方案分享 | 如何高效提升GC-MS/MS定量灵敏度和选择性

气质联用技术始于20世纪50年代后期，气相色谱串联四极杆质谱（GC-MS/MS）将气相色谱的分离技术与串联四极杆质谱的高灵敏度高选择性相结合，被广泛用于农药残留检测和环境污染物检测等。传统GC-MS/MS使用电子轰击（EI）的电离模式。这是一种相对较 “硬”的电离技术，会产生较多的分析物碎片，因此会对MS/MS检测的选择性和灵敏度造成不良影响。如何能够高效地提升GC-MS/MS方法的灵敏度和选择性呢？下面给大家介绍沃特世大气压气相色谱电离源。

沃特世大气压气相色谱电离源（APGC）使用大气压化学电离（APCI）机理，是一种“软”电离技术，其分子电离机制是质子转移或电荷转移，而不是直接电子轰击，因此得到的分子离子丰度更高。由于对任何给定分析物来说，分子离子都是最 具专属性的单一谱峰，因此在分子离子的绝 对和相对丰度均较高的情况下，配合特定碎片离子明确的碎裂程度，便可实现高灵敏度和高特异性。由于不存在真空限制，GC功能可最 大限度发挥作用，故可以选择更多种GC色谱柱和流速。APGC源可与电喷雾（ESI）源轻松互换，形成适用于GC和LC定量分析的单一MS平台。

图1. APGC 电离机理 （以荧蒽为例）。

图2. APGC离子源组件示意图。

APGC定量分析的解决方案举例

二噁英和呋喃分析

二噁英是遍布全 球的有毒化合物，有极强的致癌性，来源于森林火灾和火山喷发等自然事件，以及工业活动（比如化工品如氯乙烯燃烧、垃圾焚烧、农药的生产）等的副产物。排放到空气中的二噁英会沉积到当地的植物和土壤中，污染水源、食品和饲料，并会长期存在于环境中，且在食物链中具有生物积累性，对人类健康构成了巨大风险。建立灵敏度高，特异性好的分析方法对其管控至关重要。

在早期的高特异性、高灵敏度二噁英分析方法中，基于扇形磁场质谱仪的EI GC-MS方法被认为是最 具选择性且灵敏度最 高的分析工具，但是对专业知识的要求较高且价格昂贵。

随着气相色谱串联四极杆质谱在定量分析中不断普及，使用GC-MS/MS方法对二噁英进行检测也被国际相关法案和国标方法所认可。

我们使用Waters APGC - Xevo TQ-XS系统进行了二噁英检测方法的开发和验证，分析四种基质（废水、生物固体、沉积物和组织）的九个不同样品并比较HRMS与MS/MS分析的全部36个样品，其结果具有良好的一致性。

图3. 配备APGC的Xevo TQ-XS 串联四极杆质谱系统。

APGC离子源相比EI源机理的不同使其具有灵敏度高、选择性好等优势，提升的灵敏度允许更小体积的进样量或更简便的前处理流程，大大提高检测效率。

详细案例请参考720006729zh

环芳烃(PAHs)、多氯联苯(PCBs)、 多溴联苯醚(PBDEs)和有机氯农药(OCPs)检测分析

多环芳烃（PAHs）、多氯联苯（PCBs）、 多溴联苯醚（PBDEs）和有机氯农药（OCPs）是全 球管制的持久性污染物（POPs），这些POPs的常见理化特性包括抵抗化学和生物降解的能力以及高亲脂性，从而导致其具有持久性并且很有可能发生生物累积。这些化合物被归类为毒物、致癌物和可能致癌物。

此类化合物具有挥发性、热稳定性和非极性，传统方法使用GC-MS和MS/MS技术并采用电子轰击（EI）电离模式进行分析，对于一些特定的化合物的检测有灵敏度的挑战。

采用Waters APGC离子源结合Waters串联四极杆质谱系统，开发了对食品中的141种不同类别的POPs化合物进行定量分析的方法。使用该方法，可轻松定量141种POPs化合物，包括通常使用传统的EI源进行准确检测和定量分析具有挑战性的化合物，均获得优异的LOD。并可以观察到许多POPs分析物的灵敏度显著高于传统GC-EI-MS方法所得到的灵敏度。

图4. A. APGC(上样量2 pg)与传统方法 B. EI(上样量20 pg)相比，对猪肉提取物中的BDE #17和#28具有更高的灵敏度。

该方法具有优异、稳定的灵敏度、回收率、重现性和线性，更高的灵敏度和性能已超过现有法规分析方法要求，超出的灵敏度空间允许对样品进行稀释或减小进样量，减少了基质的污染和干扰，使系统有更少的维护和日常清洗需求，由于APGC是大气压电离源，维护无需卸真空，进一步提高了实验室效率。

详细方案请参考720005144zh

农药多残留分析

农药在食品及环境中的残留会对人类造成重大的食品安全隐患，食品类商品中农药的最 大残留量（MRLs）的确定需使用灵敏、准确而可靠的分析技术。目前已知投入使用的农药超过1000种，因此实验室需要一种能在适当的时间内通过单次分析从样品中筛选出较多农药的分析方法。

最常用的是与串联四极杆质谱仪联用的液相色谱（LC）和气相色谱（GC）。这些技术的应用， 让实验室可以根据法规要求对多种具有不同化学成分的化合物进行分析。APGC离子源的工作模式大大提高GC-MS/MS农药多残留分析方法的灵敏度和选择性。

图5. APGC（上图）和EI ( 下图）生成的对比谱图显示APGC谱图中的分子离子强度更高。EI谱图显示出大量的碎片。

采用Waters APGC离子源结合Waters串联四极杆质谱系统，开发了同时检测142种农药的GC-MS/MS方法，对于所有的化合物，即便是用传统的EI方法很难检测的化合物，灵敏度大大超出法规方法要求。同时该方法选择性好、稳定可靠，整个系统可方便地切换成LC-MS/MS系统，方便对适合LC-MS/MS方法的农药进行分析。

详细方案请参考720004952zh。

总结

使用APGC离子源结合串联四极杆质谱系统相较于传统的GC-EI-MS/MS系统，具有更高的灵敏度和选择性，在持久性污染物检测、多农残检测等应用中可实现更低的检测限、更好的选择性、更高的实验效率和更短的维护时间。

APGC结合串联四极杆质谱在其他挥发性或半挥发性化合物检测中同样具有很高的优势，在第六次中国总膳食研究中也引进了该方法作为溴代阻燃剂检测方案，提高了灵敏度和选择性。此外APGC还可以跟高分辨质谱结合，进行更大范围、更优质的化合物定性测定。