气相色谱- 质谱联用法检测新型毒品苄基哌嗪

苗翠英， 余城圆， 钱尊磊

(中国人民公安大学刑事科学技术学院， 北京 100038)

气相色谱-质谱联用法检测新型毒品苄基哌嗪

苗翠英， 余城圆， 钱尊磊

(中国人民公安大学刑事科学技术学院， 北京 100038)

目的 建立新型毒品苄基哌嗪的气相色谱- 质谱联用(GC-MS)检测方法。方法 通过考查进样口温度、柱温箱初始温度、柱温箱保持温度、分流比、柱流速、全扫描质谱范围及升温速率7个参数对分离度、信噪比、峰面积、峰高及保留时间的影响，建立苄基哌嗪的气相色谱- 质谱联用分析方法，并对所建分析方法的线性范围进行考查。结果 在进样口温度为280 ℃、柱温箱初始温度为140 ℃、柱温箱保持温度205 ℃、分流比20∶1、柱流速为1.2 mL/min、全扫描质谱范围是41～200 amu、柱温箱升温速率为17 ℃/min条件下，苄基哌嗪浓度为0.01 mg/mL到1.0 mg/mL之间时，样品浓度与峰面积呈线性关系，检出限为0.324 3 μg/mL，保留时间为3.515 min。结论 该方法测定苄基哌嗪快速、灵敏、准确、可靠。

毒品分析； 优化方法； 气相色谱- 质谱联用法； 苄基哌嗪； 标准曲线

0 引言

根据2013年多机关联合公布的《精神药品品种目录(2013年版)》[1]，苄基哌嗪被首次列入第一类精神药品品种目录。目前我国尚未出现苄基哌嗪被滥用的情况，但是已经发生了个别服用案例。与安非他命相类似[2]，苄基哌嗪是一种拟交感神经兴奋剂，但是中枢兴奋作用比较低[3]。该物质通常被制成二盐酸盐[4]，以胶囊或者片状形式进行贩卖[5]，其溶液为浅黄色粘性液体[6]。苄基哌嗪与其他精神药物混合使用将会产生类似于“摇头丸”的效果，因此将逐渐成为毒品“新宠”[7-8]。本文通过改变气相色谱- 质谱联用仪器(GC-MS)的7个参数进行实验，建立检测苄基哌嗪的最优方法，探索苄基哌嗪浓度对检测结果的影响，以更好的应对日益复杂的苄基哌嗪滥用情况。

1 实验材料及准备

1.1 实验仪器和样品

气相色谱- 质谱联用仪(安捷伦5975c单四极杆气质联用仪)，色谱柱为安捷伦HP-5MS(30 m×0.320 mm×0.25 μm)熔融石英毛细管柱；移液枪(100～1 000 μL和0～200 μL各一支)；气相色谱- 质谱联用仪专用样本瓶(5只)；塑料试管(2支)；数据处理软件(GC-MSD)。

质量浓度为0.01 mg/mL、0.05 mg/mL、0.1 mg/mL、0.5 mg/mL、 1.0 mg/mL苄基哌嗪标准品溶液以及无水乙醇溶液。配置好的溶液放入冰箱中4 ℃保存。

1.2 仪器初始参数

柱温箱初始温度为120 ℃，升温速率15 ℃/min，柱温箱保持温度为225 ℃，运行时间7 min；进样口温度280 ℃；分流进样，分流比为20∶1；进样量1.0 μL；载气为He，流速1.0 mL/min；全扫描质谱范围41～440 amu；EI电子源；离子源温度230 ℃；MS四级杆温度150 ℃；传输线温度280 ℃。

2 实验内容及结果

优化进样口温度、柱温箱初始温度、柱温箱保持温度、分流比、柱流速、全扫描质谱范围及升温速率等7个实验参考，考查保留时间、峰高、峰宽、峰面积、信噪比及线性范围等指标，建立新型毒品苄基哌嗪的气- 质联用分析法，为侦破审理相关案件提供线索和科学依据。

