孫欣 李大鵬 林琎 喬聚林

摘? 要 有機磷殺蟲劑是目前最廣泛、最常見的農(nóng)藥之一，對人類健康存在極大隱患。設(shè)計一個氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法分析有機磷農(nóng)藥的教學實驗，通過優(yōu)化色譜條件和定性定量分析，使學生更好地理解和掌握氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜分析技術(shù)。

關(guān)鍵詞 氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜;有機磷農(nóng)藥;實驗教學;實驗儀器

中圖分類號：G642? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）22-0116-04

Experimental Design for Organophosphorus Pesticides by Gas Chromatography-triple Quadrupole Mass Spectrometry//SUN Xin， LI Dapeng， LIN Jin， QIAO Julin

Abstract Organophosphorus pesticide is one of the most widespread

and most common pesticides， which has great hidden danger to hu-

man health. Teaching Experiment is designed to detect OPP by gas

chromatography-triple quadrupole mass spectrometry （GC-MS/MS）. Students could understand and master GC-MS/MS by optimizing the

chromatographic conditions and qualitative and quantitative analysis.

Key words gas chromatography tandem mass spectrometry; organo-

phosphorus pesticides; experimental teaching; experimental apparatus

1 前言

有機磷農(nóng)藥的分析檢測方法主要有氣相色譜法、氣質(zhì)聯(lián)用、液質(zhì)聯(lián)用等。國家標準對食品中有機磷農(nóng)藥殘留的測定采用的是氣相色譜法[1]，但由于有機磷通常樣品中含量較低，農(nóng)藥結(jié)構(gòu)上存在相似性，且種類較多，因此難以分離和定性。隨著對有機磷農(nóng)藥檢測水平要求的不斷提高，質(zhì)譜（MS）作為高靈敏度的檢測手段，結(jié)合氣相色譜、液相色譜的聯(lián)用技術(shù)，應(yīng)用日益廣泛。GC-MS兼具氣相的高分離能力和質(zhì)譜的高靈敏度，非常適用于各類樣品中有機磷農(nóng)藥的定性定量分析。

近幾年的研究多采用GC-MS和GC-MS/MS作為有機磷農(nóng)藥的檢測方法，我國的一些行業(yè)也基于GC-MS建立了行業(yè)標準[2-4]。目前，GC-MS作為重要的檢測手段已經(jīng)普遍應(yīng)用于企業(yè)、第三方檢測、政府監(jiān)管、科研機構(gòu)、高校等部門。山東農(nóng)業(yè)大學為培育出適應(yīng)社會的應(yīng)用型人才，將“氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜檢測有機磷農(nóng)藥”作為儀器分析課程綜合設(shè)計實驗教學內(nèi)容，實驗教學方案參照各類標準及文獻，建立基礎(chǔ)的GC-MS教學方法。

2 實驗原理

樣品進入GC-MS/MS的進樣口被氣化，在色譜柱種分離，分離后進入質(zhì)譜，經(jīng)過離子源時被離子化成為離子混合物，由于產(chǎn)生的碎片離子或分子離子的質(zhì)荷比（m/z）不同，在質(zhì)量分析器中不同離子被分離，并且按照質(zhì)荷比的大小依次到達檢測器并被記錄。GC-MS/MS技術(shù)融合了氣相色譜的高分離能力和串聯(lián)質(zhì)譜的強結(jié)構(gòu)鑒定能力，可以對樣品中的分子結(jié)構(gòu)進行初步鑒定且靈敏度高，可以準確到化合物的相對分子質(zhì)量、分子式和分子包含的官能團。

3 實驗方法

實驗儀器與試劑? 儀器選用島津GCMS-TQ8030氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜儀（自動進樣器AOC-20i+s）。甲拌磷、樂果、二嗪農(nóng)、乙拌磷、甲基毒死蜱、甲基對硫磷、甲基嘧啶磷、殺螟硫磷、倍硫磷、對硫磷、稻豐散、喹硫磷、三唑磷、伏殺硫磷、甲基谷硫磷是有機磷農(nóng)藥代表。標準溶液配置：準確稱取15種有機磷農(nóng)藥標準品各0.100 0 g，用丙酮配制成50 mg/L的混合儲備液，4 ℃冷藏。

氣相色譜—質(zhì)譜條件? 色譜柱：Rtx-5ms（30 m×

0.25 mm×0.25 μm）。載氣：氦氣。進樣口溫度：280 ℃。升溫程序：初始溫度95 ℃，保持1.5 min，以10 ℃/min升至250 ℃，以15 ℃/min升至290 ℃保持5 min。色譜柱流量：1 mL/min。進樣量：1 ?L。不分流進樣。

