引用本文
黎乾, 黄炜, 赖文彬, 戴维列, 温锦锋, 王松才, 张小婷. 优化AMDIS软件建库自动筛选常见有机毒物[J]. 刑事技术,2012,37(5): 28-31
LI Qian, HUANG Wei, LAI Wen-Bin, DAI Wei-lie, WEN Jin-feng, WANG Song-cai, ZHANG Xiao-ting. Automated identification of common organic toxicants by GC/MS/AMDIS[J]. Forensic Science and Technology,2012,37(5): 28-31  
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优化AMDIS软件建库自动筛选常见有机毒物
黎乾, 黄炜, 赖文彬, 戴维列, 温锦锋, 王松才, 张小婷
广州市刑事科学技术研究所,广州 510030

作者简介:黎 乾(1969—),男,广东人,高级工程师,在职研究生,主要从事理化检验工作。Tel:13924081235;E-mail:likinggz@yahoo.com.cn

基金: 公安部应用创新计划项目(2009YYCXGD 51068)
摘要

目的 优化AMDIS软件,建立常见有机毒物的GC/MS自动筛选方法。方法 建立信息型中文常见毒物的质谱库,优化分离条件并测定多种毒物的保留时间,优化检索条件并测定多种毒物的检测限。结果 建立含2344种常见药毒物的中文质谱库;测定了162种药毒物的保留时间及检测限。结论 优化的AMDIS自动筛选常见药毒物,快速、灵敏、可靠,完全满足可疑含毒检材中毒物排查的要求。

关键词: 气相色谱-质谱联用仪; 自动质谱去卷积鉴定系统; 自动筛选; 常见药毒物; 中文质谱库
中图分类号:DF795.1 文献标志码:A 文章编号:1008-3650(2012)05-0028-04
Automated identification of common organic toxicants by GC/MS/AMDIS
LI Qian, HUANG Wei, LAI Wen-Bin, DAI Wei-lie, WEN Jin-feng, WANG Song-cai, ZHANG Xiao-ting
Forensic Science Institute of Guangzhou, Guangzhou 510030, China
Abstract

Objective To establish an automatic GC/MS/AMDIS screening method of common organic toxicants.Methods A mass spectra library of common toxicants was built; the separate parameters and search parameters were optimized and then the toxicant standards were analyzed with AMDIS.Results an AMDIS target mass spectra library containing 2344 toxicants were built; the RT and LOD of 162 common toxicants were measured.Conclusion GC/MS/AMDIS screening method is a quick, sensitive and reliable method for familiar toxicants and can be used for rapid screening of common organic toxicants.

Keyword: GC/MS; AMDIS; amtomatic identification; common organic toxicants; mass spectra library

AMDIS(automated mass spectral deconvolution & identification system; 自动质谱去卷积鉴定系统)是美国国家标准与技术研究院(NIST)开发的能对TIC图中是否含有目标化合物进行自动鉴定的应用软件。AMDIS自动处理过程包括噪音分析、成分感知、谱图去卷积(在色谱峰中扣减背景质谱、交叠质谱、共流物质谱而得到提取质谱)、化合物鉴定四个部分; 它通过数学模型提取纯净的质谱图, 可有效去除干扰物影响, 提高谱库检索准确度, 一次自动检索就能标记匹配值大于设定值的所有色谱峰, 根据提供的信息就能可靠鉴定检材中痕量目标物[1, 2]。

目前, 国内利用AMDIS技术检验毒物主要是用于探讨性[2, 3]或个案检测方面[4], 利用AMDIS技术进行有机毒物的GC/MS系统筛选的具体研究尚未见报道。本文利用GC/MS/AMDIS技术, 从信息型中文毒物质谱库的建立、分离条件优化及多种毒物保留时间测定、检索条件优化及多种毒物检测限的测定三个方面进行了改进, 优化了AMDIS毒物自动排查方法, 实现了检材提取物中可疑有机毒物的GC/MS快速筛选, 具体报道如下。

