离子色谱串联QE Focus分析强极性农残草铵膦、草甘膦及其代谢物

[技术专家]

关键词：离子色谱 质谱 Orbitrap 草甘膦 氨甲基膦酸 草铵膦

摘要

本文建立了离子色谱串联高分辨质谱分析食品及环境样本中痕量强极性农残的独家方案。与传统方法比，该方案具有抗基质干扰能力强，灵敏度高，定性准确等优势。实验对色谱条件进行了优化，保护柱：AG11-HC-4µm（2*50mm)，分析柱：AS11-HC-4µm（2*250mm），KOH梯度洗脱，流速0.3mL/min，柱温30℃。质谱分析采用ESI源，扫描方式为Full Scan。结果表明：草甘膦、氨甲基膦酸（AMPA）、草铵膦的定量限（LOQ）分别为0.01ng/mL、0.05ng/mL、0.05ng/mL，在0.01~1000ng/mL范围内线性关系良好，R2均大于0.99，在痕量浓度下连续进样6针RSD<5%。利用该方法用于自来水、地下水等环境样品和茶叶基质中草甘膦的检测，取得了满意的结果。

前言

草甘膦(glyphosate)是当今世界上产量最大的除草剂，草甘膦及其代谢物为氨甲基膦酸(AMPA)为强极性化合物，不溶于大部分有机溶剂，且挥发性差，亦无发色基团，其化学性质能够在防除杂草方面发挥出色的作用，但是同时也使得对它的分析测定更加困难，尤其在样本中有氨基酸和氨基糖等常见性质类似化合物存在情况下，进行痕量测定愈加困难。下面将国内外测定草甘膦及其代谢物的方法做一总结：

（1）气相色谱法，草甘膦及其代谢物与三氟乙酸酐和三氟乙醇(或七氟丁醇)衍生，产物为非极性化合物，提高了其气化性，便

于气相色谱仪检测，衍生化后带上了氟原子，因此电子捕获检测器(ECD)对其灵敏度比较高。但缺点是需要衍生，前处理比较麻烦，稳定性欠佳。
（2）液相色谱法，分为柱后荧光衍生反应法和柱前衍生反应法，需要用到离子交换柱甚至是双柱，过程也比较繁琐，条件不易控制，灵敏度无法满足现行标准法规要求。
（3）离子色谱法，具有很好的保留，但灵敏度较低，定性手段单一。
（4）液相色谱串联质谱法，目前用的比较多的分析方法，分为9-芴基甲基氯仿衍生化法和直接测定方法。衍生后的产物在C18分析柱上具有比较好的保留，灵敏度较好，但结果受衍生条件影响较大；直接测定法已有较多报道和研究，需要用到Hilic模式色谱柱，需要很成熟稳定且良好兼容质谱的色谱条件，否则对峰形、灵敏度、测定结果准确性和重现性均有较大影响。

综上可以看出，草甘膦及其代谢物分析依然具有较多问题，一直以来都是分析的难点。本文介绍了IC-MS直接分析草甘膦及其代谢物等极性农残的方法，一针进样15min以内可以分析多种极性农残。灵敏度超出现有最严格法规要求，重现性和线性也均取得了较好的结果，该方法用于自来水、地下水和茶叶基质中草甘膦、AMPA和草铵膦的检测，取得了满意的结果。

1.实验部分

1.1仪器、试剂与材料

Thermo Dionex ICS 6000高压离子色谱；Thermo QE Focus高分辨质谱，配ESI源；Thermo TSQ Altis 三重四级杆串联质谱；保护柱：AG11-HC-4µm（2*50mm)；分析柱：AS11-HC-4µm（2*250mm）；抑制器：ASRS 300 （2mm）。

1.2 实验方法

1.2.1 色谱条件
色谱柱： AG11-HC-4 µm （ 2*50mm ） +AS11-HC-4µm（2*250mm）；流动相：KOH梯度洗脱；流速：0.3mL/min；柱温：30℃；抑制器电流：30 mA。流动相洗脱梯度见表1。

表1 流动相梯度洗脱程序

1.2.2质谱条件

ESI源，毛细管电压/3.0kV（-）；雾化温度450℃；离子传输管温度320℃；鞘气：N2，45arb；辅助气：N2，5 arb；采集模式为full scan。

2.结果与讨论

2.1仪器灵敏度、线性范围和精密度

将高浓度标准品逐级稀释，配制成系列标准曲线：0.01ng/mL、0.05ng/mL、0.1ng/mL、0.5ng/mL、1.0ng/mL、5.0ng/mL、10.0ng/mL、50ng/mL、100ng/mL、500ng/mL、1000ng/mL。考察QE Focus分析草甘膦、AMPA和草铵膦的灵敏度、重现性和线性范围。结果表明草甘膦、AMPA、草铵膦定量限（LOQ）分别为0.01ng/mL、0.05ng/mL、0.05ng/mL，QE Focus不仅灵敏度媲美高端串接，同时在痕量浓度下也可以保证很好的质量测定准确度，结果见图1；三个化合物的线性标准曲线曲线见图2，线性范围均在4个数量级以上，R2>0.99；在痕量浓度时，连续进样6针，峰面积重现性优异，结果见表1。

图1 草甘膦、AMPA和草铵膦在LOQ浓度时的提取离子图和一级质谱图

图2 草甘膦、AMPA和草铵膦线性标准曲线

表1 流动相梯度洗脱程序

2.4 实际样品分析

按照本文所建立方法分析茶叶提取液、50多地下水实际样品及加标，结果见图3。水样品中个别含有少量的草甘膦，加标量为
0.1ppb和1.0ppb时均可以准确检测；茶叶提取液中也有少量草甘膦检出，加标量为1.0ppb时可以准确定量定性。结果表明QE
Focus具有媲美高端串接的灵敏度， 在复杂基质分析时高分辨抗干扰作用明显，同时在痕量浓度下依然可以保证高质量精度。

3.结论

针对草甘膦等强极性农残的检测难点，依靠Thermo产品优势和技术实力，开发了IC-MS直接分析草铵膦、草甘膦及其代谢物等
强极性农残的方法，一针进样15min以内可以分析多种极性农残，具有快速分析的特点，灵敏度超出现有最严格法规要求，QE
Fcous在低浓度下也体现出很好的质量测定准确度，同时重现性和线性也均取得了较好的结果，该方法用于自来水、地下水和茶叶基质中草甘膦的检测，取得了满意的结果。