质谱新技术_19页.pdf

1质 谱 新 技 术张新忠13810490274中国农业大学理学院应用化学系色谱与质谱实验室内容 一.电喷雾解吸电离（DESI）二.自动质谱退卷积定性系统（AMDIS)及农药残留分析系统（PARS）目前商业化的质谱离子源 EI,CI,ESI,APCI,APPI样品均是与流动相一起流出M+h M+.+e-2前处理耗时耗力那么有没有一种技术能实现检测时样品不需要随流动相一起流出呢？不需要进行样品前处理，达到减少处理时间，降低误差呢？一切皆有可能！Anything is Possible!一、电喷雾解吸附电离DESI DESI：Desorption ElectroSpray Ionization 2004年,Zoltn Takts和R.Graham Cooks*在SCIENCE上报道，具有Fast，Accurate的特点原理：在一定电场和气压下，电喷雾产生的高速带电液滴及离子；高速带电液滴及离子直接轰击被分析表面；被分析表面吸附的待测物受到带电离子撞击；待测物以离子形式从表面解吸出来，然后通过质谱仪的采样锥进入质量分析器，通过获得的一级或二级质谱图进行判断测定。Vacuumis not the Limit!3How does DESI work?Easy Solid sample is placed on a surface.Liquid sample is dried on a surface.No other sample preparation needed.Mobile phase mix nebulized(made into small particles)and directed at the sample.Sample exterior bombarded with the nebulized mix is ionized and transported to the optics of the mass spectrometer.Sprayer set at an angle(mostly 75O)from surface.Inlet to Mass Spectrometer set at an angle(mostly 10O).The resulting mass spectra are similar to normal ESI mass spectrain that they show mainly singly or multiply charged molecular ions of the analytes.The DESI phenomenon was observed both in the case of conductive and insulator surfaces and for compounds ranging from nonpolar small molecules such as lycopene（番茄红素）（番茄红素）,the alkaloid（生物碱）（生物碱）coniceine（烯毒芹碱（烯毒芹碱,毒芹侧碱）毒芹侧碱）,and small drugs,through polar compounds such as peptides（缩氨酸）（缩氨酸）and proteins（蛋白质）（蛋白质）.Changes in the solution that is sprayed can be used to selectively ionize particular compounds,including those in biological matrices.In vivo analysis is demonstrated.(i)Mass and tandem mass spectral data take only a few seconds to acquire.(ii)The samples are examined as collected;there is no need for extraction or other workup of the plant material.(iii)Isomers and congeners are readily distinguished.(iv)Trace constituents can be observed.(v)Quantitative reproducibility is adequate(20%RSD).4 DESI作为一种新兴的离子源，最大优点就是能够在大气压下对物质分子进行离子化，不需要进行像基质辅助激光解吸附电离（MALDI）进行基质激光辅助电离，同时不需要进行样品的前处理，可实现实时检测，从而实现了对待测物的灵敏、快速、高选择性在线监测，在很多方面引起了人们的关注。DESI应用范围可以广泛连接各种各样的质谱计Linear ion trap(线性离子阱)Orbitrap（轨道离子阱）Fourier transform ion cyclotron resonance（傅立叶转换离子加速回旋共振）other hybrid MS platforms（其它的混合质谱平台）5适用范围广 多种样本材料：玻璃，水果，布片，纸片，金属，TLC，药片，生物器官组织，任何表面 很多种化合物：from simple amino acids through drug molecules,alkaloids生物碱,terpenoids萜类化合物,and steroids类固醇,to peptides缩氨酸 and proteins蛋白质，爆炸物，Pesticide 农药 多个数据点：Large Number of(x,y)Data PointsImaging 可满足多个行业检测的需要DESI在农药残留分析中的应用6 1、将0.625g/mL农药标准溶液取1L均匀涂抹在氢氟酸腐蚀后带方格（涂抹面积约16mm2）的玻璃板上，待溶剂挥发干后，直接放入样品台上进行DESI-MS或MS/MS测定，优化实验条件。