液质联用法分析甲草胺和乙草胺同分异构体

引用本文

宋丽娟. 液质联用法分析甲草胺和乙草胺同分异构体[J].刑事技术, 2018,43(4):306-308
SONG Lijuan. Analysis of the Isomeric Ala/Acetochlor by LC-MS[J]. Forensic Science and Technology,2018,43(4): 306-308 复制到剪切板

doi: 10.16467/j.1008-3650.2018.04.010
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《刑事技术》编辑部

液质联用法分析甲草胺和乙草胺同分异构体

宋丽娟

山东省公安厅物证鉴定研究中心,济南 250001

作者简介：宋丽娟（1983—）,女,山东潍坊人,博士,高级工程师,研究方向为毒物毒品检验鉴定。E-mail：ljsong@iccas.ac.cn

摘要

目的揭示甲草胺与乙草胺的同分异构关系并通过高分辨液质联用技术建立两者的有效分析方法。方法利用特征碎片离子进行定性分析,通过外标工作曲线法进行定量分析。结果甲草胺和乙草胺的检出限均可达到5 ng/mL,定量范围在10~1000 ng/mL之间,线性相关系数均大于0.999。结论利用高分辨液质联用技术建立了甲草胺与乙草胺的定性识别和定量分析新方法,该方法检测灵敏度高,可用于实际案件中相关目标物的检验,从而避免因异构体混淆得到错误鉴定结论。

关键词: 法医毒物学; 甲草胺; 乙草胺; 同分异构体; 液相色谱-高分辨质谱

中图分类号:DF795.1 文献标志码:A 文章编号:1008-3650(2018)04-0306-03

Analysis of the Isomeric Ala/Acetochlor by LC-MS

SONG Lijuan

Institute of Forensic Science, Shandong Provincial Public Security Bureau, Jinan 250001, China

Abstract

Objective To explore the relationship of the isomeric Alachlor and Acetochlor, thereby establishing a method for analyzing them by liquid chromatography-high resolution mass spectrometry.Methods Product ions of Ala/Acetochlor were induced and characterized for qualitative analysis and the quantitative conducted by the working equations between peak area and concentration.Results The limit of detection was 5 ng/mL for the both compounds. The linearity of quantification was 10~1000 ng/mL, with correlation coefficients larger than 0.999.Conclusion A new method was here developed for detection of Alachlor and Acetochlor, showing sensitive and applicable in real cases.

Key words: forensic toxicology; Alachlor; Acetochlor; isomers; LC-MS

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甲草胺、乙草胺均为酰胺类选择性芽前除草剂, 可被植物幼芽吸收, 吸收后向上传导, 能有效防除一年生禾本科杂草和某些阔叶杂草, 被广泛应用于农业生产。然而, 此类物质在发挥正常效用的同时, 却被某些不法分子利用, 频繁出现在投毒、故意伤害等案件中。因此, 建立相应的分析方法势在必行。

甲草胺和乙草胺属于同分异构体（图1）, 结构相近, 分离难度大^[1]。有关报道多采用气相色谱法或气质联用法^{[2, 3, 4, 5]}进行分析。液质联用技术分析毒物通常具有更高的灵敏度, 已在法庭科学领域广泛应用。本文研究利用液质联用技术分析检测甲草胺、乙草胺, 揭示二者的特殊结构关系（同分异构体关系）, 并建立定性和定量分析方法, 从而提高相关案件的检出率和鉴定准确率。

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	图1 甲草胺与乙草胺结构式Fig.1 Molecular structures of Alachlor and Acetochlor

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

Thermo Fisher Ultimate 3000-Q EXACTIVE高分辨液质联用仪、ELGA纯水仪、离心机、混匀器、移液器。

甲草胺（纯度98.4%）、乙草胺（纯度95.7%）标准物质均购自北京世纪奥科生物技术有限公司, 甲醇、甲酸均为色谱纯（购自TEDIA COMPANY）, 实验用水均为超纯水。

1.2 溶液配制

甲草胺标准物质储备液(1.0 mg/mL)：称取甲草胺标准物质10.2 mg, 置于10 mL容量瓶内, 用甲醇定容。

乙草胺标准物质储备液(1.0 mg/mL)：移取乙草胺标准物质9.4 μ L, 置于10 mL容量瓶内, 用甲醇定容。

取甲草胺、乙草胺标准物质储备液(1.0 mg/mL), 用甲醇稀释得到浓度分别为0.005、0.010、0.020、0.050、0.500、1.000 μ g/mL的系列标准液。

