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本應(yīng)用簡報(bào)介紹了使用氣相色譜/三重四極桿質(zhì)譜 (GC/TQ) 并以氫氣為載氣進(jìn)行農(nóng)藥分析，同時(shí)保持靈敏度以滿足最大殘留量 (MRLs) 要求的關(guān)鍵策略。本研究涉及的關(guān)鍵內(nèi)容包括推薦的色譜柱配置、優(yōu)化的進(jìn)樣條件以及選擇合適的針對(duì)氫氣載氣開發(fā)的質(zhì)譜儀 (MS) 電子轟擊電離 (EI) 離子源硬件。20 m × 20 m (0.18 mm × 0.18 µm)Agilent HP-5ms UI 柱中反吹配置可保持與使用氦氣時(shí)相同的保留時(shí)間，從而節(jié)省與方法轉(zhuǎn)換相關(guān)的時(shí)間。在理想條件下，以氫氣為載氣得到的色譜分離度優(yōu)于使用氦氣時(shí)的分離度。優(yōu)化的進(jìn)樣條件包括溶劑放空模式、2 mm 淺凹坑襯管以及使用分析物保護(hù)劑。與使用氦氣為載氣的進(jìn)樣條件相比，當(dāng)使用氫氣為載氣以及優(yōu)化后的條件時(shí)，分析物的響應(yīng)平均增強(qiáng)至原來的 10 倍。Agilent Hydro 惰性離子源和安捷倫高效離子源 (HES) 在使用氫氣和氦氣時(shí)得到了幾乎相同的譜圖，因此可以使用與氦氣載氣條件下相同的多反應(yīng)監(jiān)測 (MRM) 離子對(duì)和碰撞能量?？梢允褂孟嗤?MRMs、碰撞能量和保留時(shí)間，大大簡化了從氦氣到氫氣的轉(zhuǎn)換。

對(duì)于含色素菠菜基質(zhì)中的 203 種目標(biāo)農(nóng)藥（濃度不超過默認(rèn)的 MRL 10 ppb），使用開發(fā)的方法并通過 Hydro 惰性離子源和 HES 離子源可以定量分析其中超過 90% 的農(nóng)藥。部分化合物易與氫氣發(fā)生反應(yīng)，為使用氫氣進(jìn)行分析帶來了巨大的挑戰(zhàn)，這些化合物的方法檢出限 (MDLs) 在亞 ppb 范圍內(nèi)，而 HES 能夠?qū)崿F(xiàn)更高的靈敏度和更低的 MDLs。在寬濃度范圍內(nèi)證明了校準(zhǔn)性能，滿足 SANTE/11312/2021 指南要求。在 203 種目標(biāo)分析物中，超過 94% 的分析物相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)誤差(RSE) 低于 20%。即使是最容易與氫氣反應(yīng)的化合物（如四氯硝基苯），也可以使用 Hydro 惰性離子源和 HES 離子源分別在 0.5–5000 ppb 和 0.1–1000 ppb 范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定量。最后，證明了同步動(dòng)態(tài) MRM 和全掃描數(shù)據(jù)采集模式可準(zhǔn)確定量并可靠鑒定化合物。根據(jù)使用氫氣載氣的 Agilent 8890/7000E和 Agilent 8890/7010C GC/TQ 系統(tǒng)的譜圖匹配結(jié)果實(shí)現(xiàn)化合物鑒定。

前言近年來，由于氦氣頻繁短缺和價(jià)格上漲，使用氫氣作為載氣進(jìn)行 GC/MS 分析的需求急劇增加。雖然氦氣是 GC/MS 的理想載氣，但氫氣已成為一種可行的替代載氣。如果采取適當(dāng)?shù)拇胧┻M(jìn)行方法轉(zhuǎn)換，氫氣將為色譜分析帶來更多優(yōu)勢(shì)[1,2]。此外，氫氣是實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性運(yùn)營的一種可再生且經(jīng)濟(jì)有效的替代氣體。然而，與氦氣不同的是，氫氣并非一種化學(xué)惰性氣體。這引起了研究人員的擔(dān)憂，因?yàn)闅錃饪赡芘c目標(biāo)分析物、基質(zhì)成分或溶劑反應(yīng)，從而導(dǎo)致化合物降解、峰拖尾等色譜問題、質(zhì)譜圖中的離子比失真、譜庫匹配度降低以及靈敏度降低。因此，從氦氣轉(zhuǎn)換為氫氣載氣時(shí)應(yīng)謹(jǐn)慎?！禘I GC/MS儀器載氣由氦氣轉(zhuǎn)換為氫氣的指南》[1] 提供了載氣由氦氣轉(zhuǎn)換為氫氣的方法的詳細(xì)說明。該用戶指南概述了成功轉(zhuǎn)換為氫氣載氣時(shí)的安全注意事項(xiàng)和程序。自推出 Hydro 惰性離子源以來，氫氣載氣已成功應(yīng)用于多種應(yīng)用。這些應(yīng)用包括半揮發(fā)性有機(jī)化合物的 GC/MS[3] 和GC/MS/MS[4] 分析，環(huán)境樣品中揮發(fā)性有機(jī)化合物[5] 和多環(huán)芳烴 (PAHs) 的 GC/MS[6] 和 GC/MS/MS[7] 分析，嬰兒配方奶粉中 PAHs 的 GC/MS[8] 分析，香精與香料的 GC/MS 分析[9] 以及EPA TO-15 分析[10]。由于許多農(nóng)藥的多樣性和不穩(wěn)定性及其基質(zhì)的復(fù)雜性，即使以氦氣為載氣，農(nóng)藥分析也面臨著一系列的挑戰(zhàn)。之前的出版物已經(jīng)介紹了使用氦氣載氣時(shí)的農(nóng)藥樣品前處理和 GC/MS/MS 分析的最佳實(shí)踐[11]。本應(yīng)用簡報(bào)主要介紹了使用氫氣載氣分析農(nóng)藥，同時(shí)提供不受影響的高質(zhì)量結(jié)果的關(guān)鍵策略