2、将不同浓度的农药水溶液（0.101g/mL,0.2525g/mL,0.505g/mL,1.01g/mL,2.525g/mL,5.05g/mL,10.10g/mL），定点滴药1L在小白菜叶片（扩散面积约4mm2，相当于25.25pg/mm22525pg/mm2），5天后进行测定，绘制样品峰面积-浓度关系曲线，计算最低检出限。7 对喷洒不同浓度的莠去津水溶液的小白菜叶片进行DESI-MS/MS测定：每个浓度重复3次，测定4min，以提取离子m/z174的色谱峰平均峰面积对浓度绘制曲线，莠去津在25.25pg/mm22525pg/mm2浓度范围内呈线性，线性方程为y=656975x104209，R2=0.9916，各浓度下RSD介于3.3726.17%之间。根据最低浓度下质谱图中定量离子m/z174的S/N=3计算最低检出限为2.50pg/mm2。07年成都全国有机质谱会议电喷雾解吸电离质谱法直接测定蔬菜表面的莠去津残留张新忠，韩昊，马晓东，李重九*苹果中有机磷农药残留的测定苹果中有机磷农药残留的测定取苹果可食用部分，用搅碎机打碎，储存于冰箱中冷冻备用。称取苹果样品10g于50mL的离心管中，加入1g氯化钠、4g无水硫酸钠和20mL乙睛（添加适量的6种有机磷杀虫剂混标），静置5min。然后中速匀浆2min，而后4000r/min离心5min，取上层清液2mL待测。取待测液1uL均匀涂于玻璃板上，用DESI-MS质谱仪进行检测，外标法进行定量。80.4567.4843.329.6853.4211.2760.01DDVP60.4287.6273.8411.3579.4313.4176.99磷胺50.1425.4068.457.6679.7210.9489.60乙酰甲胺磷40.8585.0945.505.6637.0717.0255.22甲胺磷30.1366.2850.799.8179.0122.8381.88氧乐果20.1429.9994.318.9091.6123.59100.86乐果1RSD()回收率()RSD()回收率()RSD()回收率()LOD(mg/kg)4mg/kg添加水平(n3)2mg/kg添加水平(n3)1mg/kg添加水平(n3)化合物序号表4-3 6种有机磷杀虫剂混标在苹果中的添加回收率2007 BCEIA Hao HAN,Xin-zhong ZHANG,Chong-jiu LI,Xiao-dong MA*Direct Determination of Herbicide Residue on Sample Surface by Desorption Electrospray Ionization Iontrap Mass Spectrometry0.05%二甲基胺的乙腈：水（1：1，v/v）西玛通M+H+m/z 198.47；敌草净M+H+m/z 214.47；扑灭通M+H+m/z 226.53；莠灭净M+H+m/z 228.47；扑灭津M+H+m/z 230.53；扑灭净M+H+m/z 242.47；二甲丙净M+H+m/z 256.46；甲氧丙净M+H+m/z 272.44。9二、二、二、二、AMDISAMDISAutomated Mass Spectral Deconvolutionand Identification System自动质谱退卷积定性系统自动质谱退卷积定性系统130 130 130 130 种农药混标的全扫描谱图（浓度为种农药混标的全扫描谱图（浓度为种农药混标的全扫描谱图（浓度为种农药混标的全扫描谱图（浓度为 1 1 1 1 g/mLg/mLg/mLg/mL）10基质影响目标化和物的定性基质影响目标化和物的定性基质影响目标化和物的定性基质影响目标化和物的定性由于各种类农药的性质差别较大，为了有很好的回收率由于各种类农药的性质差别较大，为了有很好的回收率由于各种类农药的性质差别较大，为了有很好的回收率由于各种类农药的性质差别较大，为了有很好的回收率,不可避免的将样本中的基质引入检测过程中，导致某些目标农不可避免的将样本中的基质引入检测过程中，导致某些目标农不可避免的将样本中的基质引入检测过程中，导致某些目标农不可避免的将样本中的基质引入检测过程中，导致某些目标农药会被基质淹没，药会被基质淹没，药会被基质淹没，药会被基质淹没，即使使用选择性色谱检测器，也很难确认其即使使用选择性色谱检测器，也很难确认其即使使用选择性色谱检测器，也很难确认其即使使用选择性色谱检测器，也很难确认其中的农药峰中的农药峰中的农药峰中的农药峰。（A A A A）韭菜空白样本韭菜空白样本韭菜空白样本韭菜空白样本FPDFPDFPDFPD色谱图色谱图色谱图色谱图（B B B B）韭菜空白样本总离子流图韭菜空白样本总离子流图韭菜空白样本总离子流图韭菜空白样本总离子流图目前解决这一难点的主要技术有气相色谱目前解决这一难点的主要技术有气相色谱目前解决这一难点的主要技术有气相色谱目前解决这一难点的主要技术有气相色谱/质谱质谱质谱质谱/选择离子检测技术（选择离子检测技术（选择离子检测技术（选择离子检测技术（GC/MS/SIMGC/MS/SIMGC/MS/SIMGC/MS/SIM）和）和）和）和(GC/MS/MS)(GC/MS/MS)(GC/MS/MS)(GC/MS/MS)。