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茶叶中30种农残的在线净化

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本文介绍了一种创新的样品在线前处理方法——TurboFlow技术,可同时分析30种农药残留。该技术结合了扩散、化学和体积排阻的原理,快速地消除基质干扰,并可实现仪器分析的全自动化。

农药多残留分析是食品安全实验室的最主要工作之一。质谱技术的发展,使得农药残留分析在仪器方面获得了很大的突破,尤其是三重四极杆质谱仪已经成为农药残留分析的主力。在这种背景下,农药残留分析中的前处理过程成为了分析能力进一步提高的主要瓶颈。前处理过程中净化是最烦复的步骤。传统的液液萃取法,溶剂和人力消耗量大,回收率低,处理效率低,不适合大通量样品处理;固相萃取,相比液液萃取,在溶剂使用量、人力消耗上以及回收率等关键问题上都有了很大提高。但是,采用固相萃取需要时时有人监察,避免溶剂流干,当一次处理的样品量变大时,处理人员往往无法同时兼顾,而且不同处理人员处理出来的结果时常存在很大的人为误差。近年来还有一种农药残留快速处理方法—QuEChERs方法也很受欢迎,其溶剂用量很少,且处理时间短,但是有很多实验室反映经该方法处理后往往依旧有很大的基质,长时间进这类处理后的样品,仪器非常容易污染。

本文介绍了一种创新的样品在线前处理方法——TurboFlow技术,可同时分析30种农药残留。该技术结合了扩散、化学和体积排阻的原理,在捕获目标分析物的同时,快速地消除基质干扰,并可实现仪器分析的全自动化。



图2. 茶叶基质样品中6.25μg/L Clomazone直接进样色谱图(A-1,A-2)和通过Turbo Flow在线净化后再进样的色谱图(B-1,B-2)的结果比较(1: 240m/z-125m/z;2: 240m/z-89m/z)。

实验部分

茶叶基质标准曲线配置

取1g茶叶用10ml色谱级乙腈超声提取15min,用0.45μm滤膜过滤处理后所得的茶叶基质溶液作为稀释溶剂,用来配置基质标准曲线和QC样品。

Turbo-Flow方法条件

系统:Thermo Fisher Scientific Transcend TLX-1 controlled by AriaTM OS;在线净化柱,Turbo-Flow CycloneTM 0.5mm x50mm;进样体积,10μl;上样溶剂,0.1%FA+Water;上样流速,1.5ml/min;洗脱溶剂,0.1%FA + MeOH;洗脱体积,50μl。



图3. 不同上样流速对Dimethametryn的色谱峰峰形的影响。

LC方法条件

色谱柱:Hypersil GOLD 100mm,2.1mm,3μm;流路A:0.1% 甲酸水溶液;流路B:0.1% 甲酸甲醇溶液。

质谱的方法条件

质谱系统:TSQ Quantum Access MAX;扫描极性模式:正离子模式;喷雾电压:2KV;鞘气压力(N2):30arb;辅助气压力(N2):15arb;离子源气化温度:300℃;毛细管温度:300℃;碰撞气压:1.5mTorr;选择反应监测模式(T-SRM)离子对信息见表1。

结果和讨论

分离能力和线性范围

近年来,和农药残留相关最严厉的法规为2006年日本发布的《食品中农业化学品残留的肯定列表制度》,中国是对日茶叶出口大国,因此本文中的限量法规遵循该《一律标准》。配置茶叶基质标样6.25μg/L,12.5μg/L,25μg/L,50μg/L,100μg/L,并且配置QC基质样品10μg/L。 图3显示为上述线性范围中最低浓度点30种农药的反应选择离子图。从图1可以看到,30种农药在本方法上得到了很好的分离,每个农药的峰形都呈很好的正态分布,且峰的信噪比远远大于定量下限所要求的10:1。表1中列出30种农药的线性方程,30种农药的R2在0.993~0.999之间,上述线性范围中的最低点6.25μg/L连续进样6针,得到的RSD偏差在2.85%~7.48%之间。

