食品污染物监测中农残和重金属的检测

• (2)重复性稍差，要严格控制操作条件。
• (3)有离子源产生的记忆效应，污染等问 题。
• (4)价格稍显昂贵，操作有点复杂。
农药残留－LCMSMS
水果中9种杀菌剂的LCMSMS检测方法
农药种类及其限量标准（GB 2763-2014）
样品前处理过程
LC-MS/MS色谱条件
• 色谱柱：WATERS HSS T3色谱柱
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辅助气体流量和温度的选择
雾化气对流出液形成喷雾有影响，干燥气影响喷雾去溶剂效果， 碰撞气影响二级质谱的产生。 操作中温度的选择和优化主要是指接口的干燥气体而言，一般情 况下选择干燥气温度高于分析物的沸点20℃ 左右即可。对热不稳 定性化合物，要选用更低的温度以避免显著的分解。 选用干燥气温度和流量大小时还要考虑流动相的组成，有机溶剂 比例高时可采用适当低的温度和流量小一点的。
杂环类化合物
其它（苯氧羧 酸类、脲类化 合物）
生物农药
我国常用农药
A、有机磷类 滴滴畏、甲拌磷、乐果、对氧磷、对硫磷、喹硫磷、敌百虫、氧化乐果、马拉硫磷、辛硫磷、
亚胺硫磷、甲胺磷、地亚农、甲基毒死蜱、毒死蜱、倍硫磷、杀扑磷、乙酰甲胺磷、甲基对硫
磷、杀螟硫磷、异柳磷等 B、有机氯类
Α -666、Β-666、Γ-666、Δ -666、OP –DDE、PP’-DDE、OP’ –DDD、PP’-DDD、
Q3
= selected m/z = scanned
= CID
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6.多反应监测（MRM）
特征： –监测特定母离子产生特定子离子碎片的化合物 –目标化合物的跟踪 –提高采集灵敏度，是灵敏度最高的定量采集方式 定 量 最佳选择 干扰小 信噪比高
Q1
Q2
Q3
= selected
m/z
= scanned
食品污染物风险监测中农残和重金属的检测
——LC-MS-MS和ICP-MS的应用及操作技术
汪曙晖 青岛市疾病预防控制中心 理化检验科 2018年4月9日
主要内容
• 1、概述食品化学污染物风险监测项目及其检测技术 • 2、LC-MS-MS的原理、结构及特点 • 3、LC-MS-MS在食品实验室农药残留检测项目中发挥的作用及实例 • 4、ICP-MS的原理、结构及特点
• 5）选择合适的液相色谱类型：正相、反相、选择合适的色谱柱 • 6）合适的电压： DP电压高时，样品在源内分解或碎裂；高 DP电压时回 使多电荷离子比例低，多聚体也减少 • 7）样品结构和性质 • 8）杂质的影响：溶剂的纯度、水的纯净程度等。当成分复杂，杂质太多 时，竞争使被测物离子化不好，同时使LC分离不好 • 9）样品浓度不够，有时需要浓缩
气相色谱—质谱 （GC-MS） 气相色谱—串联质谱 (GC-MS/MS)
高效液相色谱—质谱（LC-MS） 高效液相色谱—串联质谱（LC-MS/MS） 毛细管电泳—质谱（CE-MS） 原子发射光谱（AES）
原子吸收光谱（AAS） 电感耦合等离子体质谱(ICP-MS） 气相色谱或液相色谱— 电感耦合等离子体质谱联用
- 适合有机氮和有机磷化合物


通用的分析方法
结合NIST98 标准谱库和农药谱库可以进行农残化合物的鉴定 高灵敏度, 高选择性
HPLC

- 柱后衍生用荧光检测
- 高灵敏度, 高选择性的检测方法
适合氨基甲酸盐类化合物的分析
LC/MS
LCMSMS：高效液相色谱与三重四级杆质谱联用仪
• 以液相色谱作为分离系统，三重四级杆质谱为检测系统。样 品在液相色谱部分分离，经质谱离子化，质量分析器将离子 碎片按质量数分开，经检测器得到质谱图。
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中性碎片丢失扫描质谱图
MS1质量分析器扫描能丢失指定中性碎片的母离子，MS2质量 分析器扫描丢失指定中性碎片的离子，所得到的质谱图是由 MS1扫描的母离子，母离子只能是丢失指定中性碎片的离子
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5. 选择离子扫描（SIR）
定 量 满足一般要求 信噪比不如MRM 只监测指定的离子
Q1
Q2
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扫描方式和扫描模式
（一）扫描方式
全扫描(Full Scan) 子离子扫描(Daughter Scan)
母离子扫描(Parent Scan)
中性碎片丢失扫描(Constant Neutral Loss Scan)
选择离子监测(SIR) 多反应监测(MRM) （二）扫描模式 正离子模式 负离子模式
5.真空系统
4.Fra Baidu bibliotek离子检测和数据分析
检测器记录离子的信号. 然后将 信号传输到电脑绘制成色谱图.
