直接進(jìn)樣桿大氣壓化學(xué)電離-飛行時(shí)間質(zhì)譜法用于奶粉樣品中藥物殘留測(cè)定

黃思靜， 朱 斌， 汪義杰， 徐昕榮

(1.華南理工大學(xué)分析測(cè)試中心，廣東廣州 510640；2.珠江水利科學(xué)研究院，廣東廣州 510611)

質(zhì)譜法是物質(zhì)鑒定的最有力工具之一，其在化學(xué)、環(huán)境、生物、食品、藥品等領(lǐng)域的研究和應(yīng)用中十分重要，而有機(jī)質(zhì)譜法已經(jīng)成為食品藥品分析檢測(cè)的重要手段，并被廣泛應(yīng)用。但應(yīng)用質(zhì)譜法進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，一般要對(duì)樣品進(jìn)行前處理。近年來(lái)，科研工作者不斷努力研制開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)化前處理過(guò)程的質(zhì)譜相關(guān)裝置和技術(shù)。Cooks等[1]最早用電噴霧解吸電離技術(shù)(DESI)在常壓下對(duì)固體表面痕量待測(cè)物進(jìn)行直接分析。隨后又發(fā)展了多種直接離子化技術(shù)，如電噴霧萃取電離(EESI)[2]、大氣壓激光解吸離子化(APLDI)[3]、大氣壓固體分析探頭離子源(ASAP)[4]及實(shí)時(shí)直接分析(DART)[5- 6]，實(shí)現(xiàn)了常壓下無(wú)需復(fù)雜樣品前處理而對(duì)樣品中痕量待測(cè)物的檢測(cè)，還有以開(kāi)放式電離源(APCI或APPI)為研究的直接進(jìn)樣桿(DIP-APCI/APPI)質(zhì)譜分析。Krieger等研究了用DIP-APCI源檢測(cè)固體和液體樣品時(shí)的氣化溫度控制，獲得較好的分辨率和靈敏的質(zhì)譜圖，此方法還應(yīng)用于天然產(chǎn)物中的咖啡因等檢測(cè)[7]。另外，他們還報(bào)道了DIP-APCI-MS定量分析肉桂車(chē)葉草飲料中的香豆素含量，此方法靈敏度更高[8]。Ballesteros-Gomez等[9]報(bào)道了用直接進(jìn)樣桿高分辨質(zhì)譜法快速篩查阻燃劑和增塑劑，檢出限達(dá)到0.025%。Zhao等[10]報(bào)道了直接進(jìn)樣桿質(zhì)譜法檢測(cè)血液中的小分子物質(zhì)，樣品不經(jīng)前處理和色譜分離，對(duì)藥品進(jìn)行檢測(cè)時(shí)檢出限達(dá)到5 ng/mL。徐昕榮等[11]報(bào)道了直接進(jìn)樣桿質(zhì)譜法檢測(cè)水果中的乙氧基喹啉殘留，相關(guān)系數(shù)R2=0.9991，檢測(cè)限為0.05 mg/kg。

現(xiàn)行食品安全藥物殘留檢測(cè)工作中，檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)均是單獨(dú)檢測(cè)，不同物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)前處理、檢測(cè)方法、檢測(cè)條件都不相同，檢測(cè)工作量大，不利于建立快速篩查和食品安全。毛細(xì)管直接進(jìn)樣桿，加裝于APCI源進(jìn)樣口上，使取樣計(jì)量和進(jìn)樣位置精確定位成為可能，定性定量分析方法研究有了基礎(chǔ)。本文對(duì)直接進(jìn)樣桿的應(yīng)用進(jìn)行了研究，并取得了較理想的結(jié)果。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

maXis impact高分辨質(zhì)譜儀(德國(guó),Bruker公司)，裝APCI源和DIP。儀器質(zhì)量掃描范圍m/z15～3 000，干燥氣體溫度200～300 ℃、流量6～30 L/min；氣化溫度200～350 ℃；氣流壓力20 psi。封端毛細(xì)管(德國(guó),Bruker公司)。