1 仪器与试药

5975气质联用仪带7683自动进样器(美国安捷仑公司); 增强型工作站; NIST谱库(2008); AMDIS3.66软件(2008); 毒物库(2008); 农药库(2008)。

海洛因等药品标样购自国家麻醉品实验室; 甲胺磷等农药标样购自德国Sigma公司; 羟亚胺等制毒原料取自制毒工厂, 经GC/MS、NMR(氢谱)及IR检验确证。甲醇、乙醇(分析纯)购自广州试剂厂。

2 方法优化
2.1 信息型中文有机毒物质谱库的建立

常见有机毒物信息简表的建立:本文参阅“ 毒品和毒物检验” [5]、“ 当代结构药物全集” [6] 、“ 有机农药及中间体质谱手册” [7]等资料, 以结构近似作为分类原则[8, 9], 依据原物、衍生物、代谢产物的方式拓展, 确定选择含毒品、药物、生物碱、农药、鼠药共计2344个常见有机毒物; 综合这些物质的中文名、外文名、分子式、CAS#等信息汇总列表。根据信息简表, 在NIST库、毒物库、农药库里寻找或分析毒物标样得到质谱图, 存到质谱库里; 形成毒品库、药物库、农药库、毒物库。所建立的质谱库中毒物名称含CAS号、中文名、英文名、分类属性、注释页码等, 内容直观易懂, 使技术人员马上掌握目标物的主要信息, 能快速找到毒物详细信息, 从而有效提高分析速度。库名信息示意图见图1。

图1 库名信息示意图

2.2 分离条件优化及162种毒物标样保留时间的测定

本法设置不同的进样参数和柱温参数, 以分离度好为标准确定采集条件:5975气质联用仪; 离子源(EI+源, 230℃, 70ev); 全扫描方式(40amu~500amu); 溶剂延迟3min。进样(不分流进样, 不分流时间0.4min, 280℃); 炉温[60℃(1min)— 以10℃/min升至280℃(10min)]; 色谱柱(DB-5MS毛细管色谱柱, 30m× 0.25mm× 0.25μ m); 载气(氦气, 恒流模式, 1mL/min); 传输线温度(280℃)。以上述条件分析毒物标样, 保留时间见表1。

表1 部分有机毒物标样的保留时间和检测限
2.3 检索条件优化及162种毒物检测限的测定

对AMDIS的检索参数进行优化, 确定如下条件: 定性参数:分析模式设为simple; 最小匹配因子设为60。仪器参数:数据格式设为agilent raw files; 仪器类型设为quadrupole; 检出信号阀值设为low。质荷比范围(m/z)设为auto。去卷积参数:组分峰宽设为20; 相邻峰减除设为two; 去卷积分辨率先设为low, 再设为high, 分两次检索; 去卷积灵敏度设为high; 峰形要求先设为low, 再设为high, 分两次检索。谱库参数:目标物谱库设为“ 毒物库” 。 用上述条件测定0.1、0.2、0.5、1、2、5、10μ g/mL的分类混标溶液, 能确认的标准最低量(此时匹配度为60以上)作为检测限, 162种毒物检测限见表1。

3 样品实验
3.1 空白血液固相提取物中添加标样的检验

取1mL血液的固相提取物2份, 1份加100μ L无水乙醇溶解作空白对照, 另1份加100μ L含美西律、MDMA、阿普比妥(内标1)、氯胺酮、甲基对硫磷、苯巴比妥、硫丹、SKF525A(内标2)、地西泮、氯丙嗪、大麻酚、氯氮平、三唑仑各5ng/μ L的混标溶液。进样1μ L, 用本法条件筛选, 结果空白对照无干扰、空白添加毒物全部检出, 结果见图2、图3.

