配置EI源三重四極桿氣相色譜質譜聯用儀校準方法研究

何海紅，韓文斌，王衛華，邵明武，靳松

(1.中國計量科學研究院化學與分析研究所，北京100029;2.島津企業管理(中國)有限公司北京分公司，北京100020)

0 引言

氣相色譜-質譜聯用儀(GC-MS)是利用帶電粒子在磁場或電廠中的運動規律，按其質荷比(m/z)實現分離，能夠給出化合物的分子量、元素組成及結構式等重要信息，具有定性專屬性強、靈敏度高等優點，在食品和環境中污染物、法醫、毒物學、興奮劑、農藥、持久性有機污染物等的鑒定、定量方面有著廣泛用途［1-4］，近些年，污染物種類增加以及檢測標準、法規要求的提高使得GC-MS 無法滿足實際檢測需要。隨著技術的進步，三重四極桿氣相色譜- 質譜聯用儀【5】(GC-MSMS)在近些年得到了飛速的發展，它相對于單四極桿GC-MS 的優點主要有靈敏度更高、定量限更低、擁有多種離子監測方式、能夠更好地進行定性定量分析等。市場上主要的GC-MSMS 生產廠家有賽默飛世爾科技、美國Agilent 公司、德國Bruker 公司、日本島津制作所，型號主要有 TSQ Quantum XLS，TSQ8000，Agilent 7000A，Agilent 7000B，Scion TQ，TQ8030，TQ8040 等。

JJF1164-2006《臺式氣相色譜-質譜聯用儀校準規范》只適用于離子肼和單四極桿類型的GC-MS【6】，但GC-MSMS 儀器用戶迫切需要對該類儀器進行校準來保證檢測數據的可靠及量值溯源。筆者在參照已有規范的基礎上與日本島津制作所的技術人員進行了交流探討，擬定了一套配置電子轟擊(EI)源的氣質聯用儀的校準方法，主要校準內容包括定性定量重復性項目、信噪比項目、質量準確數項目與譜庫檢索項目。串聯氣質的特有監測方式主要有多反應監視(Multiple Reaction Monitoring，MRM;有時也叫選擇反應監視Selected Reaction Monitoring，SRM)和中性丟失掃描(Neutral Loss Scan)，MRM 是高度特異性的并且幾乎完全消除了基質背景，使得被檢測樣品的檢出限大大降低，是串聯氣質最具競爭力的指標。本校準方法中的前兩個項目采用MRM 模式的監測方式，并選擇有代表性的八氟萘二級特征離子進行采集，充分體現了串聯氣質儀器的特點與優勢。經筆者驗證，這套校準方法在不同公司生產的不同型號的儀器上均適用，所以對校準此類儀器有很好的參考價值，同時為日后制定串聯氣質儀器的校準規范提供參考。本方法只對配置EI 源質譜儀校準進行了研究，以后會在此基礎上對配置CI 源的質譜儀進行相應研究。

1 實驗部分

1.1 主要設備與試劑

氣相色譜-串聯質譜聯用儀系統:島津GC-2010 Ultra 和TQ-8040，配置EI 源;

容量瓶:100 mL，10 mL;

移液槍:Eppendorf，1 mL;

氦氣:氦普北分;

八氟萘- 異辛烷溶液:標準物質編號GBW(E)130245，100 pg/μL，U=3.0%，k=2;

硬脂酸甲酯- 異辛烷溶液:標準物質編號BW5069，10 ng/μL，U=3.0%，k=2。

1.2 色譜條件

色譜柱:DB-5MS(30 mm×0.25mm×0.25μm);

載氣流速:2.0 mL/min;

進樣口溫度:250℃;

信噪比、重復性項目程序升溫程序:50℃(保持1 min，升溫速率40℃/min)→200℃(保持1 min);

質量準確數項目程序升溫程序:100℃(升溫速率25℃/min)→240℃(保持10 min);

傳輸桿溫度:250℃;

進樣量:1 μL;

進樣方式:不分流，分流閥開啟時間1 min。

1.3 質譜條件

離子源溫度:200℃

Q1 與Q3 分辨力:單位分辨力(Unit);

電子倍增器電壓:2.5 kV;

信噪比、重復性項目監測方式:MRM 模式，母離子為272，子離子為222，碰撞能量CE 為24 V，EVENT Time 0.2 s，采集時間:3 ～5 min;

質量準確數項目監測方式:SCAN 模式，掃描范圍:50 ～300，采集時間:3 ～15 min;

閾值:0;

溶劑延遲時間:2.5 min。

2 GC-MSMS 校準

2.1 校準方法

2.1.1 開機準備

第一，用1.2 中的色譜柱連接氣相色譜儀的進樣口，然后經過傳輸桿與質譜檢測器連接，通1.1 中的氦氣，開機抽真空后等待儀器達到測樣要求;

第二，連接工作站后，打開氣相色譜參數設定界面，設定1.2 中色譜條件;

第三，打開質譜參數設定界面，設定1.3 中質譜條件;

第四，等儀器達到設定條件后，進入調諧界面運行自動調諧，通過后保存調諧文件，回到原始參數設定界面準備進樣。

2.1.2 定性定量重復性項目

質譜條件采用信噪比、重復性監測方式，標物編號為GBW(E)130245。取100 pg/μL 八氟萘溶液1 mL 倒入100 mL 容量瓶里面，用異辛烷溶劑稀釋到刻度，得到1 pg/μL 八氟萘- 異辛烷溶液;取1 pg/μL 八氟萘溶液1 mL 加入到10 mL 容量瓶里面，用異辛烷稀釋到刻度得到100 fg/μL 八氟萘- 異辛烷溶液。用100 fg/μL 八氟萘溶液進行定性定量重復性校準，連續進樣7 次，每次進樣1 μL，記錄每次進樣后所得八氟萘峰的保留時間和峰面積;取連續6 次進樣所得八氟萘峰面積與保留時間數據作為定性定量重復性數據，分別計算保留時間和峰面積的相對標準偏差。