使用氫氣時(shí)，實(shí)現(xiàn)成功的食品農(nóng)藥分析涉及： 

– 有效的樣品萃取和基質(zhì)凈化，例如在 QuEChERS 萃取后進(jìn)行 Agilent Captiva 增強(qiáng)型基質(zhì)去除 (EMR) 通過式凈化– 溶劑放空進(jìn)樣模式，通過 2 mm 淺凹坑襯管和程序升溫多模式進(jìn)樣口 (MMI) 實(shí)現(xiàn)– 使用分析物保護(hù)劑– 具有與氦氣法相同相比例的迷你孔徑色譜柱 (20 m × 20 m,0.18 mm × 0.18 µm)– 柱中反吹– 方法轉(zhuǎn)換和保留時(shí)間鎖定技術(shù)– 降低或消除了氫氣反應(yīng)性的 EI 離子源本研究的創(chuàng)新性在于評(píng)估了多種 EI 離子源在使用氫氣載氣時(shí)對(duì)農(nóng)藥的分析性能，包括標(biāo)準(zhǔn) Inert Plus Extractor EI 離子源、Hydro 惰性離子源和 HES 離子源。Agilent 8890/7000E 和Agilent 8890/7010C 氣相色譜/三重四極桿質(zhì)譜 (GC/TQ) 系統(tǒng)在使用氫氣載氣時(shí)均能很好地滿足分析需求。

將所得方法用于分析菠菜 QuEChERS 提取物中 203 種適合GC 分析的農(nóng)藥，以證明方法的靈敏度。獲得的靈敏度足以在MRLs 水平定量分析農(nóng)藥。在高達(dá) 4 個(gè)數(shù)量級(jí)的濃度范圍內(nèi)證明了校準(zhǔn)性能，同時(shí)滿足 SANTE 11312/2021 指南要求[12]。使用同步動(dòng)態(tài)多反應(yīng)監(jiān)測 (dMRM) 和掃描（dMRM/掃描）數(shù)據(jù)采集模式，通過譜圖解卷積和譜庫搜索進(jìn)行化合物篩查，同時(shí)使用 dMRM 數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確定量。Hydro 惰性離子源和 HES離子源能夠減少/消除源內(nèi)氫氣反應(yīng)，顯著改善了譜庫匹配得分，從而優(yōu)化了非目標(biāo)化合物的定性確認(rèn)。