图2 空白血液固相提取物溶液分析结果

图3 空白血液固相提取物添加标样分析结果

3.2 案例样品检验

某日, 某小区发现一女, 呈疯癫状, 先是傻笑, 随后自解衣服, 后来昏迷不醒, 送医院抢救无效死亡。死者尿液、血液经固相萃取后用本法分析, 均检出甲基苯丙胺和氯胺酮成分, 为事件快速准确定性提供科学依据(见图4、图5)。

图4 药物标样的AMDIS检索结果图(甲基苯丙胺)

图5 血液检材中检出甲基苯丙胺的结果图

4 结果与讨论
4.1 建立信息型中文毒物质谱库的意义

现行NIST库、毒物库中, 物质数量过多, 用来自动检索既费时又容易导致计算机出错; 库中含环境、基质物质很多, 对药毒物自动筛选构成很大阳性干扰; 库中目标物名字有化学名、商品名等, 一物多名、一物多图的现象增加了对检索结果认知的困难; 因此用这些商品库很难实现自动分析。本实验建立的优化AMIDS质谱库来源于标准谱库(NIST库、毒物库、农药库)或标准对照品, 质谱信息可靠; 其依据经典毒物分析参考书, 结合长期的毒物分析实践, 以结构近似或用途相近作为分类原则, 向原型物、衍生物、代谢产物方向拓展, 谱库信息含2344种常见有机毒物, 涵盖了毒品、药物、生物碱、农药、鼠药等方向, 谱库内容有相当的代表性、系统性; 为毒物质谱自动分析提供了坚实的基础。

4.2 GC/MS/AMDIS能快速筛选质谱库中毒物

利用优化AMDIS技术筛选TIC图中毒物能一步显示全部结果, 1min左右即可完成; 而传统质谱毒物定性要对TIC图逐峰进行质谱图提取、扣背景、谱库检索、人工鉴别和谱图打印等重复而繁杂的程序, 要30min左右才能完成。同时优化AMDIS技术能实现多个谱图连续分析, 快速定性效果更能体现。

4.3 GC/MS/AMDIS能准确筛选质谱库中毒物

优化AMDIS解卷积能得到纯净的质谱图, 相当于逐个质合比提取特征离子色谱图, 能有效去除检材干扰物的影响, 能对重叠峰、共共流物准确定性, 对生物检材的毒物筛选特别适用。传统定性时, 如样品成分复杂, 背景杂质对毒物信号会造成严重干扰, 甚至干扰物与毒物共流出重叠, 则扣本底方法很难去除干扰, 导致谱库匹配质量差, 定性结果不准确。

4.4 筛选结果判断

查阅阳性结果的信息显示(包括该峰的保留时间、名称、TIC及特征离子色谱图、原始质谱图及解卷积质谱图、库检索质谱图), 发现RT及质谱图和标样相一致的, 阳性结果可直接认定; 否则要用其他检验方法确证。内标监测如仪器状态正常, 则阴性结果一般可认为该检材不含检测限以上含量的谱库中的有机毒物, 必要时应用MRM、LC/MS等更高灵敏度的方法进行检验。

本研究在AMDIS基础上建立了含2344种有机毒物的信息型中文质谱库, 优化了分离条件及检索条件, 最终建立了GC/MS/AMDIS软件自动筛选检材是否含库中毒物的方法。本法优化后, 筛选过程自动, 筛选结果直观, 简单、快速、可靠, 是复杂检材中痕量有机毒物排查的好方法。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
[1] 许大年, 刘石磊. 色谱-质谱自动处理与鉴定系统—AMDIS简介[J]. 现代科学仪器, 2002(6): 42-44. [本文引用:1]
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[4] 张伟国, 雷宏洲, 韩天祥, 等. 自动质谱退卷积系统(AMDIS)用于重叠农药峰的GC/MS质谱图退卷积处理[J]. 质谱学报, 2005, 26(3): 155-159. [本文引用:1]
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[6] 王泽民. 当代结构药物全集[M]. 北京: 科学技术出版社, 2008. [本文引用:1]
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[8] 国家药典委员会. 中华人民共和国药典 [M]. 北京: 中国医药科技出版社, 2010. [本文引用:1]
[9] 陆惠民. 毒物分析[M]. 北京: 警官教育出版社, 1995. [本文引用:1]