2.1 进样口温度的优化实验

在实验初始其他条件不变的情况下，将进样口温度分别设置为250 ℃、260 ℃、270 ℃、280 ℃、290 ℃、300 ℃进行实验。

保留时间随进样口温度的升高而逐渐减少，但变化较小，温度达到300 ℃时最短为4.930 min，250 ℃时最长为4.939 min。信噪比随进样口温度的升高由250 ℃时的978.9逐渐增加至280 ℃时的1 201.6，随后降低至300 ℃时的1 038.5。峰高随进样口温度的升高先减小后增加，250 ℃到260 ℃之间快速减少，260 ℃之后逐渐上升，290 ℃到300 ℃之间稳定在38 000上下。峰宽随着进样口温度的升高而降低，变化幅度较小，在290 ℃之后稳定在0.019。峰面积在进样口温度为250 ℃时数值最大为5 328 016，270 ℃时最小为4 606 590，之后缓慢上升至4 893 248。280 ℃时，保留时间较短，信噪比最高，峰高在280 ℃时呈上升趋势，峰宽的变化相对稳定且数值较低，同时峰面积数值比较高。因温度过高则可能使样品分解，因此选择较为适中的温度280 ℃为最优进样口温度。

2.2 柱温箱初始温度的优化实验

在进样口温度为280 ℃，其他实验条件不变的情况下，将柱温箱初始温度分别设为100 ℃、110 ℃、120 ℃、130 ℃、140 ℃、150 ℃进行实验。

保留时间随柱温箱初始温度的升高由100 ℃时的6.133 min线性降低至150 ℃时的3.443 min。信噪比随柱温箱初始温度的升高则呈现上升后略有下降的趋势，在140 ℃时达到最高值2 451。峰高随柱温箱初始温度的升高由100 ℃时的341 166增加至140 ℃时的634 062，150 ℃时降低至531 999。峰宽随柱温箱初始温度的升高变化不大，在100 ℃的0.019到150 ℃的0.020之间。峰面积随柱温箱初始温度的升高由100 ℃时的4 307 935增加至140 ℃的8 071 557，150 ℃时降低至7 228 661。综合以上分析，在140 ℃时保留时间较短，峰宽达到最低值，峰高、峰面积和信噪比均达到最高值。因此，选择140 ℃为柱温箱初始温度的最优数值。

2.3 柱温箱保持温度的优化实验

在进样口温度为280 ℃，柱温箱初始温度为140 ℃，其他实验条件不变的情况下，将柱温箱保持温度分别设为200 ℃、205 ℃、215 ℃、225 ℃、235 ℃、245 ℃、255 ℃进行实验。

保留时间随柱温箱保持温度的升高变化不大，稳定在200 ℃的3.886 min和255 ℃的3.885 min之间，在205 ℃时保留时间最长，达到3.89 min。信噪比随柱温箱保持温度的升高变化情况较为复杂，呈现“M”形变化趋势，在215 ℃时达到最高值1 579.2。峰宽随柱温箱保持温度的升高呈现“W”型变化，在215 ℃和235 ℃时达到最低值0.019。峰高随柱温箱保持温度的升高先递增后递减，在205 ℃时达到最高值666 190。峰面积随柱温箱保持温度的升高的变化曲线和峰高的变化曲线基本一致，在205 ℃时达到最大值8 661 715。综合以上分析，在205 ℃时，峰宽接近最低值，峰高和峰面积都达到最高值，信噪比数值较大。因此，选择205 ℃为柱温箱保持温度的最优数值。

2.4 分流比的优化实验

在进样口温度为280 ℃，柱温箱初始温度为140 ℃，柱温箱保持温度205 ℃时，其他实验条件不变，将分流比分别设置为5∶1、10∶1、15∶1、20∶1、25∶1、30∶1进行实验。

