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

□ 駱 瑜 劉志斌 南昌市食品藥品檢驗所 南昌市食品安全檢測與控制重點實驗室

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)無法解決大量樣品中未知組分的快速篩選及定性問題，通過質(zhì)譜庫檢索技術(shù)對完全未知的化合物進行定性是一種快速有效的解決方法，但是實現(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。在對樣品中未知化合物進行定性時，將其譜圖與質(zhì)譜庫中標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的譜圖相比較，用譜圖匹配分?jǐn)?shù)來衡量，作為定性參考[1-3]。陳梅斯等采用氣質(zhì)法對磷酸三辛酯離子碎片與NIST譜庫對照分析，建立了其定性和定量的檢測方法[4]。齊安安通過MassworksTM與NIST11譜庫結(jié)合解決了譜庫中檢索匹配度低、存在共流出化合物以及目標(biāo)化合物無分子離子峰等問題，獲取了化合物離子碎片信息并進行了解析，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)藥及常見有機污染物三重四級桿質(zhì)譜的數(shù)據(jù)庫，對不同種類化合物質(zhì)譜裂解機理及規(guī)律進行推導(dǎo)，并將其應(yīng)用于實際樣品中的未知組分的定性篩查。

1 試驗材料

1.1 試劑耗材

乙腈（LC-MS級，Merk公司）、甲苯（LC-MS級，Merk公司）、正己烷（H PLC級，Merk公司）、超純水（電阻率≥18.2 MΩ·cm）；有機磷農(nóng)藥對照品（甲胺磷、乙酰甲胺磷、甲基對硫磷、水胺硫磷、馬拉硫磷、治螟磷、甲拌磷、殺螟硫磷、氧化樂果、樂果、敵敵畏等）、有機氯農(nóng)藥混合對照品、氨基甲酸酯類農(nóng)藥對照品（呋喃丹、涕滅威、丁硫克百威等）、擬除蟲菊酯類農(nóng)藥對照品（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），均購自農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護科研監(jiān)測所。

1.2 儀器設(shè)備

安捷倫氣相色譜三重四級桿質(zhì)譜聯(lián)用儀（7890B-7000C）配電子轟擊源（EI）；渦旋振蕩器；萬分之一天平；渦旋混合器（Vortex-2）；離心機(上海安亭科學(xué)儀器廠)。

2 試驗方法和譜庫的建立

2.1 試驗方法

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 進質(zhì)譜分別獲取標(biāo)準(zhǔn)樣品的一級和二級質(zhì)譜圖，得到分子離子、碎片離子的質(zhì)量數(shù)和相對強度信息。

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）；升溫程序為70 ℃（2 min） → 150 ℃（25 ℃/min）→ 200 ℃（3 ℃ /min）→300℃（8 ℃/min，保持10 min）；進樣口溫度280 ℃；載氣為He氣；碰撞氣為N2氣；進樣方式為脈沖不分流進樣；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模式進行采集。

2.2 譜庫的建立及應(yīng)用

2.2.1 譜庫的建立

1 μg/L標(biāo)準(zhǔn)溶液采用全掃描模式進行采集，結(jié)合NIST14數(shù)據(jù)庫譜圖分子離子、碎片離子的質(zhì)量數(shù)和相對強度信息選用SIM模式進行采集；通過優(yōu)化碰撞能CE值得到最佳的MRM分析條件；通過安捷倫自帶譜庫編輯器（如圖1所示）將一級質(zhì)譜圖粘貼在質(zhì)譜圖視圖位置，同時錄入化合物ID、化合物英文名稱、CAS編號、分子式、分子量等信息，再通過NIST14譜庫搜索核對化合物信息，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)會自動將顯示出Mz值、豐度、保留時間、峰個數(shù)、基峰、基峰強度等信息，最后保存在自建的數(shù)據(jù)庫中。同時，根據(jù)一級譜庫再自建二級MRM數(shù)據(jù)庫（Excel格式），包括通用名、英文名、分子式、平均分子質(zhì)量、CAS編號、樣品分類（有機污染物、有機磷、有機氯、氨基甲酸酯類、擬除蟲菊酯類農(nóng)藥等）、柱保留時間、前級離子、產(chǎn)物離子、駐留時間、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能夠為其他工作站所兼容。

2.2.2 譜庫的應(yīng)用

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

圖1 安捷倫譜庫編輯器

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，待測物在離子源內(nèi)可以形成分子離子碎片，通過分子離子、碎片離子的質(zhì)量數(shù)和相對豐度等信息可以用于推導(dǎo)未知物的結(jié)構(gòu)[6]。下面以三唑磷一級質(zhì)譜圖為例借助在線數(shù)據(jù)庫Massbank、ChemSpider等軟件進行推導(dǎo)得出其裂解方式如圖4所示。

3 結(jié)語

譜庫的建立對于未知物非靶標(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)藥及有機污染物質(zhì)譜裂解數(shù)據(jù)庫，并建立了相應(yīng)的MRM二級數(shù)據(jù)庫。但是，GC-MS亦有缺陷僅適合分析熱穩(wěn)定性強的非極性或低極性化合物, 不能用來分析極性化合物（如體內(nèi)代謝物），且離子源參數(shù)需要固定且對數(shù)據(jù)庫外的化合物鑒定也頗為困難[7]。隨著近年來高分辨質(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，本研究接下來將致力于高分辨質(zhì)譜農(nóng)殘數(shù)據(jù)庫的建立。

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

圖4 推測的三唑磷質(zhì)譜裂解途徑