背景去除效果

通过在线净化系统,进入分析色谱柱的样品更加纯净,从一定程度上降低了噪音和杂峰的产生。图2显示的是基质样品中农药Clomazone两个选择反应离子通道直接进样色谱图(A-1,A-2)和通过Turbo Flow在线净化后再进样的色谱图(B-1,B-2)结果比较。可以看到通过本套在线净化系统,背景干扰明显降低,240m/z到125m/z的离子对的信噪比提高了近3倍,240m/z到89m/z离子对的信噪比则提高了4倍多。而且这对离子的响应也增加了2倍多,这主要是由于当基质背景存在时,在目标组分进入离子源离子化时,基质干扰会产生离子抑制作用,造成化合物响应降低,同时使得目标组分的离子化过程变得不稳定,而由于Turbo Flow柱清除了大部分的基质干扰后,离子抑制作用减少,响应得到了大幅度升高。



图4. Transcend在线净化系统、SPE和QuEChERs三种样品前处理方法在处理时间的比较。

简洁的方法优化过程

在本方法开发过程中,上样条件、洗脱溶剂、洗脱液比例等都需要进行优化,Transcend在线净化系统的操作软件Aria OS的变量设置功能,可以方便地设置批处理程序尝试不同参数。实验比较了三种不同的上样溶剂:0.1%FA水溶液(pH=3),10mM NH4AC水溶液(pH=6),10mM NH4水溶液(pH=8~9)。发现选择0.1%FA水溶液(pH=3)效果最好。在优化洗脱溶剂时,需要考察洗脱溶剂是否能将目标化合物完全洗脱下来,而没有残留。在洗脱效果相同的情况下,选取洗脱液中有机相比例少的作为最优洗脱溶剂。实验比较了不同比例的0.1%甲酸乙腈(10%,30%,50%,70%,90%,另外一相为0.1%甲酸水溶液),发现随着有机相比例的提高,目标化合物能更好地被洗脱下来,当有机相比例达到50%时,洗脱力已经趋于平衡。因此选择50%甲酸乙腈,50%甲酸水做为最优的洗脱溶液。在需要优化的参数中,洗脱时的稀释比例是最难掌握的一个参数。当上样泵的流速过高时,从Turbo Flow柱上洗脱下来的目标化合物有可能无法保留在分析柱上,且由于有机相比例过高,色谱峰的峰形会趋向前沿。图3显示的是不同的上样流速对Dimethametryn的色谱峰峰形的影响。

不同样品前处理时间的比较

我们用Transcend在线净化系统和目前最流行的两种农药残留样品前处理方法进行了比较(图4),同样处理100个样品,SPE方法由于要经过活化SPE柱、上样、洗脱、浓缩等多个步骤,以一次处理12个计算,100个样品需要1周左右。而QuEChERs方法需要经过两步离心和浓缩步骤,100个样品大约需要2天处理完毕。而Transcend在线净化系统只有提取和过滤两步,100个样品3h就能处理完毕。另外,市场上一根常用的SPE小柱的价格和QuEChERs分散型提取离心管的价格相近,约为3美元左右,分别参考国标GB/T19648-2005 QuEChERs方法,1个样品需要用2根SPE小柱或2个分散型提取离心管,因此100个样品的花费大于600美元。而一根Turbo Flow柱的价格800美元,以一根柱子处理1000个样品后报废为例,100个样品的柱子折旧费约为80美元。在溶剂的使用上后者也更为节省。

结语

Turbo-Flow在线净化技术可以快速、全自动地处理分析样品,减少样品分析的时间,并且去除了因人为因素造成的误差。由于该技术去除了大部分的基质干扰影响,使得目标农药残留的响应更加好,信噪比更高。使用Aria OS操作系统,可以非常方便地设置批处理变量,简化方法优化过程。本实验中分析了茶叶基质中30种农药残留,每个农药都得到了很好的分离,基质干扰去除明显,信噪比得到很好的提高。


作者:admin 来源:网络收集 发布时间:2016年04月11日
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