成核透明劑TH-3988(純度99%，美國(guó)Milliken公司)，土霉素、四環(huán)素(純度均大于95%，美國(guó)Amresco公司)，氨芐青霉素、芐青霉素(純度均大于95%，美國(guó)Amresco公司)。

奶粉為市售樣本。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

確保樣品均勻，用毛細(xì)管直接粘取少量樣品(可以稱(chēng)量)。粘取樣品后將毛細(xì)管插入到毛細(xì)管固定端，通過(guò)移動(dòng)滑塊將毛細(xì)管插入電離源，將質(zhì)譜的檢測(cè)質(zhì)量范圍，電離電壓，氣流大小和溫度等參數(shù)控制在合適的數(shù)值，進(jìn)行分析檢測(cè)，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)供分析。

分析的樣品顆粒大小應(yīng)該在μm范圍內(nèi)，以獲得有效的解吸/電離。毛細(xì)管外表面多余的樣品用無(wú)絨棉布擦掉，以防止源污染，在進(jìn)樣之前進(jìn)行分子量校準(zhǔn)，然后再進(jìn)行樣品測(cè)定。

2 結(jié)果和討論

2.1 直接進(jìn)樣桿參數(shù)優(yōu)化

在實(shí)驗(yàn)使用的高分辨Q-TOF MS直接進(jìn)樣桿，檢測(cè)的主要是難揮發(fā)的沸點(diǎn)高于進(jìn)樣桿溫度和干燥氣體溫度的有機(jī)物。離子源參數(shù)里氣化溫度和電暈電流是影響離子化效率的主要因素。不同的氣化溫度對(duì)峰形和峰面積均有影響，溫度逐漸升高，可以縮短待測(cè)物的氣化時(shí)間和信號(hào)響應(yīng)時(shí)間，但是呈現(xiàn)出響應(yīng)值低的情形，因此最佳氣化溫度是在保證最佳響應(yīng)值的前提下溫度盡可能低。電暈電流增加時(shí)，可以增強(qiáng)離子強(qiáng)度，但是過(guò)高的電暈電流會(huì)導(dǎo)致背景噪音的增加。另外，碰撞能量會(huì)影響目標(biāo)物質(zhì)的質(zhì)譜出峰情況，設(shè)置偏大容易產(chǎn)生碎片離子，影響分子離子峰的出峰情況。當(dāng)DIP-APCI-Q-TOF檢測(cè)沸點(diǎn)611 ℃左右的成核劑(雙(3,4-二甲基苯亞甲基)山梨醇)時(shí)，選擇APCI正離子模式進(jìn)行測(cè)定，掃描范圍m/z100～1 000，通過(guò)優(yōu)化離子源各參數(shù)，確定測(cè)定參數(shù)為：毛細(xì)管電壓4 000 V，電暈電流4 000 nA，噴霧壓力1.0 Bar，干燥氣流速4.0 L/min，干燥氣溫度為200 ℃，進(jìn)樣器溫度為350 ℃，碰撞能量為8 eV。進(jìn)樣得到圖1(a)所示質(zhì)譜圖。將樣品溶解于甲醇，按常規(guī)液體進(jìn)樣，用APCI電離源進(jìn)行質(zhì)譜檢測(cè)，得到圖1(b)所示質(zhì)譜圖。兩種方法獲得了一致的分子量數(shù)值(415.2105，415.2117)，與軟件模擬計(jì)算的理論值(415.2115)一致，同位素峰形一致。直接進(jìn)樣桿檢測(cè)分辨率是23 430，液體常規(guī)進(jìn)樣檢測(cè)分辨率是19 436。這充分說(shuō)明該直接進(jìn)樣技術(shù)能檢測(cè)高沸點(diǎn)化合物，且分辨率優(yōu)于液體常規(guī)進(jìn)樣方式。將成核劑用甲醇溶解并稀釋成不同濃度進(jìn)行DIP-APCI測(cè)定，最低檢出濃度為0.1 mg/L。

