配置EI源三重四極桿氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀校準(zhǔn)方法研究

何海紅，韓文斌，王衛(wèi)華，邵明武，靳松

(1.中國計量科學(xué)研究院化學(xué)與分析研究所，北京100029;2.島津企業(yè)管理(中國)有限公司北京分公司，北京100020)

0 引言

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)是利用帶電粒子在磁場或電廠中的運動規(guī)律，按其質(zhì)荷比(m/z)實現(xiàn)分離，能夠給出化合物的分子量、元素組成及結(jié)構(gòu)式等重要信息，具有定性專屬性強、靈敏度高等優(yōu)點，在食品和環(huán)境中污染物、法醫(yī)、毒物學(xué)、興奮劑、農(nóng)藥、持久性有機污染物等的鑒定、定量方面有著廣泛用途［1-4］，近些年，污染物種類增加以及檢測標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)要求的提高使得GC-MS 無法滿足實際檢測需要。隨著技術(shù)的進(jìn)步，三重四極桿氣相色譜- 質(zhì)譜聯(lián)用儀【5】(GC-MSMS)在近些年得到了飛速的發(fā)展，它相對于單四極桿GC-MS 的優(yōu)點主要有靈敏度更高、定量限更低、擁有多種離子監(jiān)測方式、能夠更好地進(jìn)行定性定量分析等。市場上主要的GC-MSMS 生產(chǎn)廠家有賽默飛世爾科技、美國Agilent 公司、德國Bruker 公司、日本島津制作所，型號主要有 TSQ Quantum XLS，TSQ8000，Agilent 7000A，Agilent 7000B，Scion TQ，TQ8030，TQ8040 等。

JJF1164-2006《臺式氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀校準(zhǔn)規(guī)范》只適用于離子肼和單四極桿類型的GC-MS【6】，但GC-MSMS 儀器用戶迫切需要對該類儀器進(jìn)行校準(zhǔn)來保證檢測數(shù)據(jù)的可靠及量值溯源。筆者在參照已有規(guī)范的基礎(chǔ)上與日本島津制作所的技術(shù)人員進(jìn)行了交流探討，擬定了一套配置電子轟擊(EI)源的氣質(zhì)聯(lián)用儀的校準(zhǔn)方法，主要校準(zhǔn)內(nèi)容包括定性定量重復(fù)性項目、信噪比項目、質(zhì)量準(zhǔn)確數(shù)項目與譜庫檢索項目。串聯(lián)氣質(zhì)的特有監(jiān)測方式主要有多反應(yīng)監(jiān)視(Multiple Reaction Monitoring，MRM;有時也叫選擇反應(yīng)監(jiān)視Selected Reaction Monitoring，SRM)和中性丟失掃描(Neutral Loss Scan)，MRM 是高度特異性的并且?guī)缀跬耆嘶|(zhì)背景，使得被檢測樣品的檢出限大大降低，是串聯(lián)氣質(zhì)最具競爭力的指標(biāo)。本校準(zhǔn)方法中的前兩個項目采用MRM 模式的監(jiān)測方式，并選擇有代表性的八氟萘二級特征離子進(jìn)行采集，充分體現(xiàn)了串聯(lián)氣質(zhì)儀器的特點與優(yōu)勢。經(jīng)筆者驗證，這套校準(zhǔn)方法在不同公司生產(chǎn)的不同型號的儀器上均適用，所以對校準(zhǔn)此類儀器有很好的參考價值，同時為日后制定串聯(lián)氣質(zhì)儀器的校準(zhǔn)規(guī)范提供參考。本方法只對配置EI 源質(zhì)譜儀校準(zhǔn)進(jìn)行了研究，以后會在此基礎(chǔ)上對配置CI 源的質(zhì)譜儀進(jìn)行相應(yīng)研究。

1 實驗部分

1.1 主要設(shè)備與試劑

氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用儀系統(tǒng):島津GC-2010 Ultra 和TQ-8040，配置EI 源;

容量瓶:100 mL，10 mL;

移液槍:Eppendorf，1 mL;

氦氣:氦普北分;

八氟萘- 異辛烷溶液:標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)編號GBW(E)130245，100 pg/μL，U=3.0%，k=2;

硬脂酸甲酯- 異辛烷溶液:標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)編號BW5069，10 ng/μL，U=3.0%，k=2。

1.2 色譜條件

色譜柱:DB-5MS(30 mm×0.25mm×0.25μm);

載氣流速:2.0 mL/min;

進(jìn)樣口溫度:250℃;

信噪比、重復(fù)性項目程序升溫程序:50℃(保持1 min，升溫速率40℃/min)→200℃(保持1 min);

