篩查軟件
好的數據處理軟件是成功執行常規篩查的一個關鍵。TraceFinder 軟件能夠迅速篩查數據并檢測是否存在目標農藥。我們使用了一個目標化合物數據庫來檢測和報告檢出的農藥，并注明滿足了哪些檢出標準。圖 3 給出了一個 TraceFinder 瀏覽窗口樣例， 圖中顯示的是在添加了 10 ng/mL 標樣的小麥樣品中檢出的一些農藥。農藥 p,p'-DDT 的檢出和確認是基于保留時間、準確質量數（0.21 ppm）、碎片離子、以及同位素分布信息的吻合，在圖中以紅色標出。數據以交通信號燈的形式展示在用戶面前，便于快速審閱。更詳細的信息可以在總結欄和窗口欄目中查閱，如本樣例中的 XIC 以及 p,p'-DDT 的理論和實際同位素分布情況。即便是在復雜基質中，本系統也能夠提供無與倫比的準確質量數據，使得化合物檢出的可信度非常高。所有農藥篩查都在 < 2 ppm 的質量準確度下進行，而如圖 3 所示，實際的質量差異通常只有亞 ppm 水平。對主要的診斷離子和碎片離子來說，準確質量檢測都能達到這種水平，從而可以自動篩出假陽性結果或提示用戶快速評估。
圖 3. 添加了 10 ng/mL 標樣的小麥樣品中檢出的農藥 （以 p,p'-DDT 為例）在 TraceFinder 篩查瀏覽器中顯示界面。農藥檢出的確認是基于準確質量確認（± 2 ppm 質量窗口）、保留時間（RT）、同位素峰分布（IP）、和碎片離子（FI）信息的吻合。紅色方框提示的是主要離子和確證離子檢測的亞 ppm 水平質量準確度。
低于 MRL 水平的篩查
在本研究中，當加標濃度為 10 ng/mL 時，所有 55 種農藥都在小麥、馬飼料、和韭蔥樣品中成功檢出。不僅如此，絕大多數農藥都可以在更低的濃度被檢出。如圖 4 和 5 所示，在小麥基質中，53 種農藥均可在 < 2.5 ng/mL 濃度水平下檢出，而在加標水平降低至 0.5 ng/mL 時，仍有 47 種農藥可被檢出。這種在復雜基質中也可以達到的無可比擬的靈敏度能夠有效支持在 MRL 規定的濃度水平甚至更低水平實現可信篩查，這也成為 Q Exactive GC 系統的一個獨特特性。
圖 4. 小麥中 55 種農藥的最低檢出標樣濃度圖。鑒定基于準確質量差異 < 2 ppm 和保留時間差異不超過 20 秒。 紅圈為 5 ng/mL 濃度水平。
圖 5. 馬飼料中 55 種農藥的最低檢出標樣濃度圖。鑒定基于準確質量差異 < 2 ppm 和保留時間差異不超過 20 秒。 圖中強調了 5 ng/mL 和 10 ng/mL 濃度水平。
借助分辨能力避免假陰性結果
只有當分辨能力足以將目標化合物與基質干擾和其它目標化合物區分開來時，使用較低的質量準確度容忍度才成為可能。當兩個質量輪廓圖重合時，測得的質量輪廓實際是兩者之和，導致目標化合物的質量測定不準確。圖 6 顯示的正是這一現象。該實驗分別以 15K、30K、60K 和 120K 分辨率對韭蔥樣品進行了分析。 質譜圖中可見一個氯苯胺靈的診斷離子，以及一個質量相近的背景基質離子對其造成干擾。在 60K 和 120K 分辨率下，分析可達到預期的質量準確度，實現基線分離。然而在 15K 和 30K 分辨率時，氯苯胺靈未能與干擾離子實現分離，降低了質量準確度。尤其是在 15K 分辨率下，質量準確度受到嚴重影響，質量差異高達 18.4 ppm。按照本研究使用的篩查標準，即便將質量差異容忍度進一步放寬到 10 ppm，仍然會造成氯苯胺靈的假陰性結果。這些試驗結果說明高于 60,000 的質量分辨能力是必須的，而這個最低分辨能力的具體值則取決于樣品的復雜度以及目標化合物和干擾物的濃度。
圖 6. 分辨能力會影響基質中被分析物的質量準確度。在 15K、30K、60K 和 120K 質量分辨率下采集的韭蔥提取液中，10 ng/mL 氯苯胺靈的一個離子的質譜圖。15K 和 30K 分辨率不足以分開氯苯胺靈離子與基質干擾峰，導致質量精確度變差。在 15K 分辨率時，按照本研究的篩查標準，該農藥會不能檢出，導致假陰性結果。
圖 7. 在 TraceFinder 軟件中查看韭蔥中丁苯嗎啉的提取離子流譜圖和校準曲線。校準樣品進行了三次平行重復進樣，線性良好。
農藥定量分析表現
在常規分析中，接下來應該對樣品中檢出的農藥進行定量分析。我們在 0.5–50 ng/mL 濃度范圍內，用基質匹配過的樣品評估了農藥檢測的線性，每個校準標品重復分析三次。在所有情況下，決定系數（R2）均 > 0.99，平均值為 R2 = 0.997，回歸殘差 < 25%。
圖7以丁苯嗎啉為例給出了化合物定量校準曲線。檢出化合物的完整定量流程不在本研究討論范圍內，不過在 Thermo Scientific 應用文獻 104493 中有詳細描述。
結論
本次評估的結果顯示，Thermo Scientific Q Exactive GC 組合四極桿-Orbitrap 質譜儀佐以 TraceFinder 軟件，對于食品和飼料的常規農殘篩查來說是一套極其有效的工具。Orbitrap 質譜儀的分辨能力、質量準確度和靈敏度都非常出色。
*使用高分辨全掃質譜分析進行篩查是擴大分析范圍的有效方法，憑借該技術，無需提前進行采集參數優化即可在單次實驗中分析更多的化合物。
*快速GC分析和采集速率提高了實驗室的分析效率和樣品通量。超群的質量精確度再加上極高的靈敏度，使得可靠的常規農殘篩查成為可能。
*以 60,000 FWHM （m/z 200）的質量分辨率進行數據采集能夠消除同質量化合物的干擾，提高在復雜基質中篩查農藥的結果可信度。對所有化合物都持續提供亞 ppm 水平的質量精度，確保化合物鑒定結果可信。
參考文獻
1.SANCO/12571/2013. Method validation and quality control procedures for pesticides residue analysis in food and feed.
2. Kellmann, M., Muenster, H., Zomer, P. & Mol, H.(2009) Full Scan MS in Comprehensive Qualitative and Quantitative Residue Analysis in Food and Feed Matrices: How Much Resolving Power is Required?J Am Soc Mass Spectrom, 20, 1464-1476.
3. Thermo Scientific Application Note 10449: Fast screening, identification, and quantification of pesticide residues in baby food using GC Orbitrap MS technology. Runcorn, UK