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分析化学 （ FENXI HUAXUE） 第 38 卷 檵檵殝 2010 年 4 月 研究快报 第4 期 Chinese Journal of Analytical Chemistry 453 ～ 457 研究快报 檵檵殝 檵檵檵檵檵檵檵殝 檵檵檵檵檵檵檵殝 DOI： 10. 3724 / SP. J. 1096. 2010. 00453 微量果汁中痕量乐果的快速质谱检测 王姜 1 摘 要 1 1 1 2 杨水平 鄢飞燕 刘 艳 李 明 1 1 * 1 宋宇航 占叶兵 陈焕文 2 （ 东华理工大学应用化学系，抚州 344000 ） 1 （ 北京市理化分析测试中心，北京 100089） 利用自行研制的纳升级微量取样器，建立了在无需样品预处理的前提下，对纳升级的市售果汁中痕 量残留农药乐果进行快速分析的表面解吸常压化学电离质谱方法。实验结果表明，微量取样器的最小取样量 为 0. 11 nL，果汁样品中的乐果在 0. 0010 ～ 10. 0 mg / kg 浓度范围内线性关系较好，相关系数为 0. 988，回收率 为 80. 5% ～ 120. 6% ，相对标准偏差为 8. 4% ～ 17. 2% ，检出限可达 1. 2 × 10 关键词 引 1 － 11 mg / kg。 纳升； 表面解吸常压化学电离； 质谱； 乐果； 果汁 言 有机磷农药是应用最为广泛的一类高效杀虫剂 ，但其残留对食品安全和人体健康存在较大的威胁 。 ［1 ～ 5］ 为此，世界各国不断加强对食品中农药残留的监控力度 ［6］ 谱法 ［7， 8］ 、气相色谱质谱法 。 现有的农药残留检测方法如液相色谱质 ［9］ 、液液微萃取色谱法 等，都需要复杂的预处理过程，具有分析时间长、操 ［4， 9］ 等缺点。质谱分析方法具有灵敏度高、定性分析准确等优点，被认为是最有前景的农药残留 作复杂 ［10］ 。开发能够在无需样品预处理条件下 ，对实际样品中痕量农残进行快速分析的质谱方法具 检测方法 有重要意义。 采用微流控技术能够对微升以上的样品进行处理 ，制备成合适的液体样品后可以实现皮升级样品 ［11］ 的质谱分析 。对于一些非均相样品（ 如果汁、菜汤、粥等） ，目前尚难以采用微流控技术对微升级样品 进行预处理。显然，建立对纳升复杂基体样品的快速质谱分析技术具有现实意义 ，不但可以将样品消耗 量降低到纳升水平，显著降低样品的耗量，而且可望用于活体生物组织的取样 （ 减小对生物体的损伤 ） 和微量复杂珍稀样品的快速分析 。为此，本实验自行研制了复杂样品的微量取样装置 ，并结合表面解吸 ［12 ～ 18］ ，以含有大量 常压化学电离质谱能够在无需样品预处理条件对复杂基体样品进行直接分析的特点 果粒残渣的市售果汁为代表性对象 ，建立了纳升取样表面解吸常压化学电离质谱 （ Nano-SDAPCI-MS） 检 测果汁中乐果农药残留的方法，应用于果汁中痕量乐果的快速检测 ，结果满意。 2 实验部分 2. 1 仪器与试剂 纳升取样器：自制的纳升取样器由取样针和可伸缩外壳组成 （ 图 1a） 。取样针采用 15 cm 长不锈钢 针为基本材料，将其前端在 1 mol / L HCl 中浸泡 0. 5 h 后即可获得纤细的尖端，其直径在微米级后即可 停止腐蚀，对其表面用蒸馏水和甲醇进行反复清洗后即可进行使用 。针尖直径为 0. 08 mm，由于制备的 针尖非常脆，需避免针尖与硬物磕碰。可调节的伸缩外壳由聚四氟乙烯材料加工而成 ，既方便取样针探 出取样，又保护取样针。取样时将取样针探出外壳约 1 ～ 2 mm，调节其延展长度可以调节取样量； 针尖 2010-01-28 收稿；2010-03-04 接受 本文系中国创新方法基金（ No. 2008IM040400） 和江西省教育厅科技项目（ No. GJJ10504） 资助 * E-mail： chw8868@ gmail. com 分析化学 454 第 38 卷 划过果汁样品表面蘸取样品，与样品接触的时间约 0. 5 s；然后直接放置在表面解吸常压化学电离源下 进行检测。 SDAPCI 离子源：实验室自制［12 ～ 18］。