保留时间随分流比的变化逐渐递减，当分流比为5∶1时，保留时间最长，为3.904 min，当分流比为30∶1时，保留时间最短，为3.886 min。信噪比随分流比的变化逐渐递减，当分流比为5∶1时，信噪比最大，为3 534.2，当分流比为25∶1时，信噪比最小，为841.8。峰宽随分流比的变化逐渐递减，但是变化幅度很小，当分流比为5∶1时，峰宽最宽，为0.029，当分流比为25∶1时，峰宽最窄，为0.019。峰面积随分流比的变化逐渐递减，当分流比为5∶1时，峰面积最大，为27 829 127，当分流比为30∶1时，峰面积最小，为4 409 546。峰高随分流比的变化逐渐递减，当分流比为5∶1时，峰高最大，为1 418 078，当分流比为30∶1时，峰高最小，为4 409 546。因进样量过大时会导致样品色谱峰宽太大，柱效下降，故不能选择分流比比值过小的数值。当分流比为20∶1时，保留时间、信噪比、峰宽、峰高、峰面积数值变化都趋于稳定，峰宽较小，峰高和峰面积数值都较大。因此选择分流比20∶1既保证了稳定性，又保证了仪器分析的效率。

2.5 柱流速的优化实验

在进样口温度为280 ℃，柱温箱初始温度为140 ℃，柱温箱保持温度205 ℃时，分流比20∶1时，其他实验条件不变，将柱流速分别设置为0.8 mL/min、1.0 mL/min、1.2 mL/min、1.5 mL/min、1.7 mL/min、2.0 mL/min进行实验。

保留时间随柱流速的增加而减少，柱流速为0.8 mL/min时，保留时间最长，为4.162 min，柱流速为2.0 mL/min时，保留时间最短，为3.135 min。信噪比随柱流速的变化分为3段讨论，柱流速在0.8 mL/min到1.0 mL/min之间时，信噪比与柱流速的变化成反比，柱流速在1.0 mL/min到1.5 mL/min时，信噪比与柱流速的变化成正比，柱流速在1.5 mL/min及以上时，信噪比与柱流速的变化成反比，流速0.8 mL/min时最大值2 031.3，流速1.0 mL/min时最小值1 469.6。峰宽随柱流速的增加而减少，由0.8 mL/min时的最大值0.021减小至2.0 mL/min时最小值0.018。峰高随柱流速的变化出现先降低后上升再降低又上升的变化趋势，其最小值为1.0 mL/min时的526 319，最大值为2.0 mL/min时的701 093。峰面积随柱流速的变化呈“U”型形态，最大值为0.8 mL/min时的9 542 197，最小值为1.0 mL/min时的6 999 814。根据实验数据分析，在柱流速为1.2 mL/min时，峰宽小，峰高和峰面积数据都比较稳定，信噪比呈上升趋势，因此选择1.2 mL/min为最优柱流速。

2.6 全扫描质谱范围的优化实验

在进样口温度为280 ℃，柱温箱初始温度为140 ℃，柱温箱保持温度205 ℃时，分流比20∶1，柱流速为1.2 mL/min时，其他实验条件不变,将全扫描质谱范围分别设置为41～200 amu，41～250 amu，41～300 amu，41～350 amu，41～400 amu，41～450 amu进行实验。

保留时间随全扫描质谱范围的增加变化较小，在41～200 amu时为3.680 min，41～300 amu时为3.667 min。信噪比随着全扫描质谱范围的变化出现先增加后减少最后上升的变化趋势，其最大值为41～250 amu时2 833.4，最小值为41～300 amu时的1 702.4。峰宽随着全扫描质谱范围的增加而上升，但变化幅度较小，由41～200 amu时的最小值0.018增加至到41～400 amu时的最大值0.020。峰高和峰面积随全扫描质谱范围的增加逐渐下降，峰高由685 884减小至478 899，峰面积由8 157 907减小至6 474 425。综合分析，全扫描质谱范围是41～200 amu时，信噪比较高，峰宽较小，峰高和峰面积数值较大，因此选择41～200 amu为最优数据。