圖1 DIP-APCI-Q-TOF測(cè)定的成核劑質(zhì)譜圖(a)和APCI測(cè)定的甲醇溶解成核劑質(zhì)譜圖(b)Fig.1 DIP-APCI-Q-TOF MS of nucleator(a) and APCI MS of methanol dissolved nucleator(b)

在傳統(tǒng)的液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用方法中，電噴霧離子源(ESI)產(chǎn)生的基質(zhì)效應(yīng)比大氣壓化學(xué)離子源(APCI) 普遍[12]，因此基于APCI的直接進(jìn)樣桿技術(shù)應(yīng)比其他噴霧型的直接離子化技術(shù)基質(zhì)效應(yīng)小一些。APCI源沒(méi)有Na+和K+的加合離子或多電荷離子產(chǎn)生，因此離子信號(hào)單純，質(zhì)譜圖干凈，便于解析，同時(shí)它不需要溶劑，幾乎沒(méi)有離子抑制現(xiàn)象發(fā)生[13]，然而在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，基質(zhì)效應(yīng)還是存在的的，Song等人提出瞬時(shí)微環(huán)境機(jī)理(Transient Microenvironment Mechanism,TMEM)從離子化機(jī)理上解釋其產(chǎn)生基質(zhì)效應(yīng)的原因[14]。

2.2 奶粉中藥物殘留測(cè)定

將一定濃度的四環(huán)素類(lèi)和青霉素類(lèi)藥物添加到奶粉中，混合均勻后，用直接進(jìn)樣桿進(jìn)行檢測(cè)。圖2是200 ng/g四環(huán)素類(lèi)和20 ng/g青霉素類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)樣品用DIP-APCI-Q-TOF MS檢測(cè)的特征離子質(zhì)譜圖。如圖所示，土霉素，四環(huán)素，氨芐青霉素和芐青霉素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液在APCI源電離的主要特征質(zhì)荷比為(m/z)：461.16、445.16、350.12、335.10。圖3所示，在添加100.0 ng四環(huán)素類(lèi)和10.0 ng青霉素類(lèi)的奶粉樣品中，以上四種特征離子全部檢測(cè)出來(lái)，分辨率均在20 000以上，同位素峰對(duì)應(yīng)合理。添加不同濃度的抗生素藥物到奶粉中進(jìn)行DIP-APCI測(cè)定，能檢出的最低加標(biāo)濃度是100.0 ng/g四環(huán)素和10.0 ng/g青霉素。實(shí)驗(yàn)說(shuō)明：DIP-APCI-Q-TOF MS法快速檢驗(yàn)?zāi)谭壑械乃幬餁埩羰强尚械摹?/p>

圖2 四環(huán)素類(lèi)(a,b)和青霉素類(lèi)(c,d)混合標(biāo)準(zhǔn)樣品直接進(jìn)樣桿大氣壓化學(xué)電離特征離子質(zhì)譜圖Fig.2 DIP-APCI-Q-TOF MS characteristic ion of mixed standards of tetracycline(a,b) and penicillin(c,d)

圖3 奶粉樣品中添加100 ng四環(huán)素類(lèi)(a,b)和10 ng青霉素類(lèi)(c,d)的直接進(jìn)樣桿大氣壓化學(xué)電離特征離子質(zhì)譜圖Fig.3 DIP-APCI-Q-TOF MS characteristic ion of milk powder added 100 ng tetracycline(a,b) and 10 ng penicillin(c,d)

3 結(jié)論

本文采用直接進(jìn)樣桿大氣壓化學(xué)電離源(DIP-APCI)與串聯(lián)四極桿飛行時(shí)間質(zhì)譜(Q-TOF MS)聯(lián)用，通過(guò)高沸點(diǎn)樣品成核劑能檢測(cè)到有效準(zhǔn)確的質(zhì)譜圖。此方法應(yīng)用于測(cè)定奶粉中的四環(huán)素和青霉素類(lèi)藥物，100 ng/g四環(huán)素和10 ng/g青霉素均能測(cè)出，方法有效，不需要前處理，對(duì)食品安全快速篩查有很大的應(yīng)用價(jià)值。