LTQ-XL 线性离子阱质谱仪 （ 美国 Finnigan 公司 ） ，配有 Xcalibur 数据处理系统。 乐果（ 乳油 40% ，市售） ，使用时配制成有效浓度 1. 0 mg / mL 水溶液备用； 实验用多种果汁均购自 当地超市，使用前无需进行纤维分离、萃取等预处理。 2. 2 实验方法 设置 SDAPCI 离子源为正离子模式，质量范围 50 ～ 400 Da，电离电压 3. 5 kV，离子传输管温度为 200 ℃ 。离子源放电针与水平面夹角 α 为 30°， 放电针针尖与质谱进样口水平；进样时， 为保证取样器的尖 端上的痕量样品能够直接进行表面解吸化学电离，将取样器针尖垂直放置（ 图 1b），并仔细调节其高度到 合适位置。实验中， 二级质谱母离子隔离宽度为 1. 4 Da， 碰撞能量为 20% 。其它条件系统自动优化。 图1 痕量复杂基体样品的快速表面解吸常压化学电离质谱原理图 Fig. 1 Rapid analysis of nano liter of heterogeneous juice sample by deoorption atmospheric pres- sure chemical ionization-mass spectrometry（ SDAPCI-MS） a. 纳升 取 样 器 装 置 （ Schematic illustration of homemade nanoliter sampler ） ： 1. 取 样 针 （ Stainless steel needle） ； 2. 塑料外壳（ Teflon shell） ； 3. 取样针伸 缩调节 手柄 （ Adjustor for needle） ； 4. 手持绝缘手柄 （ Teflon handle） ； 5. 样品（ Sample） ； b： SDAPCI 检测痕量农残装置（ Schematic diagram of SDAPCI source for rapid analysis of juice samples on the tip of sampler） 。 3 结果与讨论 3. 1 取样量的确定 －7 －8 －9 － 10 为了比较精确的确定取样器最小取样量，用 ESI-MS 测定 1 × 10 ，1 × 10 ，1 × 10 ，1 × 10 ， 1 × 10 － 11 和 1 × 10 － 12 g / mL 精氨酸标准水溶液，通过精氨酸在 ESI 正离子模式下形成［M + H］+ 的分子 离子（ m / z 175） 二级质谱碎片 m / z 116 的信号强度制作工作曲线，离子强度 （ y） 与浓度 （ x） 具有较好的 8 线性关系。线性回归方程为 y = 8 × 10 x（ g / L） + 9. 12，相关系数 R = 0. 993。 取 5 mL 果汁，配制成的 0. 10 g / L 精氨酸含果汁溶液。取一干燥果汁瓶盖，倒入少量果汁，再将瓶盖中果汁倒出，使瓶盖表面留 有一层精氨酸果汁溶液的液膜。瓶盖内侧边缘残余的滴状果汁用吸水纸吸去，使液膜更加均一。 用取 样器在液膜上取样20 次，每次取样后均在同一 2 mL 二次水中涮洗。测定涮洗取样针的 2 mL 二次水中 －7 精氨酸的二级碎片离子 m / z 116 的信号强度为 96. 4，对应的浓度为 1. 09 × 10 g / mL。 按照上述方法， 测定没有添加精氨酸的果汁，未测出果汁中含有精氨酸。 因此，根据 V = c·m（ c 为溶液的浓度，m 为溶 液中溶质质量） ，得 20 次取样精氨酸质量（m1 ） 为 m1 = C·V = 1. 09 × 10 －7 mg / mL × 2 mL = 2. 182 × 10 － 7 ， －7 mg / （0. 1 g mg / mL） = 2. 18 × 则 20 次取样的精氨酸果汁溶液的体积 （ V1 ） 为 V1 = m1 / c1 = 2. 182 × 10 10 － 6 mL，c1 为精氨酸果汁溶液的浓度。则每次取样体积（ V） 为 V = V1 /20 = 1. 09 × 10 － 7 mL，即 0. 11 nL。 由于取样量与取样针针尖的直径 、样品液膜的厚度、液体粘稠度有关。 所以当取样针足够细，样品 液膜足够薄的时候取样量会更小 。 3. 2 乐果的 SDAPCI 串联质谱分析 ［12， 13］ 。 