賽默飛TriPlus RSH Online μSPE多功能在線樣品處理平臺之GC-MS篇

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CSC 李丕

導讀

香辛料以其複雜的富有層次感的風味成分徵服著人們的味蕾，但也因其複雜的本底使得香辛料中農藥殘留安全評估極具挑戰。本文將介紹一種適用於香辛料中多種農殘檢測的全自動在線淨化分析流程。

完整的食品農殘分析過程包括：樣品採集、樣品前處理、儀器分析、數據處理、報告結果。這五個步驟中各步所需的時間相差甚多，其中樣品前處理所需的時間最長，約佔整個分析時間的三分之二。繁瑣的樣品淨化、加標、配置基質曲線、衍生化、濃縮，等等步驟，深度禁錮了實驗猿的雙手以及想要出去浪的心靈。可即使偉大如拉瓦錫老爺爺，也要親自動手做實驗呢！

拉瓦錫（近代化學之父）

別喪氣，21世紀的實驗猿，有賽默飛即將推出的多功能自動化在線樣品處理平臺TriPlus RSH online μSPE來幫您。該平臺具備在線樣品淨化、衍生化、加內標、配標曲、混勻、進樣等功能，每個功能都又好又快。下面讓我們來了解一下μSPE。

（一）什麼是μSPE？

μSPE是一種新型的高通量在線樣品淨化技術。其功能實現基於賽默飛TriPlus RSH多功能自動化在線樣品處理平臺及工作站軟體，核心部件是微型SPE小柱（見下圖）。μSPE小柱作用原理與經典SPE小柱相似，但柱管經過特殊設計，可與μSPE樣品針、樣品瓶無縫兼容；活化、上樣、淋洗、洗脫等步驟全部由機械臂自動完成並精準控制流速，洗脫液自動流入帶星型預開口瓶蓋的樣品瓶，可根據需要自動添加內標、分析保護劑等並自動混勻，最後由機械臂完成進樣。整個過程高度自動化，最大限度地避免人為誤差；且處理過程由軟體控制，數據可追溯。

圖1. μSPE小柱詳解圖

（二）Online μSPE-GC-MS/MS聯用

分析複雜香辛料中的農藥殘留

已有學者將μSPE應用於水果、蔬菜基質中農殘淨化，並獲得了良好的效果。但μSPE應用於複雜香辛料基質的應用還鮮有報導。賽默飛的應用科學家與印度農業研究委員會國家葡萄研究中心參比實驗室合作，採用μSPE與GC-MS/MS 聯用，開發了一種適用於香辛料中農藥多殘留分析的穩健的常規分析方法。

方法考察了芫荽、小茴香、辣椒粉、豆蔻、黑胡椒和薑黃等樣品，涵蓋了常見香辛料，並考慮了含色素基質；驗證了69種農藥，包括有機氯、有機磷、擬除蟲菊酯、氨基甲酸酯、二硝基苯胺、腈類、鄰苯二甲醯亞胺、硝基苯基酯等，涉及了不同化學性質的農藥。實驗使用的質控樣品來自印度香料委員會。本實驗優化了μSPE淨化的關鍵參數，提供了一種適用於多種香辛料基質的μSPE淨化方法。

實驗結果顯示，所有目標農藥在0.5-50 ng/mL的基質曲線範圍內線性良好，R2>0.99。在芫荽、小茴香和豆蔻基質中，所有化合物的方法LOQ為10 ng/g。對於相對複雜的基質，如薑黃、辣椒粉和黑胡椒，方法LOQ為10或20 ng/g。在LOQ的加標水平，大部分農藥的回收率在70%-120%之間，重複性RSD均小於20%。本實驗測得的方法LOQ均低於歐盟對香辛料中對應農藥規定的最高殘留限量（EU MRLs）。說明本方法適用於香辛料中農藥多殘留的常規分析。

圖2. 賽默飛TriPlus RSH online μSPE與TSQ 9000 GC-MS/MS聯機圖

μSPE基本流程

樣品經QuEChERS提取後，移取一定量的上清液進行μSPE在線淨化，該過程取代傳統QuEChERS方法中的淨化步驟——分散固相萃取（dispersive SPE, d-SPE）。淨化過程中，所有溶液通過μSPE小柱的流速由機械臂嚴格控制，通常為2 μL/s。樣品提取液以適宜的流速通過μSPE小柱內的吸附材料，可以更好地去除雜質；機械臂嚴格控制的一致的流速有助於避免人為誤差，從而獲得更好的重複性。圖3是本實驗中μSPE淨化的簡明流程。

圖3. μSPE在線淨化簡明流程

需要指出的是，對於μSPE淨化技術，活化步驟不是必須的。但在我們的實驗中發現，包含活化步驟的淨化流程可以獲得更好的回收率（70%-120%），因此我們建議對μSPE小柱進行活化處理後再上樣淨化。

圖4. 包含活化步驟和不包含活化步驟的μSPE淨化回收率對比

μSPE VS dSPE

d-SPE作為QuEChERS標準流程中的淨化步驟，且新近被授權為國標方法，方興未艾。μSPE實質上是為淨化QuEChERS提取物而優化的淨化流程，在保證實驗正確度的前提下，儘可能地簡化實驗流程，減少人員參與，而將更多的工作交給儀器和軟體，從而使更多的不可控因素進入到可控範圍。作為一種新型技術，μSPE又有哪些明顯優勢呢？

首先，我們用數據說話。本實驗考察了μSPE與d-SPE對香辛料中農藥的回收率對比。結果顯示，在d-SPE的吸附劑組成與所選用μSPE小柱一致的情況下，採用d-SPE淨化後大部分農藥的回收率在70%-100%，但是一些色譜上後洗脫的農藥，如氯氰菊酯、溴氰菊酯、醚菊酯、氰戊菊酯回收率偏低，只有50%-70%。而採用μSPE淨化後所有農藥的回收率範圍均在70%-120%之間。如圖5所示。

圖5. μSPE與dSPE的回收率對比

然後，我們用生產力說話。與經典SPE相比，d-SPE顯然提高了效率，節約了時間。但與μSPE相比，dSPE的生產效率還有待提高。因為d-SPE仍然需要手動振搖淨化、離心，最後還要逐個樣品依次添加內標、分析保護劑等，過程繁瑣。而μSPE可通過機械臂完成自動添加內標、分析保護劑等功能，避免人為操作多加、少加、漏加的可能。另外，d-SPE淨化通常是批量處理，批量處理的時間雖然不是簡單的1+1=2，但卻是1+1>1。而μSPE採用在線淨化技術，可以通過軟體編輯序列控制淨化流程，使μSPE的運行時間與色譜分析時間重疊，即使有n個樣品，那麼所需的前處理時間也只是第1個樣品的前處理時間，前處理時間n=1。如下圖所示。

總結

賽默飛TriPlus RSH Online μSPE多功能自動化在線樣品處理平臺可與LC-MS和GC-MS聯用，採用μSPE LC或GC淨化小柱，實現不同複雜基質樣品的在線淨化、並完成實時進樣。該平臺可通過儀器配套軟體進行系統配置、硬體控制、方法編輯與數據採集，實現在線樣品前處理與儀器分析的無縫連接，運行穩定可靠，淨化效果突出，樣品加標回收率出色，是自動化無人值守工作流程的理想選擇，尤其適於幫助第三方檢測、政府實驗室等檢測實驗室應對大批量樣品的挑戰。

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