質(zhì)量準(zhǔn)確數(shù)項目程序升溫程序:100℃(升溫速率25℃/min)→240℃(保持10 min);

傳輸桿溫度:250℃;

進(jìn)樣量:1 μL;

進(jìn)樣方式:不分流，分流閥開啟時間1 min。

1.3 質(zhì)譜條件

離子源溫度:200℃

Q1 與Q3 分辨力:單位分辨力(Unit);

電子倍增器電壓:2.5 kV;

信噪比、重復(fù)性項目監(jiān)測方式:MRM 模式，母離子為272，子離子為222，碰撞能量CE 為24 V，EVENT Time 0.2 s，采集時間:3 ～5 min;

質(zhì)量準(zhǔn)確數(shù)項目監(jiān)測方式:SCAN 模式，掃描范圍:50 ～300，采集時間:3 ～15 min;

閾值:0;

溶劑延遲時間:2.5 min。

2 GC-MSMS 校準(zhǔn)

2.1 校準(zhǔn)方法

2.1.1 開機準(zhǔn)備

第一，用1.2 中的色譜柱連接氣相色譜儀的進(jìn)樣口，然后經(jīng)過傳輸桿與質(zhì)譜檢測器連接，通1.1 中的氦氣，開機抽真空后等待儀器達(dá)到測樣要求;

第二，連接工作站后，打開氣相色譜參數(shù)設(shè)定界面，設(shè)定1.2 中色譜條件;

第三，打開質(zhì)譜參數(shù)設(shè)定界面，設(shè)定1.3 中質(zhì)譜條件;

第四，等儀器達(dá)到設(shè)定條件后，進(jìn)入調(diào)諧界面運行自動調(diào)諧，通過后保存調(diào)諧文件，回到原始參數(shù)設(shè)定界面準(zhǔn)備進(jìn)樣。

2.1.2 定性定量重復(fù)性項目

質(zhì)譜條件采用信噪比、重復(fù)性監(jiān)測方式，標(biāo)物編號為GBW(E)130245。取100 pg/μL 八氟萘溶液1 mL 倒入100 mL 容量瓶里面，用異辛烷溶劑稀釋到刻度，得到1 pg/μL 八氟萘- 異辛烷溶液;取1 pg/μL 八氟萘溶液1 mL 加入到10 mL 容量瓶里面，用異辛烷稀釋到刻度得到100 fg/μL 八氟萘- 異辛烷溶液。用100 fg/μL 八氟萘溶液進(jìn)行定性定量重復(fù)性校準(zhǔn)，連續(xù)進(jìn)樣7 次，每次進(jìn)樣1 μL，記錄每次進(jìn)樣后所得八氟萘峰的保留時間和峰面積;取連續(xù)6 次進(jìn)樣所得八氟萘峰面積與保留時間數(shù)據(jù)作為定性定量重復(fù)性數(shù)據(jù)，分別計算保留時間和峰面積的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差。

2.1.3 信噪比項目

質(zhì)譜條件采用信噪比、重復(fù)性監(jiān)測方式。取1 pg/μL 八氟萘溶液1mL 倒入100 mL 容量瓶里面，用異辛烷溶劑稀釋到刻度得到10 fg/μL 八氟萘- 異辛烷溶液;用10 fg/μL 八氟萘溶液進(jìn)行信噪比校準(zhǔn)，連續(xù)進(jìn)樣3 次，每次進(jìn)樣1 μL，記錄每次進(jìn)樣后所得八氟萘的峰高，取3 個峰高值的平均值作為八氟萘最終峰高值。

2.1.4 質(zhì)量準(zhǔn)確數(shù)

質(zhì)量準(zhǔn)確數(shù)是用硬脂酸甲酯的5 個特征離子的實測值與相應(yīng)理論值進(jìn)行比較，二者差值在±0.3 u 的范圍內(nèi)就說明該質(zhì)譜儀的質(zhì)量軸沒有偏移，用該儀器進(jìn)行定性分析所得結(jié)果是準(zhǔn)確可靠的。質(zhì)譜條件采用質(zhì)量準(zhǔn)確數(shù)監(jiān)測方式，用標(biāo)物編號為BW5069、質(zhì)量濃度為10 ng/μL 的硬脂酸甲酯溶液進(jìn)行質(zhì)量準(zhǔn)確數(shù)校準(zhǔn)，進(jìn)樣1次，進(jìn)樣1μL，點擊硬脂酸甲酯峰最高處得到相應(yīng)的質(zhì)譜圖，按要求記錄5 個特離子的實測值，然后與相應(yīng)的理論值相減，所得結(jié)果的絕對值最大者作為最終質(zhì)量準(zhǔn)確數(shù)數(shù)據(jù)，分別進(jìn)行Q1 與Q3 兩個四極桿的校準(zhǔn)。

