù)中檢索匹配度低、存在共流出化合物以及目標(biāo)化合物無(wú)分子離子峰等問(wèn)題，獲取了化合物離子碎片信息并進(jìn)行了解析，可為未知天然產(chǎn)物香氣成分的分析提供方法參考[5]。本研究擬建立可用氣相色譜分離的部分農(nóng)藥及常見(jiàn)有機(jī)污染物三重四級(jí)桿質(zhì)譜的數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)不同種類化合物質(zhì)譜裂解機(jī)理及規(guī)律進(jìn)行推導(dǎo)，并將其應(yīng)用于實(shí)際樣品中的未知組分的定性篩查。

1 試驗(yàn)材料

1.1 試劑耗材

乙腈（LC-MS級(jí)，Merk公司）、甲苯（LC-MS級(jí)，Merk公司）、正己烷（H PLC級(jí)，Merk公司）、超純水（電阻率≥18.2 MΩ·cm）；有機(jī)磷農(nóng)藥對(duì)照品（甲胺磷、乙酰甲胺磷、甲基對(duì)硫磷、水胺硫磷、馬拉硫磷、治螟磷、甲拌磷、殺螟硫磷、氧化樂(lè)果、樂(lè)果、敵敵畏等）、有機(jī)氯農(nóng)藥混合對(duì)照品、氨基甲酸酯類農(nóng)藥對(duì)照品（呋喃丹、涕滅威、丁硫克百威等）、擬除蟲(chóng)菊酯類農(nóng)藥對(duì)照品（氰戊菊酯、氟氰戊菊酯、氯氟氰菊酯、高效氯氟氰菊酯、三氟氯氰菊酯、氯菊酯、甲氰菊酯、氯氰菊酯、溴氰菊酯、聯(lián)苯菊酯等），均購(gòu)自農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測(cè)所。

1.2 儀器設(shè)備

安捷倫氣相色譜三重四級(jí)桿質(zhì)譜聯(lián)用儀（7890B-7000C）配電子轟擊源（EI）；渦旋振蕩器；萬(wàn)分之一天平；渦旋混合器（Vortex-2）；離心機(jī)(上海安亭科學(xué)儀器廠)。

2 試驗(yàn)方法和譜庫(kù)的建立

2.1 試驗(yàn)方法

2.1.1 基質(zhì)溶液的制備

稱取黃瓜及蘋果均質(zhì)化樣品10 g加入20 mL乙腈溶液，劇烈振蕩提取1 min，加入QuECHERS萃取鹽包振蕩離心5 min。取上清液5 mL（根據(jù)基質(zhì)情況加入dSPE分散固相萃取劑）振蕩高速離心取上清液，作為基質(zhì)溶液，現(xiàn)用現(xiàn)配制。

2.1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品分別用純乙腈和基質(zhì)溶液稀釋至 1.0 μg/L，1 μL 進(jìn)質(zhì)譜分別獲取標(biāo)準(zhǔn)樣品的一級(jí)和二級(jí)質(zhì)譜圖，得到分子離子、碎片離子的質(zhì)量數(shù)和相對(duì)強(qiáng)度信息。

2.1.3 氣相色譜-質(zhì)譜條件

DB-5MS UI氣相色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；升溫程序?yàn)?0 ℃（2 min） → 150 ℃（25 ℃/min）→ 200 ℃（3 ℃ /min）→300℃（8 ℃/min，保持10 min）；進(jìn)樣口溫度280 ℃；載氣為He氣；碰撞氣為N2氣；進(jìn)樣方式為脈沖不分流進(jìn)樣；離子源溫度230 ℃；EI70 ev；1 μg/L標(biāo)準(zhǔn)溶液分別采用SCAN、SIM和MRM模式進(jìn)行采集。