2.1.3 信噪比項目

質譜條件采用信噪比、重復性監測方式。取1 pg/μL 八氟萘溶液1mL 倒入100 mL 容量瓶里面，用異辛烷溶劑稀釋到刻度得到10 fg/μL 八氟萘- 異辛烷溶液;用10 fg/μL 八氟萘溶液進行信噪比校準，連續進樣3 次，每次進樣1 μL，記錄每次進樣后所得八氟萘的峰高，取3 個峰高值的平均值作為八氟萘最終峰高值。

2.1.4 質量準確數

質量準確數是用硬脂酸甲酯的5 個特征離子的實測值與相應理論值進行比較，二者差值在±0.3 u 的范圍內就說明該質譜儀的質量軸沒有偏移，用該儀器進行定性分析所得結果是準確可靠的。質譜條件采用質量準確數監測方式，用標物編號為BW5069、質量濃度為10 ng/μL 的硬脂酸甲酯溶液進行質量準確數校準，進樣1次，進樣1μL，點擊硬脂酸甲酯峰最高處得到相應的質譜圖，按要求記錄5 個特離子的實測值，然后與相應的理論值相減，所得結果的絕對值最大者作為最終質量準確數數據，分別進行Q1 與Q3 兩個四極桿的校準。

2.1.5 譜庫檢索項目

分別對2.1.4 中Q1，Q3 得到的硬脂酸甲酯質譜圖進行譜庫檢索［7］，記錄譜庫名稱、匹配度、保留時間信息。

2.2 校準數據

2.2.1 定性定量重復性數據

利用100 fg/μL 八氟萘溶液在TQ-8040 氣質聯用儀上進行定性定量重復性校準，校準數據見表1，質量色譜圖見圖1。由表1 可得，保留時間、峰面積的相對標準偏差分別為0.01%和2.9%。

表1 定性定量重復性數據

圖1 定性定量重復性色譜圖

2.2.2 信噪比數據

利用10 fg/μL 八氟萘溶液在TQ-8040 氣質聯用儀上進行信噪比校準，按照公式(1)計算信噪比，數據及結果見表2，質量色譜圖分別見圖2、圖3。

式中:SN 為信噪比，無量綱;H噪音為基線噪聲峰高，intensity;H272為八氟萘峰高，intensity。

表2 信噪比峰高數據及結果

圖2 信噪比中八氟萘色譜圖

圖3 信噪比中噪音色譜圖

2.2.3 質量準確數數據

在TQ-8040 氣質聯用儀上進行質量準確數的校準，Q1 和Q3 的質量準確數數據及結果分別見表3、表4，Q1 與Q3 的硬脂酸甲酯質譜圖分別見圖4、圖5。在硬脂酸甲酯的質譜圖中縱坐標表示相對高度，橫坐標是帶電粒子的質量與所帶電荷之比值簡稱質荷比(m/z)，對于硬脂酸甲酯這種單電荷離子，質荷比與對應的分子量是一樣的。

表3 Q1 質量準確數數據 u

表4 Q3 質量準確數數據 u

圖4 Q1 硬脂酸甲酯質譜圖

圖5 Q3 硬脂酸甲酯質譜圖

2.2.4 譜庫檢索

Q1 硬脂酸甲酯數據為保留時間:8.564 min，檢索匹配度:91%，命中次序1，譜庫為NIST;

Q3 硬脂酸甲酯數據為保留時間:8.561 min，檢索匹配度:90%，命中次序1，譜庫為NIST。

3 注意事項

質譜儀在進行校準之前一定要達到真空度的要求，最好能提前一天抽真空。從校準項目與過程可以看出，氣相色譜-串聯質譜聯用儀與單四極氣質很類似，但是在進行信噪比與定性定量重復性校準時，要充分利用串聯質譜的特點，質譜采用MRM 模式的監測方式;對于質量準確數校準項目，由于串聯質譜有兩個四極桿質譜檢測器，所以要分別進行校準(有部分儀器在做掃描時只能使用一個四極桿質量分析器進行，這時只校準一個四極桿質譜檢測器即可)。

4 結語

氣相色譜-串聯質譜聯用儀是氣質聯用儀未來的發展趨勢，有著廣泛應用的前景。筆者通過不斷地研究總結出該儀器的校準方法，并通過實驗證明此校準方法是可行的，在目前尚沒有氣相色譜-串聯質譜聯用儀國家校準規范的情況下，對該類儀器的校準具有一定的借鑒作用。

［1］李東剛.三重四極桿氣質聯用法分析乳粉中三聚氰酸和三聚氰胺［J］.食品科學，2010，31(6):180-183.

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［3］葉英.GPC-GCMSMS 結合分散固相萃取法測定茶葉中農藥殘留［J］.中國食品，2014(4):30-33.

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［5］盛龍生.色譜質譜聯用技術［M］.北京:化學工業出版社，2006:50-60.

［6］國家質量監督檢驗檢疫總局.JJF1164-2006 臺式氣相色譜-質譜聯用儀校準規范［S］.北京:中國計量出版社，2006.

［7］王光輝.有機質譜解析［M］.北京:化學工業出版社，2005:107-110.