0.1%（体积分数）甲酸水溶液：移取甲酸1.0 mL, 置于1000 mL容量瓶中, 用超纯水定容。

1.3 实验方法

1.3.1 液相色谱条件

色谱柱：Hypersil Gold（2.1 mm× 100 mm, 3 μ m）。

色谱条件：进样量10 μ L; 流动相A为甲醇, 流动相B为0.1%甲酸的水溶液, 梯度洗脱程序设置如表1所示。

1.3.2 质谱条件

扫描模式：Full MS-Target MS²; 离子源：HESI; 鞘流气：35; 辅助加热气：10; 喷雾电压：3.50 kV; 毛细管温度：320 ℃; s透镜射频值：55.0; 辅助加热气温度：300 ℃; 气体均为N₂; 正离子模式。

Full MS参数：分辨率为70 000; 自动增益控制目标为3e6; 最大注入时间为100 ms; 扫描范围为50~750 m/z。

Target MS²参数：分辨率为17 500; 自动增益控制目标为2e5; 最大注入时间为100 ms; 四极杆隔离窗口宽度为2.0 m/z; 碰撞能为20、35、50。

表1 液相色谱梯度洗脱程序 Table 1 Elution gradient set for liquid chromatography

2 结果与讨论

2.1 液相分离

当选用甲醇与0.1%甲酸水溶液作为流动相时, 甲草胺与乙草胺均具有良好的峰形（图2）。需要注意的是, 甲草胺与乙草胺因结构相近, 采用常规反相色谱柱进行分离, 二者具有相同的色谱保留行为。

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	图2 甲草胺与乙草胺色谱图Fig.2 Chromatograms of Alachlor and Acetochlor

2.2 质谱定性考查

2.2.1 定性离子选择

利用高分辨质谱分别得到甲草胺和乙草胺的二级谱图（图3）。

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	图3 分析物二级质谱（ a:甲草胺二级质谱图; b：乙草胺二级质谱图）Fig.3 MS/MS spectrum of Alachlor (a) and Acetochlor (b)

可以看出甲草胺m/z 147.104 11, 162.127 49, 238.098 94与乙草胺m/z 133.088 97, 148.112 21, 224.083 82（* 标注）分别对应二者的最强特征离子, 可作为定性离子。虽然二者结构类似, 有m/z 76.978 81, 90.010 44, 107.966 48等多个相同碎片离子（#标注）, 但是因其强度较小, 不作为甲草胺和乙草胺定性识别离子。

2.2.2 定性检出限考查

利用高分辨质谱进行定性检出限考查时, 要求分析物的母离子和定性子离子均有明显信号响应, 且重复性良好^[6]。当甲草胺和乙草胺样品的浓度均为5 ng/mL时, 提取母离子m/z 270.125 53与定性子离子m/z 238.098 94（甲草胺）、m/z 224.083 82（乙草胺）信号强度均可达到5.0e4以上, 五次重复进样的RSD分别为3.1%和9.6%。因此, 甲草胺与乙草胺的检出限均可达到5 ng/mL。

2.3 定量曲线绘制

高分辨质谱可以测得分析物的精确质荷比, 所以通常情况下, 提取母离子即可进行定量分析。但因为甲草胺与乙草胺属于同分异构体, 母离子m/z完全相同且色谱保留时间不可区分, 所以定量时应选择特征碎片离子。本研究中, 甲草胺和乙草胺分别选取m/z 238.098 94、m/z 224.083 98作为定量离子, 得到标准曲线及相关参数如表2所示。

表2 甲草胺和乙草胺定量曲线 Table 2 Working equations of Alachlor and Acetochlor

3 结论

本文揭示了甲草胺与乙草胺的同分异构关系, 并通过排除保留时间和碎片离子交叉等干扰因素, 利用高分辨液质联用技术建立了两者的有效分析方法。分析物检出限均可达到5 ng/mL, 定量线性范围在10~1000 ng/m之间, 线性系数均在0.999以上。相关研究成果在实际案件检验中得到了成功应用并可扩展至三重四极杆等低分辨质谱。

The authors have declared that no competing interests exist.

作者已声明无竞争性利益关系。

参考文献

文献选项

[1]	祝建华, 李冬芹, 刘继波. 毛细管气相色谱法同时测定甲草胺和乙草胺[C] //中国化工学会. 中国化工学会农药专业委员会第八届年会论文集. 北京: 中国学术期刊电子出版社, 1996. [本文引用:1]
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[4]	苏明明, 张旭东, 那晗, 等. 凝胶渗透色谱-气相色谱-质谱联用快速测定大豆中克百威、乙草胺、甲草胺、异丙甲草胺、氟乐灵的残留量[J] . 质谱学报, 2012, 33(1): 37-41. [本文引用:1]
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[6]	欧洲共同体委员会. 关于分析方法评价和结果解释执行委员会决议96/23/EC: 2002 /657/EC. 布鲁塞尔: C(2002)3044, 2002-08-12. [本文引用:1]

1996

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... 甲草胺和乙草胺属于同分异构体（图1）,结构相近,分离难度大^[1] ...