2.2 譜庫(kù)的建立及應(yīng)用

2.2.1 譜庫(kù)的建立

1 μg/L標(biāo)準(zhǔn)溶液采用全掃描模式進(jìn)行采集，結(jié)合NIST14數(shù)據(jù)庫(kù)譜圖分子離子、碎片離子的質(zhì)量數(shù)和相對(duì)強(qiáng)度信息選用SIM模式進(jìn)行采集；通過(guò)優(yōu)化碰撞能CE值得到最佳的MRM分析條件；通過(guò)安捷倫自帶譜庫(kù)編輯器（如圖1所示）將一級(jí)質(zhì)譜圖粘貼在質(zhì)譜圖視圖位置，同時(shí)錄入化合物ID、化合物英文名稱、CAS編號(hào)、分子式、分子量等信息，再通過(guò)NIST14譜庫(kù)搜索核對(duì)化合物信息，將化合物結(jié)構(gòu)粘貼在質(zhì)譜圖，軟件右下角屬性框內(nèi)會(huì)自動(dòng)將顯示出Mz值、豐度、保留時(shí)間、峰個(gè)數(shù)、基峰、基峰強(qiáng)度等信息，最后保存在自建的數(shù)據(jù)庫(kù)中。同時(shí)，根據(jù)一級(jí)譜庫(kù)再自建二級(jí)MRM數(shù)據(jù)庫(kù)（Excel格式），包括通用名、英文名、分子式、平均分子質(zhì)量、CAS編號(hào)、樣品分類（有機(jī)污染物、有機(jī)磷、有機(jī)氯、氨基甲酸酯類、擬除蟲(chóng)菊酯類農(nóng)藥等）、柱保留時(shí)間、前級(jí)離子、產(chǎn)物離子、駐留時(shí)間、CE值、子離子豐度比。下一步將研發(fā)建立自編程序，從而使所建立的譜庫(kù)能夠?yàn)槠渌ぷ髡舅嫒荨?/p>

2.2.2 譜庫(kù)的應(yīng)用

基質(zhì)加標(biāo)溶液進(jìn)行定性研究，扣除背景干擾得到一級(jí)質(zhì)譜圖并通過(guò)自建譜庫(kù)搜索匹配計(jì)算確證。具體分析流程以三唑磷為例如圖2、圖3所示。通過(guò)保留時(shí)間、質(zhì)譜鏡像圖匹配值、譜庫(kù)搜索化合物匹配分?jǐn)?shù)大于95%基本可以初步確認(rèn)實(shí)際樣品中存在三唑磷的殘留，再通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)中離子豐度比值確證。

圖1 安捷倫譜庫(kù)編輯器

圖2 三唑磷基質(zhì)加標(biāo)液SCAN、SIM、MRM質(zhì)譜圖

2.2.3 裂解數(shù)據(jù)庫(kù)的建立

GC-MS是未知物篩查的主要技術(shù)之一，借助于電子轟擊（EI）或者化學(xué)電離（CI）離子源，待測(cè)物在離子源內(nèi)可以形成分子離子碎片，通過(guò)分子離子、碎片離子的質(zhì)量數(shù)和相對(duì)豐度等信息可以用于推導(dǎo)未知物的結(jié)構(gòu)[6]。下面以三唑磷一級(jí)質(zhì)譜圖為例借助在線數(shù)據(jù)庫(kù)Massbank、ChemSpider等軟件進(jìn)行推導(dǎo)得出其裂解方式如圖4所示。

3 結(jié)語(yǔ)

譜庫(kù)的建立對(duì)于未知物非靶標(biāo)分析具有重要的意義，相比于靶標(biāo)分析減少了標(biāo)準(zhǔn)品的消耗，大大節(jié)約了時(shí)間成本。本研究基于農(nóng)藥殘留分析建立了200余種農(nóng)藥及有機(jī)污染物質(zhì)譜裂解數(shù)據(jù)庫(kù)，并建立了相應(yīng)的MRM二級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)。但是，GC-MS亦有缺陷僅適合分析熱穩(wěn)定性強(qiáng)的非極性或低極性化合物, 不能用來(lái)分析極性化合物（如體內(nèi)代謝物），且離子源參數(shù)需要固定且對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)外的化合物鑒定也頗為困難[7]。隨著近年來(lái)高分辨質(zhì)譜（HRMS）的發(fā)展，分子離子、碎片離子的質(zhì)量數(shù)更加精確，大大減少了基質(zhì)和質(zhì)譜干擾，本研究接下來(lái)將致力于高分辨質(zhì)譜農(nóng)殘數(shù)據(jù)庫(kù)的建立。

圖3 三唑磷基質(zhì)加標(biāo)液提取質(zhì)譜圖與譜庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖鏡像及譜庫(kù)搜索匹配化學(xué)結(jié)構(gòu)

圖4 推測(cè)的三唑磷質(zhì)譜裂解途徑