離子源EI。采用多反應(yīng)監(jiān)測（MRM）模式。離子源溫度：230 ℃。傳輸線溫度：230 ℃。碰撞氣：氬氣。溶劑延遲：

3.0 min。15種有機磷農(nóng)藥的目標離子對和參考離子對等質(zhì)譜參數(shù)及保留時間見圖1。

4 實驗結(jié)果與討論

程序升溫條件的優(yōu)化? 本實驗根據(jù)目標物極性和沸點性質(zhì)設(shè)置兩個程序升溫條件。

方案一：初始溫度120 ℃，保持1 min，以10 ℃/min升至250 ℃，以15 ℃/min升至290 ℃保持5 min。15種有機磷農(nóng)藥全掃出峰情況如圖2上圖所示，目標物出峰雖然較早，但峰寬較大，峰型不好，且甲基嘧啶磷、殺螟硫磷、倍硫磷、對硫磷四種農(nóng)藥沒有完全分離。

方案二：初始溫度95 ℃，保持1.5 min，以10 ℃/min升至250 ℃，以15 ℃/min升至290 ℃保持5 min。如圖2下圖所示，在此升溫程序下15種有機磷農(nóng)藥完全分離，峰寬窄，峰形尖銳，所以選擇該方案為程序升溫條件。

定性定量方法

1）全掃定性。首先使用Q3SCAN模式對標準溶液進行全掃，得到目標物色譜峰及其碎片離子（以甲拌磷為例），碎片離子如圖3上圖所示。通過與離子碎片庫比較，與甲拌磷的碎片離子（見圖3下圖）相似度達到96%，即認為該峰的目標物為甲拌磷。根據(jù)目標物的出峰時間確定甲拌磷等有機磷農(nóng)藥的保留時間。

2）優(yōu)化離子對和碰撞電壓。采用Q3SCAN模式對15種有機磷農(nóng)藥標準溶液進樣全掃后，得到15種物質(zhì)的特征一級質(zhì)譜圖，根據(jù)豐度選擇一個質(zhì)荷比較大的特征離子作母離子（一般為分子離子峰）。選定母離子后，編輯產(chǎn)物離子掃描條件，在4～30 eV不同的能量下將目標物的母離子打碎。根據(jù)得到的15種物質(zhì)的特征二級質(zhì)譜圖，得到最優(yōu)電壓值及三個特征離子作為子離子;根據(jù)豐度得到三種離子標準豐度比，選擇豐度最大的離子為定量離子，其他兩個為參考離子。由得到的15種物質(zhì)的電壓、離子對及其標準比例設(shè)置MRM掃描方法。用MRM方法分析進樣樣品，在相同保留時間段（允差5%）內(nèi)三種離子比例與標準離子豐度比相似（缺省離子允差30%）即認為為目標物。

以甲拌磷為例，選擇m/z=260的離子為母離子，m/z=

75、m/z=231、m/z=47三個豐度較高的離子作為子離子。圖4為在MRM全掃模式下得到的MIC圖和質(zhì)譜離子豐度圖，表2為實際樣品中三種離子豐度比與甲拌磷標準離子豐度比，離子允差在30%以內(nèi)，所以判定該目標物為甲拌磷，可以用定量離子進行定量分析。使用外標法，以峰面積定量分析。

方法學驗證? 以各組分的峰面積Y對質(zhì)量濃度X（?g/L）

繪制基質(zhì)標準曲線，線性關(guān)系、相關(guān)系數(shù)、添加回收率等參數(shù)見表3。測定結(jié)果表明，15種標準品目標物在質(zhì)量濃度范圍為20～400 ?g/kg時線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)均高于0.998 5。

5 結(jié)語

通過本次實驗，不僅讓學生了解儀器結(jié)構(gòu)和學會儀器操作，更在實踐中理解儀器分析原理，掌握方法的優(yōu)化及對數(shù)據(jù)結(jié)果的影響。結(jié)合理論知識，引導學生自主學習和思考，進一步掌握氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜儀，作為基礎(chǔ)為今后的工作和學習打下基礎(chǔ)。

參考文獻

[1]GB/T 5009.20—2003 食品中有機磷農(nóng)藥殘留量的測定[S].1985-05-16.

[2]SN/T 3768—2014 出口糧谷中多種有機磷農(nóng)藥殘留量測定方法 氣相色譜—質(zhì)譜法[S].2014-01-13.

[3]SN/T 0123—2010 進出口動物源食品中有機磷農(nóng)藥殘留量檢測方法 氣相色譜—質(zhì)譜法[S].2010-11-01.

[4]SN/T 0148—2011 進出口水果蔬菜中有機磷農(nóng)藥殘留量檢測方法 氣相色譜和氣相色譜—質(zhì)譜法[S].2011-02-25.