三重四级杆工作原理
离子源 离子传输
离子过滤
离子碰撞 离子过滤 离子检测
MS1 (母离子选择) MS2 (子离子选择)
实验室现有的质量分析器类型：
串联四极质谱仪(MS/MS) ： 三重四极（QQQ）
离子源→第一分析器→碰撞室→第二分析器→接收器
MMOL/L。
送样前一定要摸好LC条件，能够基本分离，缓冲体系符合MS要求。
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色谱柱的选择
为了提高分析效率，常采用＜ 100 MM的短柱（此时UV图上并不 能获得完全分离，由于质谱定量分析时使用MRM的功能，所以不 要求各组分没有完全分离）。这对于大批量定量分析可以节省大量 的时间。 CAPCELL PAK C18 柱 WATERS HSS T3 柱
MS1 Q1 Q2 MS2 Q3
第一级质量分析器：用于选择一个前体离子或母离子，然后，用 适当的活化方法使这一离子裂解成产物离子或称子离子及中性碎片。
mp+ mf ++mn
mp+ 为前体离子； mf+ 为产物离子； mn为中性碎片；
第二级质量分析器：用于产物离子分析
如从产物中再选择一个离子，分析最后选择的离子的碎片，则标 记MS/MS/MS，数级可进一步增加至n次，实现MSn实验
• 柱温：35℃；进样量：5UL • 流动相：A：乙腈；B；0.05%甲酸水溶液
时 间 （ min ） 流 速 （ml/min） 0.3 初始 1 0.3 3 0.3 4.5 0.3 6.5 0.3 6.6 0.3 10 0.3
流动相A% 10 50 60 95 95 10 10
流动相B% 90 50 40 5 5 90 90
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流动相的选择
常用的流动相为甲醇、乙腈、水和它们不同比例的混合物以及一些易挥发盐的缓冲液， 如甲酸铵、乙酸铵等，还可以加入易挥发酸碱如甲酸、乙酸和氨水等调节PH值。
LC／MS接口避免进入不挥发的缓冲液，避免含磷和氯的缓冲液，含钠和钾的成分必
须＜LMMOL/L。（盐分太高会抑制离子源的信号和堵塞喷雾针及污染仪器）含甲酸 （或乙酸）＜2％。含三氟乙酸≤0.5％。含三乙胺＜L％。含醋酸铵＜10一5
所需设备
分析天平 组织匀浆机 涡旋混匀器、分离漏斗等 分散固相萃取（QuEChERS）、 固相萃取（SPE）法等 氮吹仪、旋转蒸发仪等
7.样品的定性、定量测定
GC、GC-MS、LC-MS-MS等
分析仪器的选择
GC/FPD
- 适合有机磷和有机硫农残化合物
GC/ECD
GC/NPD GC/MS
- 适合有机氯农残化合物
= CID
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扫描模式
一般的商品仪器中,ESI 和APCI 接口都有正负离子测定模式
可供选择。
一般不要选择两种模式同时进行。 正、负离子模式建议根据文献选择。
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选择的一般原则为： 1. 正离子模式： 适合于碱性样品，可用乙酸或甲酸对样品加以酸化。样品中含有仲 氨或叔氨时可优先考虑使用正离子模式。 2. 负离子模式： 适合于酸性样品，可用氨水或三乙胺对样品进行碱化。样品中有较 多的强伏电性基团，如含氯、含溴和多个羟基时可尝试使用负离子 模式。
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影响分子量测定的因素
• 1）PH的影响：正离子方式PH要低些，负离子方式PH要高些，除对离子 化有影响外，还影响LC的峰形。 • 2）气流和温度：当水含量高及流量大时要相应增加。 • 3）溶剂和缓冲液流量：流速适当高可以提高出峰的灵敏度。
• 4）溶剂和缓冲液的类型：通常正离子用甲醇好，负离子乙腈好些
利于多组分分析。
系统组成
2. 离子化
样品在离子源内电离,带电离子 在接口内进行去溶剂,聚集,冷 却进入质量分析器
OR SK
3. 质量分析器—四极杆
四极杆用于传输离子或选择母离子和子离子,离子通过 聚焦和传输进入下一组四极杆
Q2 (LINAC) Q0 Q1 Q3
EXIT CEM
DF
1. 样品注入
用液相或注射泵将样品注 入质谱.
