引用本文
郭杰, 许秋实, 石辉丽, 商金磊. 利用Q-TOF LC/MS建立二级谱图数据库快速检测90种农药的初步研究[J]. 刑事技术,2015,38(4): 41-45
GUO Jie, XU Qiu-shi, SHI Hui-li, et al. Determination of 90 kinds of pesticide in unknown samples by QTOF-LC/MS and MS/MS database[J]. Forensic Science and Technology,2015,38(4): 41-45  
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利用Q-TOF LC/MS建立二级谱图数据库快速检测90种农药的初步研究
郭杰1, 许秋实2, 石辉丽1, 商金磊1
1.山东青岛市公安局刑警支队,266001
2.福建泉州市公安局刑侦支队,362000

作者简介:郭杰(1975—),男,山东菏泽人,硕士,主要从事毒物毒品及微量物证分析工作。Tel:0532-66572076; E-mail:qingdaoguoguo@sohu.com

摘要

目的建立90种农药的数据库(含二级谱图),以达到快速筛选检验该范围内的未知样品目的。方法优化一种Q-TOF LC/MS分析条件,将90种农药分别依次进行Q-TOF LC/MS-MS二级谱图分析,利用PCDL软件建立数据库。并同时实验了血样中10种不同浓度农药(100ng/mL、500ng/mL)的添加实验,对建库方法进行了验证。结果阳性识别率在80%以上。结论本方法简便灵敏、快速实用。

关键词: 二级谱图数据库; 四极杆飞行时间串联液质; 农药; 快速筛选及确认
中图分类号:DF795.1 文献标志码:A 文章编号:1008-3650(2013)04-0041-05
Determination of 90 kinds of pesticide in unknown samples by QTOF-LC/MS and MS/MS database
GUO Jie, XU Qiu-shi, SHI Hui-li, et al
Qingdao Public Security Bureau, Qingdao 266001, China
Abstract

Objective To establish a MS/MS database for 90 kinds of pesticide and a rapid method for determination of 90 kind of pesticide in unknown samples.Methods Analysis conditions of Q-TOF LC/MS were optimized firstly and then 90 kinds of pesticide were analyzed by Q-TOF LC/MS-MS. By using PCDL (Personal Compound Database and Library) software, a database for 90 kinds of pesticide was established.Results 10 blood samples which contain different concentrations of pesticides (100ng/mL, 500ng/mL) were analyzed and the positive rate was more than 80%.Conclusion This method is simple, sensitive and can be used for rapid screening and confirmation of pesticide.

Keyword: database; LC/MS-MS; Q-TOF LC/MS; pesticide; rapid screening and confirmation

运用PCDL(Personal Compound Database and Library)软件建立的一级质谱数据库广泛应用于有关实验分析中, 但由于该数据库不含二级谱图和保留时间信息, 在应用上受到一定的局限性, 为能充分发挥液质仪器的作用, 实验室往往根据实际工作需要建立适合自己的数据库。笔者利用高分辨质谱快速筛选检测技术的优势, 根据刑侦法医毒物分析的特点, 结合实际案件检验中经常遇到的问题, 充分利用Q-TOF(高分辨)的定性优势, 在现有的Q-TOF LC/MS仪器设备及PCDL数据处理软件下, 研究建立一个适合自己工作要求的数据库(含二级谱图和保留时间), 用于对90种农药快速筛选检测。该数据库的建立和应用, 充分发挥了仪器的优越性, 利用该库在实际工作检测分析中发挥了重要作用。报道如下:

1 实验部分
1.1 仪 器

安捷伦公司6520型Q-TOF LC/MS(液相色谱/四极杆-飞行时间串联液质联用仪)型联用仪, 液相色谱为1200型四元泵, 配PCDL数据处理软件及其液质数据定性、定量处理软件。

1.2 试剂与材料

杀虫剂和除草剂标准液90种(购于农业部环境保护科研监测所和北京应天易标准样品有限公司)浓度均为100μ g/mL。

甲醇、乙腈等有机溶剂均为色谱纯; 试验用水均为一级水; 涡旋震荡器、高速离心机、氮吹仪、移液器、天平等一些前处理工具。

1.3 实验条件

电喷雾离子化源(ESI) 正离子检测。操作参数: Gas Temp 350℃; Drying Gas 9L/min; Fragmentor 135V; Skimmer 65V; 离子喷雾电压4000V。柱温30℃; 进样量5μ L。

液动相:A=乙腈, C=20mmoL乙酸铵0.1%甲酸, A∶ C=70∶ 30, 流速为0.3ml/min, 恒流20min。

参比质量:质量范围(m/z)121.0509和922.0098。检测质量范围100~1000。二级质谱时设定的检测质量范围和碰撞电压:分别根据待测目标化合物设定。

1.4 实验方法

1.4.1 建立数据库 将90种农药标准物分别配制成2μ g/mL的工作液, 在1.3实验条件下分别进行实验, 根据每种标准物的阳性实验结果(M+H或+Na)的精确质量数和保留时间值分别设定其二级质谱的实验条件(如质量检测范围和碰撞电压), 并分别做其二级质谱实验(见表1)。

