利用氣相色譜串聯質譜可以快速、靈敏地分析出食品和環境樣品中的農藥殘留，但若掃描時間過短則易產生“交叉污染”，導致分析結果呈“假陽性”。因此，避免“交叉污染”是提高分析質量的關鍵，本文介紹了采用Scion-TQ質譜實現零“交叉污染”的快速分析方法。
近年來，將農藥用于作物栽培來提高產量已經成為慣例。然而，過度或非法地使用農藥會給人類的健康和環境帶來巨大的安全隱患。這一問題引起了歐盟的重視，多數歐盟國家也相應地頒布了使用農藥的法律法規，對大多數農藥的最大殘留量（MRL）進行了嚴格的限定。與此同時，許多亞洲國家相應制定了嚴格的制度，美國食品及藥品管理局（FDA）也于2011年1月頒布了《食品安全現代化法案》（FSMA），更新了農殘監管的相關法規。
三重四級桿質譜倍受青睞
各項法律法規的出臺，促使實驗室檢測農殘的力度不斷加強，分析人員希望通過一次進樣，就能在多種復雜的基質中檢測出盡可能多的農藥，日益進步的質譜技術正逐漸使這種期望成為可能。應用色質聯用技術能夠精確地檢測食品中的農殘含量，可達到歐共體指令（EG）2002/657的評級標準要求，因此得到了食品安全和環境監測實驗室的青睞。在過去五年中，氣相色譜串聯質譜儀全球銷售額的年均增長率為3%~7%，其中三重四級桿串聯質譜的年增長率更高達15%~20%，位居第一。三重四級桿串聯質譜的多反應監測模式（MRM）具有高度的選擇性，在多個目標物的保留時間相同的情況下，也能同時監測。因此，特別適用于復雜基質里的農殘分析。為了能夠一次性測定更多的農藥，三重四級桿質譜需要對成百上千個MRM通道進行監測，這就相應地減少了掃描時間（駐留時間），而過短的掃描時間則會導致檢測的靈敏度降低。
圖2. 在1 ms的掃描時間下監測100 pg八氟萘，未發生“交叉污染”（上圖縱軸以MCps計，下圖以Cps計）。
避免“交叉污染”
MRM模式掃描時間過短帶來的另一個問題就是易產生“交叉污染”（Crosstalk）。“交叉污染”的成因是：當兩個不同的母離子產生了相同的碎片離子，第一個母離子的MRM通道掃描結束后，由于掃描時間過短，產生的碎片離子來不及被完全清除；當第二個母離子的MRM掃描開始時，第一個MRM產生的碎片離子便會疊加到第二個MRM的色譜圖中，導致信號強度的增強，若前者的強度特別大，就會導致后者呈現“假陽性”。
Scion-TQ質譜的創新設計可將 “交叉污染”排除，避免產生“假陽性”現象。該質譜的最大優勢是具有極高的靈敏度。其無縫隙、無透鏡，180°彎曲的碰撞池能有效地降低譜圖的噪音水平及潛在污染，采集數據的速度非常快，掃描速率高達14000Da/s。當掃描時間在1~100ms之間時，目標物的峰高無變化，峰面積無明顯損失，且RSD不超過5%。
圖3. 在10 ms的掃描時間下監測1 ng的農藥混標甲氧滴滴涕(227>212)與乙烯菌核利的混標（285>212），未發生“交叉污染”（左上及右下圖縱軸以MCps計，左下及右上圖以Cps計）。
實驗條件
布魯克公司通過以下實驗驗證了Scion-TQ質譜的優越性能，兩個實驗均應用布魯克451色譜儀（配備CP 8400自動進樣器）串聯Scion-TQ質譜儀完成。在230℃下, 采用不分流模式進樣1μl，利用內徑為0.25mm，膜厚度為0.25μm的Bruker-BR5-ms色譜柱進行分離。掃描時間實驗采用30m柱，“交叉污染”實驗則采用15m柱。樣本和MRM參數與結果一同顯示，所有數據均采用Bruker MS Workstation軟件進行處理。
掃描時間與峰強度關系實驗
以1 pg八氟萘（OFN）為測試樣，在 1~100 ms之間選取6個不同掃描時間，且每個掃描時間做6個重復。在20 V碰撞能下，對272>222通道進行監測。
結果如表1所示：不同掃描時間的OFN峰高持平，對比掃描時間的兩極1 ms與100 ms，峰面積的損失率僅為13%。此外，在最短的掃描時間1 ms下，6次重復的RSD值為5.4%，屬可接受范圍。
“交叉污染”考查實驗
通過兩組實驗，對Scion-TQ質譜的“交叉污染”效應進行考查：
實驗A：進100 pg OFN樣品，在20 V碰撞能下，監測兩個MRM通道：272>222和500>222（虛擬通道），掃描時間為1 ms。結果如圖2所示，在極短的掃描時間下，仍未出現“交叉污染”。說明當OFN的MRM通道轉到噪音通道500 m/z通道時，碰撞池里已經不存在OFN的碎片離子。
實驗B：進1 ng溶解于丙酮：己烷(50：50)的農藥混標，分別在10 ms的掃描時間下監測兩種農藥的MRM通道：甲氧滴滴涕（227>212）和乙烯菌核利(285>212)。結果如圖3所示，兩種農藥的色譜圖上均未發現“交叉污染”。
小結
上述實驗表明：布魯克的Scion-TQ質譜即便在1 ms這樣極短的掃描時間內，峰值強度（高度及面積）的損失也很小，并能避免“交叉污染”。同時，高速的掃描和Q2的無聚焦透鏡技術，保證了碰撞池的碎片離子在下一個MRM通道執行前就被及時清理，從而避免了“假陽性”現象的產生。因此，即便掃描時間極短，仍能保證農殘檢測的可靠性。
排除“交叉污染”
分析基質復雜的樣品時采用多反應監測（MRM）可大幅提高準確率。要在一個循環中分析更多的目標物，必須將掃描時間縮至極短（1 ms），這樣容易導致“交叉污染”。三重四級桿質譜具備高速掃描速率和無聚焦透鏡等技術, 可以有效地防止“交叉污染”的產生。