质谱参考条件
• 离子源：ESI（电喷雾离子源） • 扫描方式：正离子扫描 • 检测方式：MRM（多反应监测） • 离子源温度：350℃
化合物名称 多菌灵 甲基硫菌灵 甲霜灵 嘧霉胺 烯酰吗啉 咪鲜胺 三唑酮 苯醚甲环唑 腐霉利
锥孔 电压 25 28 30 35 40 20 30 30 28
母离子 192 343.3 280.3 200.1 388.3 376.2 294.2 406.2 282.4
• 5、ICPMS在食品实验室无机元素检测实际操作中需要注意的问题
2018年食品化学污染物风险监测项目
• 元素类
• 农药残留 • 兽药及禁用药物 • 非食用物质 • 食品添加剂 • 生产贮藏产生污染物 • 生物毒素 • 有机污染物
• 食品接触材料污染物
气相色谱
色谱
液相色谱
仪 器 检 测 技 术
色 谱 — 质 谱 联 用
农药残留量（mg/kg）=农药本身+其代谢物的残留量
• 食品中农药残留量含量很低 • 目的物种类多，结构差异大
• 食品中的其他成分含量大大高于农药残留，易对其测定产生干扰,并且样 品种类多，干扰物成分各异
• 对样品的前处理和仪器分析提出更高要求
传统农残分析技术一般过程
分析步骤 1.采集样品
2.称取样品 3.匀质样品 4.样品的提取 5.样品的净化 6.样品的浓缩
用MS1质量分析器扫描能丢失指定质谱碎片 的母离子，所得到的母离子质谱峰一定是能丢 失指定质谱碎片的母离子。
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4、中性碎片丢失
母离子扫描、中性丢失扫描可用来研究结 构相似性化合物（如具有相同结构碎片、 或相同结构基团的化合物）
Q1
Q2
Q3
= scanned = scanned with offset = CID
痕量无机物定量
无机元素形态分析
重点监测项目
• 小麦粉、玉米粉等中的元素和真菌毒素的监测
• 蔬菜、水果和茶叶等中的元素和农药残留的监 测
农药分类
• 按来源分类
矿物源农药 无机化合物
* 按化合物类型分类
有机氯化合物
有机磷化合物
化学合成农药 有机合成化合物 天然有机物 生物源农药 抗生素 拟除虫菊酯 氨基甲酸酯
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1、全扫描 特征：
–质谱扫描得到一段质量范围从而获得质谱图 –用于未知物的结构分析 –用于SIR方法的开发以及MRM方法开发寻找母离子最佳电离参数
定性 寻找总分子离子峰 出峰时间
Q1
Q2
Q3
= selected m/z = scanned = CID
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2、子离子扫描
特征：
PP’-DDT、OP’-DDT、异菌脲、五氯硝基苯、林丹、三氯杀螨醇、百菌清、粉锈宁、甲氰 菊酯、氯菊酯、氰戊菊酯、溴氰菊酯等 C、氨基甲酸酯类 涕灭威、涕灭威砜、涕灭威亚砜、灭多威、3-羟基克百威、克百威、甲萘威等
食品中农药残留检验的特点
农药残留：指农药施用后，残存在生物体、农副产
品和环境中的微量农药原体、有毒代谢产物、降解 物和杂质的总称。残留的数量叫残留量。
–监测单个离子或一系列单个离子 –目标化合物的跟踪 –提高采集灵敏度
过程：
通过Q1 选择目标物质的母离子，在Q2 发生碰撞反应， Q3 对目标物质丰度最大的子离子进行扫描。
Q1
Q2
Q3
= selected m/z = scanned = CID
100
230
18
3、母离子扫描
母离子质谱图
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LC-MS-MS的特点 • 优点:
• (1)定分子量准确。
• 局限性:
• (1)异构体，立体化学方面区分能力差。
• (2)灵敏度高。
• (3)快速，几分甚至几秒。 • (4) 便于混合物分析， MS/MS 对于难分离 的混合物特别有效, 其它技术无法胜任。 • (5)多功能，广泛适用于各类化合物。
• 色谱和质谱优势结合，应用广泛。
色谱：化合物分离 质谱：纯物质结构分析
29 15 43 57 71 85
99 113
142 m/z
LCMSMS：高效液相色谱与三重四级杆质谱联用 仪
适用于高沸点、大分子、 强极性和热稳定性差的化合物的分析。
适于复杂基质样品,特别是农产品，生物样品中的农兽药残留的定 性定量分析。