因此，先用取样器取乐果水 在复杂样品中痕量物质分析中，一般通过串联质谱排除假阳性 第4 期 王 姜等：微量果汁中痕量乐果的快速质谱检测 455 溶液进行实验，研究在实验条件下乐果的信号及其分裂模式。 乐果在 SDAPCI 正离子模式下易形成 ［M + H］+ 的分子离子，因而在质谱中获得较强的信号峰 （ m / z 230） （ 图 2a） 。 选择 m / z 230 分子离子峰 进行二级质谱研究，主要特征离子 m / z 199 和 182（ 图 2a 插图 ） ，是母离子分别丢失 CH3 NH2 和 CH3 SH 所致。另外，在二级质谱碎片离子 m / z 199 的三级质谱中，可产生 m / z 125 和 143 的碎片离子，分别为母 离子 m / z 199 进一步丢失 CH3 ，OCH3 及 2CH2 所致。为了确保实验结果的可靠性，实验还采用了 ESIMS 方法对乐果进行了 MS / MS 谱对照分析 （ 图略 ） ，结果发现，乐果 SDAPCI-MS / MS 谱图与 ESI-MS / MS 谱图完全吻合。因此，如果在实际样品中能够检测到信号峰 m / z 230，并且在 MS / MS 谱中观察到主要 特征离子 m / z 199 （ 基峰） 和 182，则可以判断该样品中含有乐果。 图2 乐果标准样品质谱图（ a） 及其工作曲线（ b） ，插图为 m / z 230 的二级质谱图 Fig. 2 SDAPCI mass spectra of dimethoate in juice samples （ a） and calibration curve of dimethoate （ b） ， Inset： characteristic fragments obtained from MS / MS spectrum 3. 3 线性范围和检出限 配制浓度为 0. 10，1. 0，10. 0，100 和 1000 mg / kg 的乐果标准溶液，分别取 100 μL 加入 10 mL 农夫 果园（ 不含乐果） 饮料中，配制成含 0. 0010，0. 010，0. 10，1. 0 和 10. 0 mg / kg 乐果的果汁溶液，按前述 实验方法进行 SDAPCI-MS 实验。将二级质谱中获得的信号扣除背景后以 m / z 199 的净响应信号强度 表示，每个浓度的标准样品测定 6 次，测定净响应信号强度平均值及相应相对标准偏差 （ 括号内 ） 依次 为：6166（19. 1% ） ，7512（25. 7% ） ，8359（14. 0% ） ，9030（9. 0% ） ，10817（26. 9% ） 。 信号强度与样品 浓度分别取对数，绘制工作曲线，结果如图 2b 所示。 在 0. 0010 ～ 10. 0 mg / kg 范围内，离子强度的对数 （ y） 与浓度的对数（ x） 具有较好的线性关系。线性回归方程为 y = 0. 056x + 3. 972，相关系数 r = 0. 988。 对空白样品进行测定，获得扣除背景后净响应信号强度为 1156. 5（S / N≥ 3，n = 20） 并测得空白样品 的 3 倍标准偏差为 1109. 4。根据公式 x = （y + 3σ － a） / b（ σ 为空白样品标准偏差，y 为空白样品净相应信 a 为工作曲线截距， b 为工作曲线斜率）［19］，进 号强度， 行变换得： logx = －［a′ － log（ y + 3 σ ） ］/ b′（ a′ 为本实 验工作曲线截距，b′为本实验工作曲线斜率） ，计算得 － 11 mg / kg。 本方法对乐果检出限为 1. 2 × 10 3. 4 实际样品分析 采用本方法对 5 种市售果汁饮品进行测定，通 过二级质谱鉴定排除假阳性，所检测果汁样品中均 未检出乐果。取 5 种果汁各 10 mL，分别向其中添加 50 mg / kg 乐果标准溶液 50 μL，配得含 0. 25 mg / kg 图3 乐果的果汁溶 液，进 行 测 定，获 得 的 除 了 乐 果 信 号 m / z 230 外，谱 图 中 有 大 量 的 高 强 度 基 体 信 号 的二级质谱图 （ 图 3） 。