基于Q Exactive-GC精確質量數據庫篩查及確證食品中435種農藥多殘留
摘 要
本研究利用氣相色譜-四極桿-靜電場軌道阱高分辨質譜（Thermo Scientific TM Q Exactive-GC）建立了435種農藥
化合物精確質量數據庫，并結合相應的數據處理軟件，在此基礎上建立了農藥多殘留快速篩查流程。實驗對檢索中所
需的各項參數進行了優化，用以提高篩查準確度，避免假陽性和假陰性結果的產生。實驗結果表明，在實際樣品檢
測中，分辨率60,000 FWHM（200 m/z）及以上， 質量準確度 < 2.0 ppm，篩查準確度會有大大改善。同時仍然可以保
持高靈敏度，完全滿足食品中農藥殘留檢測要求。篩查方法同時使用了精確質量數和偏差，保留時間窗口，同位素分布與同位素豐度信息等參數，進而獲得快速、準確的結果。
關鍵詞 Q Exactive-GC；精確質量數據庫；農藥多殘留
1.引言
農產品作為人們日常生活中必不可少的食品，其日常消費量和市場需求量巨大，目前，全球有超過
1100 種農藥應用于農業生產中[1]
。為提高農產品的產量，改善其品質，施用農藥不可避免，加之農藥的濫用及亂用現象，這不僅使得果蔬中農藥殘留超標，并且加重了農藥對環境的污染，同時對國際貿易及消費者的健康造成不良影響。為了應對這次問題，許多國家和國際組織都發布了農藥的最大殘留限量（MRLs），對不同基質中的不同農藥殘留進行了嚴格的規定[2]。我國GB2763-2014《食品中農藥最大殘留限量》也規定了387種農藥的3650項MRLs（GB
2763-2014）[3]。果蔬中農藥殘留問題，不僅成為食品安全領域面臨的嚴峻挑戰，而且也制約了我國果蔬產品的進出口貿易。
農藥的痕量多殘留檢測，一直是農藥殘留分析的研究重點和發展趨勢，是分析化學工作者追求的目標。目前，全世界在用農藥加之其代謝物、同分異構體和降解產物可達幾千種，這就決定了農藥分析的復雜性和多樣性。快速、準確的農藥多殘留檢測方法已成為國內及國際上的重點研究方向。
目前，常用的農殘篩查多用串接氣質或者串接液質檢測來實現。串接質譜由于其靈敏度高、特異性強，因而被廣泛得應用在食品及農產品中的多殘留分析檢測中。但是，隨著樣品基質越來越復雜,
農藥檢測數目的增加以及痕量分析的要求，三重四極桿質譜一般采用多反應監測（MRM）的掃描模式，由于其固定目標化合物，帶有一定的局限性。四極桿-飛行時間質譜（Q-TOF）和靜電場軌道阱高分辨質譜（Orbitrap）采用高分辨全掃描的方式（無限制目標化合物）在很大程度上彌補了這個缺陷，被廣泛應用于農藥殘留的快速篩查。
對于高分辨選擇性上，只有當分辨率高于
50,000 時，高分辨全掃描方式的選擇性才會體現出好于三重四極桿質譜MRM 的掃描模式，即交叉點 [4] 。因此在樣品篩查分析過程中，Q
Exactive-GC高分辨質譜參數選擇了 60,000（ m/z
200）以上的分辨率，大大提高了農藥殘留定性篩查的速度和結果的可靠性，同時獲得更準確的定量結果。
Q Exactive -
GC，作為一款氣質高分辨產品，基于 Orbitrap 靜電場軌道阱技術獨特的高分辨率和高質量精度測定原理以及優良的穩定性和操作性，分辨率高達
120,000 FWHM（200 m/z
），同時保持良好的靈敏度。去掉其全掃描和高掃描速度，使得無需考慮化合物數量上的限制，從而達到大量農藥同時篩查的目的，并滿足在復雜基質中檢測低濃度農藥殘留和提供（對樣品中其它成分）回顧性研究。不僅如此，Orbitrap
可將化合物的精確質量數與保留時間、同位素強度、同位素分布等信息結合，從而實現農藥的快速、準確篩查。
本研究基于 Thermo
Fisher Scientific 最新氣質高分辨產品，建立了 435 種農藥化合物精確質量數據庫，可在 35
分鐘內完成樣品數據采集以及農藥未知物篩查的工作，具有靈敏度高、分辨率好，特異性強、重現性好等特點。在常見水果蔬菜農藥多殘留檢測中獲得良好的效果。
2.實驗部分
2.1 儀器和方法
2.1.1 氣相條件
儀器型號：Thermo Scientific TM TRACE 1310 GC
進樣體積：1.0 μL
襯管：PTV 不分流進樣
不分流時間：1 min
載氣：氦氣，1.2 mL/min
柱溫箱溫度程序：初始溫度 40 ℃，保持 1.5 min；以 25 ℃/min升至 90 ℃，保持 1.5 min；以 25 ℃/min 升至
180 ℃，保持0 min；5 ℃/min 升至280℃，保持 0 min；10 ℃/min升至300 ℃，保持3 min。
2.1.2 質譜條件
儀器型號：Thermo Scientific TM Q Exactive-GC 質譜儀
傳輸線：250 ℃
離子化類型：EI
離子源：280 ℃
電子能量：70 eV
采集模式：高分辨全掃描（FullScan）
質量分辨率：60,000 FWHM（200 m/z ）
掃描范圍：50-700 m/z
2.2 樣品前處理方法：
1. 水果蔬菜樣品
基于《GBT 23206-2008果蔬汁、果酒中 512 種農藥及相關化學品殘留量的測定液相色譜-串聯質譜法》，以正己烷為定容液 [5] 。
3.實驗與結果
3.1 高分辨質譜的定性能力
按照歐盟方法學標準，質譜方法必須達到4個定性點的確證要求[6]
，對于三重四極桿串接，通常只檢測2對母離子和子離子，因此其定性點往往只有4-5個；而對于高分辨質譜，由于其對精確質量數進行全掃描測定，因此其每個離子被定義為2個定性點，相對豐度在基峰
10% 以上的離子可以作為定性離子使用。因此，按照以上規則，Q Exactive-GC
所采集數據的定性點均在4個以上，并可以實現全掃描圖譜的庫檢索工作。在化合物的準確定性上具有強大優勢。
3.2 儀器性能
3.2.1 掃描速度
通常情況下農藥的峰寬在 3-10 s（與色譜峰的位置及濃度有關）之間，每一個色譜峰至少要滿足 8-10 掃描點數以保證數據采集的準確性。
Q Exactive-GC 在 60, 000 分辨率下，仍能達到 7.0 spectrum/s以上的采集速率，使數據獲得足夠多的掃描點數。同時更重要的是每個掃描點數上質量準確度可以保持在 1.0 ppm 以內，保證了數據的穩定性和可靠性。如圖 1 所示。