2003

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张银华, 喻晓, 孙凤梅. 乙草胺和异丙甲草胺的GC/MS分析[J] . 刑事技术, 2003, 增刊: 10-11.

... 有关报道多采用气相色谱法或气质联用法^[2,3,4,5]进行分析 ...

2010

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张学博, 王德, 赵尔成, 等. 漩涡辅助液液微萃取和气相色谱法分析水样中甲草胺、乙草胺和丁草胺残留[J] . 农药学学报, 2010, 12(3): 303-308.

... 有关报道多采用气相色谱法或气质联用法^[2,3,4,5]进行分析 ...

2012

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苏明明, 张旭东, 那晗, 等. 凝胶渗透色谱-气相色谱-质谱联用快速测定大豆中克百威、乙草胺、甲草胺、异丙甲草胺、氟乐灵的残留量[J] . 质谱学报, 2012, 33(1): 37-41.

Carbofuran, acetochlor, alachlor, metolachlor and trifluralin in soybean were determined by gas chromatography-mass spectrometry(GC/MS) with electron impact(EI) ionization. The soybean samples were extracted with acetonitrile. The pigment and lipin were cleaned up with GPC. Carbofuran, acetochlor, alachlor, metolachlor and trifluralin were analyzed by GC/MS with selected-ion monitoring(SIM). The results showed that GPC purification could avoid the influence of lipid collected time between 5 and 15 min. The recoveries of those pesticides are ranged from 66.2% to 104.9%, and standard deviations are from 2.2% to 12.3%. Under the optimized conditions, the calibration curves of 5 pesticides are linear in the range of 0.01—0.1 mg/L with correlation coefficients more than 0.996. The limits of quantitation of carbofuran, acetochlor, alachlor, metolachlor and trifluralin are 0.01 mg/kg.

1. Dalian Entry-Exit Inspection and Quanrantine Bureau, Dalian 116001, China;2. Jinzhou Entry-Exit Inspection and Quanrantine Bureau, Jinzhou 121013, China;3. Dayaowan Entry-Exit Inspection and Quanrantine Bureau, Dalian 116001, China;4. Liaoning Entry-Exit Inspection and Quanrantine Bureau, Dalian 116000, China;5. Dalian Airport Entry-Exit Inspection and Quanrantine Bureau， Dalian 116000, China

建立了气相色谱-质谱（GC/MS）法，电子轰击离子化（EI）法同时测定及确证大豆中克百威、乙草胺、甲草胺、异丙甲草胺、氟乐灵的残留量。试样经乙腈提取，共提物中的色素和油脂用凝胶色谱（GPC）净化去除。采用GC/MS-SIM法对克百威、乙草胺、甲草胺、异丙甲草胺、氟乐灵进行定性和定量分析。结果表明，采用GPC净化，并设定收集时间在5~15 min内，能够有效避免大豆中油脂峰干扰，缩短分析时间。5种农药的加标回收率为66.6%～104.9%，测定的相对标准偏差为2.2%～12.3%。5种农药在0.01～0.1 mg/L范围内具有较好的线性，相关系数达0.996以上，方法中克百威、乙草胺、甲草胺、异丙甲草胺、氟乐灵的定量限均为0.01 mg/kg。

... 有关报道多采用气相色谱法或气质联用法^[2,3,4,5]进行分析 ...

2013

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白沙沙, 李芝, 臧晓欢, 等. 磁性石墨烯固相萃取-分散液液微萃取-气相色谱法测定水和绿茶中酰胺类除草剂残留[J] . 分析化学, 2013, 41(8): 1177-1182.

采用磁性石墨烯纳米复合材料作为磁性固相萃取剂进行磁性固相萃取,再进行分散液液微萃取,采用气相色谱建立了高灵敏测定环境水样和绿茶中5种酰胺类除草剂残留的方法。对影响萃取效率的诸因素进行了优化。在优化条件下,5种酰胺类除草剂的富集倍数在3399～4002之间,甲草胺、乙草胺、异丙甲草胺、丁草胺和丙草胺浓度在0.1～50μg/L范围内与峰面积呈良好的线性关系,线性相关系数在0.9973～0.9993之间,检出限在0.01～0.03μg/L范围内。本方法应用于河水、自来水和绿茶样品的分析,平均加标回收率在80.2%～108.4%之间,相对标准偏差在3.8%～5.8%之间。本方法操作简单、灵敏、富集倍数高。

... 有关报道多采用气相色谱法或气质联用法^[2,3,4,5]进行分析 ...

2002

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... 利用高分辨质谱进行定性检出限考查时,要求分析物的母离子和定性子离子均有明显信号响应,且重复性良好^[6] ...