这可能是因为这些果汁中都有较多絮状或 recorded using SDAPCI-MS， Inset： characteristic frag- Fig. 3 乐果果汁溶液 SDAPCI 质谱图，插图为 m / z 230 Mass spectra of dimethoate in juice samples 颗粒状果肉成分，果汁粘稠，成分复杂，导致常用检 ments of ions of m / z 230 测方法难以对如此复杂基体的样品进行快速测定 。每个样品测定 6 次，每个样品在 20 s 内获得了检测 分析化学 456 第 38 卷 结果。 回收实验时，在 9 份 10 mL 果汁样品中，先分别加入 50 mg / kg 乐果标准溶液 50 μL，然后 3 份加入 100 μL 水， 6 份分别加入 100 μL 10. 0 mg / kg 和 50. 0 mg / kg （ 各 3 份） 乐果的标准溶液，按照实验方法进 行测定 。获得样品中乐果含量为 0 . 21 mg / kg （ n = 6 ） ，加标回收率为 80 . 5 % ～ 120 . 6 % ，见 表 1 。5 种 添加乐果的果汁中乐果信号强度的相对 标准 偏 差 （ RSD） 在 8. 4% ～ 17. 2% 之 间。相对偏差较大的原因可能是手动进 样时的不稳定性和取样量的不精确造成 的，如果采用自动进样则可能克服此问 题。实验结果表明，本方法在进行低含 量物质的快速质谱分析方面具有优势， 方法灵敏、快捷，取样简单，样品耗量少， 在微量复杂基体样品的快速分析方面具 有较好的发展前景。 表 1 实际样品测定的回收率 Table 1 Recovery for rapid analysis of actual juice samples 样品编号 Sample 加标量 测得总量 Amounts spiked Amounts found （ mg / kg） （ mg / kg） 回收率 Recovery （% ） 相对标准偏差 RSD （% ） 1 0. 10 0. 31 95. 3 8. 4 2 0. 10 0. 29 80. 5 10. 2 3 0. 10 0. 32 110. 9 17. 2 4 0. 50 0. 67 91. 5 11. 4 5 0. 50 0. 74 106. 7 10. 3 6 0. 50 0. 81 120. 6 15. 2 References 1 Sconacher H B，Mes J. 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Chem. （ 分析化学） ， 2009，37（3） ： 315 ～ 318 17 YANG Shui-Ping（ 杨水平） ，HU Bin（ 胡 斌） ，LI Jian-Qiang（ 李建强） ，HAN Jing（ 韩 京） ，ZHANG Xie（ 张 燮） ，CHEN Huan-Wen（ 陈焕文） ，LIU Qing（ 刘清） ，LIU Qing-Jun（ 刘清珺） ，ZHENG Jian（ 郑 建） . Chinese J. Anal. Chem. （ 分析 化学） ，2009，37（5） ： 691 ～ 694 18 Wu Z，Chen H，Wang W，Jia B，Yang T，Zhao Z，Ding J，Xiao X. J. Agric. Food Chem. ，2009，57（20） ： 9356 ～ 9364 19 Hibbert D B，Gooding J J. Data Analysis for Chemistry. New York： Oxford University Press，2006： 155 ～ 161 第4 期 王 姜等：微量果汁中痕量乐果的快速质谱检测 457 Rapid Determination of Dimethoate in Nanoliter of Juice Using Surface Desorption Atmospheric Pressure Chemical Ionization Mass Spectrometry WANG Jiang1 ，YANG Shui-Ping1 ，YAN Fei-Yan1 ，LIU Yan2 ，LI Ming1 ， SONG Yu-Hang1 ，ZHAN Ye-Bing1 ，CHEN Huan-Wen * 1 1 （ College of Chemistry，Biology and Material Science，East China Institute of Technology，Fuzhou 344000） 2 Abstract （ Beijing Center for Physical and Chemical Analysis，Beijing 100089） A method based on a nanoliter level sampling technique and desorption atmospheric pressure chemical ionization mass spectrometry（ SDAPCI-MS） was developed for the rapid detection of trace dimethoate in juice without sample pretreatment. The precise sampling of untreated commercial juice samples was performed by using a homemade nanaoliter sampler（ diameter of 80 μm） ，which was made from a stainless steel needle. The minimum sampling volume was 0. 11 nL. A good linearity of dimethoate signals was obtained in a range of 0. 001 － 10. 0 mg / kg with the correlation coefficient （ R） of 0. 988. The recoveries of real sample analysis were 80. 5% － 120. 6% . The detection limit of dimethoate was 1. 2 × 10 － 11 mg / kg for the juice sample. Keywords Nano level； Surface desorption atmospheric pressure chemical ionization； Mass spectrometry； Dimethoate； Juice （ Received 28 January 2010； accepted 4 March 2010 ） 櫤櫤櫤櫤櫤櫤櫤櫤櫤櫤櫤櫤櫤櫤櫤櫤櫤櫤櫤櫤櫤櫤櫤櫤櫤櫤櫤櫤櫤櫤櫤櫤櫤櫤櫤櫤櫤櫤櫤櫤櫤櫤櫤櫤 全国生物医药色谱学术交流会（2010） 征文 由中国化学会色谱专业委员会和北京理化分析测试技术学会北京色谱学会主办的“全国生物医药色谱学术交流会 （2010） ”定于 2010 年 5 月 7 ～ 11 日在景德镇市召开。 会议将就色谱技术在生命科学、生物技术、药物、环境、食品安全等领域的分离、分析和质量控制等方面的发展和应 用进行学术研讨，热诚欢迎全国从事生物医药色谱工作的科技人员及相关企业与会交流。 论文摘要请于 2010 年 3 月 31 日前向本会网站投稿。会议的部分征文将以全文在《化学通报》发表，请有意发表全 文的作者，除向网站投递摘要外，按照《化学通报》的格式准备好全文文稿，于 2010 年 3 月 31 日前用电子邮件发送到会 议学术组。 欢迎国内外分析仪器公司和厂商到会介绍和展出产品，具体事宜请与会务组联系。 会议网站： http： / / www. cbmcn. org（2010 年二月初启用） 学术组联系人： 赵睿，010 － 62557910，Email： zhaorui@ iccas. ac. cn； 中国科学院化学研究所，北京中关村北一街 2 号，邮编 100190 会务组联系人： 于靖琦，010 － 68731259，桂三刚，010 － 88417672，传真： 010 － 68471169，Email： VIP001@ 21cn. com； 北京理化分析测试技术学会，北京海淀区西三环北路 27 号，邮编 100089