可以。可以。可以。可以选择性地对目标化合物进行扫描，去除基质干扰。为选择性地对目标化合物进行扫描，去除基质干扰。为选择性地对目标化合物进行扫描，去除基质干扰。为选择性地对目标化合物进行扫描，去除基质干扰。为了提高灵敏度，每个农药选择了提高灵敏度，每个农药选择了提高灵敏度，每个农药选择了提高灵敏度，每个农药选择2 2 2 23 3 3 3个离子进行扫描，个离子进行扫描，个离子进行扫描，个离子进行扫描，但得到的质谱图并不是但得到的质谱图并不是但得到的质谱图并不是但得到的质谱图并不是全谱全谱全谱全谱，定性结果有一定的不确，定性结果有一定的不确，定性结果有一定的不确，定性结果有一定的不确定度定度定度定度。如何有效的去除基质的干扰，同时又能够获得足如何有效的去除基质的干扰，同时又能够获得足如何有效的去除基质的干扰，同时又能够获得足如何有效的去除基质的干扰，同时又能够获得足够的定量信息够的定量信息够的定量信息够的定量信息?AMDIS11 AMDISAMDIS是是是是NISTNIST开发的用于对化学武器进行自动定开发的用于对化学武器进行自动定开发的用于对化学武器进行自动定开发的用于对化学武器进行自动定性分析的数据后处理系统。性分析的数据后处理系统。性分析的数据后处理系统。性分析的数据后处理系统。采集每个离子的质量色谱图，将所有保留值和形采集每个离子的质量色谱图，将所有保留值和形采集每个离子的质量色谱图，将所有保留值和形采集每个离子的质量色谱图，将所有保留值和形状相同的质量色谱峰的离子组合成一张质谱图。状相同的质量色谱峰的离子组合成一张质谱图。状相同的质量色谱峰的离子组合成一张质谱图。状相同的质量色谱峰的离子组合成一张质谱图。ShaiShai DaganDagan曾用此系统分析土壤中曾用此系统分析土壤中曾用此系统分析土壤中曾用此系统分析土壤中6 6种农药。种农药。种农药。种农药。3532531761538787153176221253353“后后后后”选择离子技术选择离子技术选择离子技术选择离子技术针对目标农药建立相针对目标农药建立相针对目标农药建立相针对目标农药建立相应的标准谱库，分析全扫应的标准谱库，分析全扫应的标准谱库，分析全扫应的标准谱库，分析全扫描质谱图，保留具有相同描质谱图，保留具有相同描质谱图，保留具有相同描质谱图，保留具有相同保留值和形状的质量色谱保留值和形状的质量色谱保留值和形状的质量色谱保留值和形状的质量色谱峰的离子峰的离子峰的离子峰的离子与选择离子技术相比较，与选择离子技术相比较，与选择离子技术相比较，与选择离子技术相比较，采用采用采用采用AMDISAMDIS结合自建的谱结合自建的谱结合自建的谱结合自建的谱库在有效去除基质干扰的库在有效去除基质干扰的库在有效去除基质干扰的库在有效去除基质干扰的同时又能获得更多确证信同时又能获得更多确证信同时又能获得更多确证信同时又能获得更多确证信息，使确证更为准确。息，使确证更为准确。息，使确证更为准确。息，使确证更为准确。AMDIS适用性“沙里淘金”应用中的问题：1.扫描数差异2.扫描速度3.浓度差异12扫描数差距为扫描数差距为3的重叠峰拆分的重叠峰拆分保留时间保留时间10.81 min：仲丁威保留时间：仲丁威保留时间10.84 min：残杀威：残杀威扫描数差距为扫描数差距为2的重叠峰拆分的重叠峰拆分（Cis-氯丹）氯丹）保留时间相差为保留时间相差为 0.02 min,扫描数差距为扫描数差距为 2（乙基溴硫磷）（乙基溴硫磷）（a）Cis-氯丹和（b）乙基溴硫磷的提取质谱图13扫描数差距为扫描数差距为1的重叠峰拆分的重叠峰拆分Leptophos（溴苯磷）（溴苯磷）Phosalone（伏杀硫磷）保留时间分别为（伏杀硫磷）保留时间分别为30.90 min、30.91 min,扫描数为扫描数为2768，2779 NoNoNoNo122317.04Thiobencarb（禾草丹）（禾草丹）858843873870122317.04Aldrin（艾氏剂）（艾氏剂）5855833871726277030.91Phosalone（伏杀硫磷）（伏杀硫磷）780585611503276930.90Leptophos（溴苯磷）（溴苯磷）4850844868612156120.09Bromophos-ethyl（乙基溴硫磷）（乙基溴硫磷）915912872786155920.07Cis-chlordane（Cis-氯丹）氯丹）388988991386977313.01Beta-666（Beta-六六六）六六六）91590889780077012.99Atrazine（莠去津）（莠去津）293593292590152910.84Propoxur（残杀威）（残杀威）88487887482552610.81Fenobucarb（仲丁威）（仲丁威）1逆相似度相似度逆相似度相似度逆相似度相似度逆相似度相似度AMDIS提取质谱图扫描质谱图扫描数保留时间提取质谱图扫描质谱图扫描数保留时间(min)农药组农药组扫描数差异对扫描数差异对AMDIS提取质谱图的影响提取质谱图的影响扫描速度对扫描速度对AMDIS能力的影响能力的影响7407607808008208408608800.20.250.30.350.40.450.50.550.60.650.70.750.80.850.90.95Scan