表1 90种农药的一、二级质谱实验结果(原子质量:H=1.0078; Na=22.9898)

表1中的母离子为一级质谱中的加合分子离子(同时也是二级质谱中的母离子), 从表1中可知涕灭威、恶唑菌酮、阿维菌素为[M+Na]+加合模式, 其余均为[M+H]+加合模式。由于一级质谱根据其精确质量数来查找化合物, 表1中农药依精确分子量数从小到大的顺序排列, 做为数据库更方便使用者查阅。

运用PCDL软件, 依次将90种标准物的名称、保留时间、分子式、结构式、二级实验谱图等内容编辑到数据库中。

1.4.2 未知生物样品的检测 取血液或尿液0.5mL~2mL, 加2~3倍的乙腈沉淀蛋白, 振荡, 涡旋50s左右, 离心, 上清液根据需要浓缩, 过0.22μ m水相滤膜, 供LC/MS分析。同时做空白及添加实验。

在1.3实验条件下检测, 所得到未知样品的一级谱图先经质量提取器提取化合物, 然后将提取的化合物经库查询(按1级母离子的精确质量数查询), 计算机自动筛选出可疑阳性结果, 分析人员再对阳性结果进行二级质谱实验检测、查询加以确证。

1.4.3 添加实验的考察 将10种标准物作2种浓度水平的添加实验, 考察其阳性标识率:取空白全血2份各1mL分别添加0.3μ g、1.5μ g标准物后再加2mL的乙腈沉淀蛋白, 振荡, 涡旋50s左右, 离心, 上清液过0.22μ m水相滤膜后在2.3实验条件下进样检测。实验结果经库筛查并计算其标识率(见表2)。

表2 10种农药血中添加实验, 经数据库检出情况(“ +” 为阳性标识)
2 结果与讨论

(1)关于PCDL其MassHunter PCDL Manger软件操作简单, 所建库内容丰富(内含有分子式、精确分子量、结构式、保留时间、二级质谱图等内容), 易于筛选查询和确认[3, 4]。目前通用的一级数据库有很多种, 含二级谱图的数据库需自己建立。

(2)本研究运用Q-TOF LC/MS技术建立数据库(含有二级谱图和保留时间)并加以应用, 建立未知样品中90种农药的快速筛选及确认的分析方法。建立数据库是一项基础工作, 对于非目标物筛选检验将会发挥很好的作用, 不但可以节省大量的检验时间和降低实验成本, 而且实验操作简便, 该方法尤其适用于案件量大、检材数多、排查范围不确定的基层单位快速办案的需要。各实验室可根据自己的实际情况, 配备适当的药物毒物标准样品, 建立数据库进行多种药物毒物快速筛选。本研究中大量详实的实验数据对相关分析人员具有很好的参考和借鉴意义[2]。

(3)本研究中的样品前处理方法是在中性环境下提取, 大多数酸性、碱性组分均具有一定的提取率, 且QTOF LC/MS具有很高的灵敏度, 一般情况下不易造成酸、碱性药物的漏检, 但此处理方法为非富集提取, 实际反而稀释了3倍, 这样对于含量极低的样本则不能适用, 需经过传统提取、净化、浓缩后再进行检测[1]。本实验仪器条件也非最佳实验条件, 没有很好的利用液相的梯度洗脱作用, 表1中只有噻嗪酮、嘧啶磷、毒死蜱、哒螨灵和阿维菌素5种药物的保留时间在10min以上, 检验中可再优化一下洗脱条件, 效果会更好。检验的洗脱条件与建库方法不同时, 其实验数据不影响数据库的应用, 只是将库中的保留时间做为参考即可。

(4)由于本方法是根据实际检案工作中遇到的问题, 进行了探索性尝试和研究, 目前我们工作范围较局限, 研究深度还很不够, 数据库具体如何建立和应用本文未作细述。在药物提取、净化方法、线性回归、精密度、回收率、准确度等方法评价方面还有待于进一步研究和完善。

3 应用案例

某年2月5日, 王某(男, 54岁)被发现死于某街道家中。经访问和尸体检验无异常, 送检王某血样做毒物成分分析, 利用本实验方法在王某血样中检出呋喃丹成分, 为破案提供了证据(见图1、图2)。

图1 选择222.1124离子时的一级液质质谱总离子流图

图2 检材中呋喃丹与标准呋喃丹的二级液质质谱图

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
[1] 杜鸿雁, 董颖, 张蕾萍, 等. 快速溶剂萃取法提取血中有机磷类农药[J]. 刑事技术, 2012(3): 20-21. [本文引用:1]
[2] 王学虎, 张前上, 月保, 等. 液质联用仪自动筛选27种心脑血管药物的应用研究[J]. 刑警技术, 2011(3). [本文引用:1]
[3] 安捷伦公司, 安捷伦科技食品安全应用文集[C]. 2009: 9-10. [本文引用:1]
[4] Imma Ferrer, E M Thurman. Measuring the mass of an electron by LC/ TOF MS: A study of twin ions[J]. Analytical Chemistry. 2005, 77: 3394-3400. [本文引用:1]