實(shí)驗(yàn)部分GC/TQ 分析使用 8890/7000E 和 8890/7010C GC/TQ 系統(tǒng)（圖 1A）并進(jìn)行配置，可在氫氣載氣條件下獲得理想性能。該氣相色譜系統(tǒng)配備 Agilent 7693A 自動(dòng)液體進(jìn)樣器 (ALS) 和 150 位樣品盤，一個(gè)在溶劑放空模式下運(yùn)行的 MMI，由安裝在兩根相同的20 m 色譜柱 (0.18 mm × 0.18 µm) 之間的安捷倫吹掃 Ultimate接頭 (PUU) 提供的柱中反吹功能，以及 8890 GC 氣路反吹模塊 (PSD)（圖 1B）。可以使用 40 m 色譜柱替代 2 根 20 m 色譜柱，但不具備反吹功能。使用 7000E GC/TQ 對(duì)多種 EI 離子源配置進(jìn)行了評(píng)估，包括可選的 3 mm 和 6 mm 透鏡。當(dāng)使用默認(rèn)配置 9 mm 透鏡的 Hydro 惰性離子源時(shí)，7000EGC/TQ 的性能最佳。當(dāng)使用氫氣載氣和標(biāo)準(zhǔn) HES 時(shí)，7010CGC/TQ 具有出色的性能。按照《氦氣轉(zhuǎn)換為氫氣的指南》[1] 中所述的最佳實(shí)踐將 GC/TQ 的載氣從氦氣轉(zhuǎn)換為氫氣，確保實(shí)現(xiàn)安全、成功的載氣轉(zhuǎn)換。表 1 列出了儀器操作參數(shù)。方法轉(zhuǎn)換軟件使用戶能夠?qū)?dāng)前的氣相色譜方法移植到另一種氣相色譜柱配置和/或載氣條件下，同時(shí)確保相對(duì)保留順序維持不變，即峰的洗脫順序相同[13,14]。該軟件可從安捷倫氣相色譜計(jì)算器和方法轉(zhuǎn)換軟件頁面的可下載氣相色譜工具中獲取[15]。本研究使用方法轉(zhuǎn)換技術(shù)確定了 20 m × 20 m 色譜柱的近似氫氣載氣流速。使用該方法轉(zhuǎn)換技術(shù)獲得了與使用常規(guī) 15 m × 15 m 方法和氦氣載氣時(shí)幾乎相同的保留時(shí)間，即速度增益為 1。色譜柱 1 和 2 的流速分別為 1 mL/min和 1.2 mL/min。然后，將甲基毒死蜱的保留時(shí)間鎖定至9.143 min，使氫氣條件下獲得的保留時(shí)間與其他應(yīng)用簡報(bào)[11]和 GC/MS/MS 農(nóng)藥殘留分析參考指南中所述的常規(guī) 20 min 氦氣方法獲得的保留時(shí)間精確匹配[16]。選擇甲基毒死蜱作為保留時(shí)間鎖定化合物的原因在于，它通常不存在分析上的問題，并且在農(nóng)藥色譜分析范圍的中間區(qū)域洗脫，而且通常作為過程控制化合物用于農(nóng)藥數(shù)據(jù)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)室中涉及的適合 GC 分析的農(nóng)藥[16]。保留時(shí)間鎖定技術(shù)可使新色譜柱或儀器獲得的保留時(shí)間與數(shù)據(jù)庫（包括本研究中使用的 MRM 數(shù)據(jù)庫）或現(xiàn)有方法提供的保留時(shí)間精確匹配，以便輕松地在全球范圍內(nèi)將方法從一臺(tái)安捷倫 GC/MS 或 GC/MS/MS儀器轉(zhuǎn)移至另一臺(tái)儀器。

……

結(jié)果與討論使用氫氣提高色譜分離度同時(shí)維持保留時(shí)間不變?yōu)榱嗽u(píng)估使用氫氣載氣分析農(nóng)藥的可行性，在含色素菠菜基質(zhì)中評(píng)估了一組共 203 種適合 GC 分析的農(nóng)藥。當(dāng)使用推薦的迷你孔徑色譜柱配置時(shí)，色譜分離度得到了提高。該配置包括兩根 20 m 色譜柱 (0.18 mm × 0.18 µm) 并使用氫氣載氣，分析時(shí)間為 20 分鐘，并與常規(guī)的氦氣載氣 20 分鐘分析進(jìn)行對(duì)比（圖 3）。值得注意的是，使用氫氣載氣時(shí)的柱溫箱升溫程序與使用氦氣時(shí)相同。結(jié)合使用方法轉(zhuǎn)換和保留時(shí)間鎖定，可將使用氦氣載氣的常規(guī) 20 min 方法轉(zhuǎn)換為使用氫氣載氣，同時(shí)保持相對(duì)洗脫順序不變并精確匹配保留時(shí)間。圖 3 所示的色譜圖放大部分證明了氟氯氰菊酯和氯氰菊酯的色譜分離度提高。色譜分離度提高帶來的優(yōu)勢(shì)包括基質(zhì)干擾減小以及共洗脫分析物之間的干擾大幅降低，從而簡化通常涉及數(shù)百種目標(biāo)分析物的復(fù)雜農(nóng)藥殘留分析。準(zhǔn)確預(yù)測保留時(shí)間并能將獲得的保留時(shí)間與氦氣條件下的保留時(shí)間相匹配可以節(jié)省大量的時(shí)間，并大大簡化從氦氣到氫氣的轉(zhuǎn)換。這一預(yù)測有助于簡化現(xiàn)有 MRM 方法從氦氣載氣轉(zhuǎn)換為氫氣載氣，并支持使用來自氦氣條件下所創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫（如P&EP 4）的保留時(shí)間。