rateMatch FactorsMatch of compound PMatch of compound BP：PCNB 五氯硝基苯五氯硝基苯B：beta-BHC -六六六六六六14浓度差异的影响浓度差异的影响0.5/101010/1051/10910/642/10810/434/10710/226/10610/11浓度比例Concentration ratios of P/B条件Program浓度比例Concentration ratios of P/B条件Program浓度差异的影响700750800850900950100001234567891011Match of compound PR,match of compound PMatch of compound BR,match of compound B重叠程度为2个扫描数下、不同浓度配比的条件下化合物B和P提取质谱图在NIST谱库中的检索结果15浓度差异的影响700750800850900950100001234567891011Match of compound PR,Match of compound PMatch of compound BR,Match of compound B重叠程度为3个扫描数下、不同浓度配比的条件下化合物B和P提取质谱图在NIST谱库中的检索结果PCNB /Beta-666=10/1M/Z 181,237M/Z 183M/Z 181浓度的影响 低浓度下重叠峰之间在信号响应值及浓度差异对低浓度下重叠峰之间在信号响应值及浓度差异对AMDIS能力的影响能力的影响7557567517421/17557527137011/27537016526071/3NoNoNoNo1/4NoNoNoNo1/5R,MatchMatchR,matchMatch0.024(3scans)0.016(2 scans)Difference in retention times,min Concentration ratios of B/P16 全扫描检测技术结合全扫描检测技术结合AMDIS技术在农药残留分析上的研究技术在农药残留分析上的研究毒死蜱毒死蜱Chlorpyriphos72367750076468750B*FenvalerateN*N*N*608618500A*Cypermethrin2*7646875007666665021.38Fenpropathrin8116735007517325020.012.4DDT8016995007717605019.442.4DDD7867375007257155019.244.4DDE7997435006236225017.35Parathion7986141007897995017.32Fethion8177195006326025017.22Chlorpyriphos8037115006247125016.97Malathion8797145009008975016.29Fenchorphos8238245008078035014.83Deta-6668427235008238225014.47Chlorothalonil8147115007997975013.76Gammar-6667246925008518785013.61PCNBNoNoNo8428385013.60Beta-6661*6326885006216015013.03Carbofuran7616011008358645012.87Hexachlorbenzen8747131006226185012.60Alpha-6668158065006136055012.12Phorate713710500886871509.85IsoprocarbR,MatchMatchMDL*R,MatchMatchMDL*Original ScanAMDIS ProcessedColeRT（min）Pesticides17 选择离子技术结合选择离子技术结合AMDIS技术在农药残留分析上的研究技术在农药残留分析上的研究AMDIS技术在盲样样品中的分析技术在盲样样品中的分析16.962 min的提取质谱图韭菜样品的色谱图谱库检索质谱图盲样测试白萝卜样品的色谱图24.130 min的提取质谱图谱库检索质谱图18农药残留分析的计算机软件处理系统(Pesticide residue analysis system，PRAS）自动数据后处理软件 自动的完成复杂基质中的多种残留农药的定性、定量的分析，并最终以报告的模式展现。自动对样品中的所有经AMDIS检索到的农药进行最终含量的估算、并结合对应的残留限量标准，对目标农药是否超标进行评估。通过通过GC/MS/MS和和PRAS对盲样样品中农药的最终定量结果对盲样样品中农药的最终定量结果0.26190.2688氯氰菊酯0.0350.03379毒死蜱韭菜（Leek）MS/MS定量结果（mg/kg）PRAS 定量结果（mg/kg）确证的农药样品PRAS生成的报告生成的报告*0.10.268811356氯氰菊酯24.5712*0.050.033797947毒死蜱14.9621阴性阳性最大残留限量（mg/kg）样品浓度（mg/kg）峰面积目标化合物保留时间（min）峰号19 谢谢大家！欢迎指正！TelTel：13810490274 13810490274 EmailEmail：zxz.1982zxz.1982