2.7 柱温箱升温速率的实验优化

在进样口温度为280 ℃，柱温箱初始温度为140 ℃，柱温箱保持温度205 ℃时，分流比20∶1，柱流速为1.2 mL/min，全扫描质谱范围是41～200 amu时，其他实验条件不变,将柱温箱升温速率分别设置为5 ℃/min、8 ℃/min、10 ℃/min、12 ℃/min、15 ℃/min、17 ℃/min进行实验。

保留时间随着柱温箱升温速率的增加而下降，当柱温箱升温速率为5 ℃/min时，保留时间最长，为5.238 min，当柱温箱升温速率为17 ℃/min，保留时间最短，为3.513 min。信噪比随柱温箱升温速率的增加而增加，由5 ℃/min时的899.9增加至到17 ℃/min时的最大值2 270.6。峰宽随柱温箱升温速率的增加而减小，由8 ℃/min时的0.031减小至17 ℃/min时的最大值0.019。峰高随柱温箱升温速率的升高逐渐上升，由柱温箱升温速率为5 ℃/min时的最低值244 860，增加至当柱温箱升温速率为17 ℃/min时的最高值500 928。峰面积随柱温箱升温速率的增加的呈“U”趋势，当柱温箱升温速率为8 ℃/min时，峰面积最小值为4 200 636，当柱温箱升温速率为17 ℃/min时，峰面积最大为6 355 487。综合分析，柱温箱升温速率是17 ℃/min时，信噪比最高，峰宽最小，峰高和峰面积数值最大，因此选择17 ℃/min为最优数据。

2.8 优化实验前后对比分析

在初始条件及优化条件下分别实验，优化前后的实验数据如表1所示。

表1 优化条件实验前后实验数据对比表

通过优化实验，优化后的保留时间相较于优化前的保留时间提前了1.419 s；峰宽显著变窄，优化后的峰宽变为优化前的峰宽的81.8%；优化后的峰高比优化前的峰高增加了313 527，增加了96.7%；峰面积有明显提高，优化后的峰面积比优化前的峰面积增加了2 833 714，增加了59.3%；信噪比显著提高，优化后的信噪比数值比优化前的信噪比数值增加了2 251.5，增加了153.2%，仪器的柱效提高显著。

根据数据处理软件(GC-MSD)显示，优化前的色谱图如图1所示，优化后的色谱图如图2所示。

图1 优化前苄基哌嗪的色谱图

图2 优化后苄基哌嗪的色谱图

2.9 线性范围实验

线性实验所用检材为质量浓度为0.01 mg/mL、0.05 mg/mL、0.1 mg/mL、0.5 mg/mL、1.0 mg/mL的苄基哌嗪溶液。将该5种浓度的样品在条件优化后的参数条件下进行仪器分析。根据峰面积与浓度的关系，得到苄基哌嗪的标准曲线如图3所示。

图3 苄基哌嗪的标准曲线

当苄基哌嗪浓度为0.01 mg/mL到1.0 mg/mL之间时，样品浓度与峰面积呈线性关系[9]。根据3倍信噪比，得到检出限为0.324 3 μg/mL,仪器灵敏度好。

3 结论

本文对进样口温度、柱温箱初始温度、柱温箱保持温度、分流比、柱流速、全扫描质谱范围、升温速率等7个参数进行优化，通过保留时间、峰高、峰宽、峰面积、信噪比及线性范围等考量最优参数值。最终确定的优化条件为：进样口温度280 ℃，柱温箱初始温度140 ℃，柱温箱保持温度205 ℃时，分流比20∶1，柱流速1.2 mL/min，全扫描质谱范围41～200 amu，柱温箱升温速率17 ℃/min。在此优化条件下苄基哌嗪浓度为0.01 mg/mL到1.0 mg/mL之间时，样品浓度与峰面积呈线性关系。检出限为0.324 3 μg/mL，保留时间3.515 min。该方法快速、灵敏、准确、可靠，可用于毒品案件中测定苄基哌嗪，为侦破审理相关案件提供线索和科学依据。

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D918.93

苗翠英(1962—)， 女， 四川人， 教授。 研究方向为仪器分析、毒品检验。

(责任编辑于瑞华)