2.1.5 譜庫檢索項目

分別對2.1.4 中Q1，Q3 得到的硬脂酸甲酯質(zhì)譜圖進(jìn)行譜庫檢索［7］，記錄譜庫名稱、匹配度、保留時間信息。

2.2 校準(zhǔn)數(shù)據(jù)

2.2.1 定性定量重復(fù)性數(shù)據(jù)

利用100 fg/μL 八氟萘溶液在TQ-8040 氣質(zhì)聯(lián)用儀上進(jìn)行定性定量重復(fù)性校準(zhǔn)，校準(zhǔn)數(shù)據(jù)見表1，質(zhì)量色譜圖見圖1。由表1 可得，保留時間、峰面積的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為0.01%和2.9%。

表1 定性定量重復(fù)性數(shù)據(jù)

圖1 定性定量重復(fù)性色譜圖

2.2.2 信噪比數(shù)據(jù)

利用10 fg/μL 八氟萘溶液在TQ-8040 氣質(zhì)聯(lián)用儀上進(jìn)行信噪比校準(zhǔn)，按照公式(1)計算信噪比，數(shù)據(jù)及結(jié)果見表2，質(zhì)量色譜圖分別見圖2、圖3。

式中:SN 為信噪比，無量綱;H噪音為基線噪聲峰高，intensity;H272為八氟萘峰高，intensity。

表2 信噪比峰高數(shù)據(jù)及結(jié)果

圖2 信噪比中八氟萘色譜圖

圖3 信噪比中噪音色譜圖

2.2.3 質(zhì)量準(zhǔn)確數(shù)數(shù)據(jù)

在TQ-8040 氣質(zhì)聯(lián)用儀上進(jìn)行質(zhì)量準(zhǔn)確數(shù)的校準(zhǔn)，Q1 和Q3 的質(zhì)量準(zhǔn)確數(shù)數(shù)據(jù)及結(jié)果分別見表3、表4，Q1 與Q3 的硬脂酸甲酯質(zhì)譜圖分別見圖4、圖5。在硬脂酸甲酯的質(zhì)譜圖中縱坐標(biāo)表示相對高度，橫坐標(biāo)是帶電粒子的質(zhì)量與所帶電荷之比值簡稱質(zhì)荷比(m/z)，對于硬脂酸甲酯這種單電荷離子，質(zhì)荷比與對應(yīng)的分子量是一樣的。

表3 Q1 質(zhì)量準(zhǔn)確數(shù)數(shù)據(jù) u

表4 Q3 質(zhì)量準(zhǔn)確數(shù)數(shù)據(jù) u

圖4 Q1 硬脂酸甲酯質(zhì)譜圖

圖5 Q3 硬脂酸甲酯質(zhì)譜圖

2.2.4 譜庫檢索

Q1 硬脂酸甲酯數(shù)據(jù)為保留時間:8.564 min，檢索匹配度:91%，命中次序1，譜庫為NIST;

Q3 硬脂酸甲酯數(shù)據(jù)為保留時間:8.561 min，檢索匹配度:90%，命中次序1，譜庫為NIST。

3 注意事項

質(zhì)譜儀在進(jìn)行校準(zhǔn)之前一定要達(dá)到真空度的要求，最好能提前一天抽真空。從校準(zhǔn)項目與過程可以看出，氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用儀與單四極氣質(zhì)很類似，但是在進(jìn)行信噪比與定性定量重復(fù)性校準(zhǔn)時，要充分利用串聯(lián)質(zhì)譜的特點，質(zhì)譜采用MRM 模式的監(jiān)測方式;對于質(zhì)量準(zhǔn)確數(shù)校準(zhǔn)項目，由于串聯(lián)質(zhì)譜有兩個四極桿質(zhì)譜檢測器，所以要分別進(jìn)行校準(zhǔn)(有部分儀器在做掃描時只能使用一個四極桿質(zhì)量分析器進(jìn)行，這時只校準(zhǔn)一個四極桿質(zhì)譜檢測器即可)。

4 結(jié)語

氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用儀是氣質(zhì)聯(lián)用儀未來的發(fā)展趨勢，有著廣泛應(yīng)用的前景。筆者通過不斷地研究總結(jié)出該儀器的校準(zhǔn)方法，并通過實驗證明此校準(zhǔn)方法是可行的，在目前尚沒有氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用儀國家校準(zhǔn)規(guī)范的情況下，對該類儀器的校準(zhǔn)具有一定的借鑒作用。

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