食品检测实验室液质联用仪的期间核查研究

崔凤云 郭铮蕾 齐鹤鸣 梁娜娜 别玮 马丹 槐硕 张捷

（中国海关科学技术研究中心 北京 100026）

0 引言

期间核查是设备在使用过程中或在相邻两次校准之间，按照规定程序验证其功能或计量特性能否持续满足方法要求或规定要求而进行的操作[1]。液质联用仪作为食品检测实验室中对药物残留分析最重要的定性定量分析仪器，应对其测量功能和计量特性进行核查。 RB/T 143—2018《实验室化学检测仪器设备期间核查指南》[2]中介绍了4 种期间核查的方法，包括直接测量法核查准确度、比对法核查一致性、依据校准规范或校准规程的规定核查计量性能以及依据仪器使用说明书或检测方法确认设备满足使用或检测方法的要求。 需要注意的是，期间核查不是对仪器进行再一次的校准或检定，而是用一种简便的方法对仪器是否依然保持其校准或检定状态的可信度而进行的确认。

目前，液质联用仪的期间核查方法尚无明确规定，因此，液质联用仪的期间核查可参照《液相色谱-质谱联用仪校准规范》（JJF 1317—2011）[3]及仪器使用说明书中的核查参数或检测方法确认的技术要求，但不必完全照搬，而是应根据实验室实际检测要求，选择重要的技术指标进行核查。本文结合食品检测实验室的实际工作， 对液相色谱-三重四极杆串联质谱仪的计量特性核查参数、核查方法、注意事项、核查结果判定、应对措施等进行举例说明。

1 核查参数—分辨力

分辨力是分辨2 个相邻质量峰的能力， 可以以某离子峰峰高50%处的峰宽度（简称半峰宽）表示，记为W1/2，单位为原子质量单位（u）[3]。

1.1 核查方法

JJF 1317—2011 推荐的校准方法是待仪器运行稳定后，根据仪器说明书的推荐条件设置参数，将扫描范围设为m/z=606～612，直接注入（是指流动注射方式， 或使用液相色谱系统的进样器将样品不经色谱柱直接注入离子源的方式） 或经色谱柱注入5 ng利血平。 观察质谱图， 记录m/z 质谱峰， 并计算其50%峰高处的峰宽，得到W1/2，作为分辨力的结果。

1.2 注意事项

校准方法中使用的是利血平标准物质， 在期间核查时， 可以使用该仪器经常检测的项目的标准物质， 也可以使用该仪器自带的调谐液作为该参数的核查标准。需要注意的是：分辨力核查在采集时要选择轮廓图的模式，并且Q1 和Q3 均需要核查。 图1是采用氯霉素标准溶液进行分辨力核查时的轮廓图，为方便计算出W1/2，可将纵坐标（Relative Abundance）的范围设为50～100，即可通过横坐标（m/z），直接读出W1/2，本例中该液质的分辨力W1/2为0.7 u。

图1 氯霉素标准溶液质谱轮廓图Fig.1 Mass spectral profile of chloramphenicol standard solution

1.3 核查结果判定

依据JJF 1317—2011，三重四级杆的分辨力W1/2≤1 u。

1.4 应对措施

分辨力若不能达到或接近1 u，应使用仪器自带的调谐液进行调谐校正， 并评估对前期测量结果造成的影响。

2 核查参数-信噪比

信噪比是待测化合物质谱特征峰的信号强度S与噪声（或背景信号）N 的比值，用S/N 表示。

2.1 核查方法

JJF 1317—2011 推荐的校准方法是根据附录B设定液相色谱条件并优化质谱条件， 将检测离子的m/z 设为609（母离子）→195（子离子），经色谱柱注入相应量的利血平（ESI+：50 pg；ESI-：500 pg；APCI+：50 pg）。 观察色谱图，记录其色谱峰峰高作为Hs。 同时记录信号峰后1～3 min 时间内基线输出信号的最大值与最小值之差，作为Hn。 根据公式（1）计算信噪比S/N，连续测量6 次，以6 次测量S/N 的平均值作为信噪比的结果。

式中：Hs—提取离子（m/z）的色谱峰峰高；Hn—基线噪声值。

2.2 注意事项

校准方法中使用的是利血平标准物质， 在期间核查时， 应更加关注日常检测的化合物在检出限（LOD）或定量限（LOQ）水平下的信噪比是否满足技术要求。一般认为，方法的检出限要≥3 倍S/N，方法的定量限要≥10 倍S/N。 需注意的是，LOD 分为仪器检出限（IDL）和方法检出限（MDL），在检测方法中给出的均是方法检出限或方法定量限， 而在期间核查时，要考察的是仪器检出限。这就需要通过方法检出限和回收率要求， 推算出含有最低检出限的待测化合物样品能够被该仪器检出的最低浓度水平。例如：实验室长期使用《动物源食品中氯霉素类残留量测定》（GB/T 22338—2008）[4]中的LC-MS/MS 方法检测食品中的氯霉素残留，该方法对氯霉素的测定低限为0.1 μg/kg， 含有0.1 μg/kg 氯霉素的样品经该方法中的操作步骤前处理后，待测试样中氯霉素的上机浓度为0.5 ng/mL，（假设回收率为100%），根据《实验室质量控制规范食品理化检测》（GB/T 27404—2008）[5]中对回收率的最低技术要求，计算出仪器检出限应满足0.5 ng/mL×60%，即0.3 ng/mL。 需要核查的是氯霉素的浓度为0.3 ng/mL 时， 仪器的信噪比是否满足方法学要求。 由于信噪比还受到样品的基质影响， 因此推荐使用空白基质溶液配置一定浓度的基质匹配标准溶液进行核查。 表1 为鱼肉基质中0.3 ng/mL 氯霉素信噪比的实验结果。

表1 0.3 ng/mL 氯霉素信噪比实验结果Table 1 Result of chloramphenicol signal-to-noise ratio with （0.3 ng/mL）

此外， 若该仪器检测的化合物包含ESI+、ESI-和APCI+ 3 种电离模式，该仪器需要核查这3 种电离模式下的信噪比参数； 若该仪器只用来做负离子扫描，则可只核查ESI-电离模式下的信噪比参数。

2.3 核查结果判定

依据JJF 1317—2011，三重四级杆的S/N≥30∶1（ESI+，50 pg 利血平），S/N≥10∶1（ESI-，500 pg 利血平），S/N≥30∶1（APCI+，50 pg 利血平）；依据检测方法，S/N≥3∶1（LOD），S/N≥10∶1（LOQ）。

2.4 应对措施

若信噪比达不到要求，应优化色谱、质谱参数，如流动相组成和比例、 液相洗脱程序、 毛细管电压值、锥孔电压值、碰撞能量、雾化器温度和气流大小等参数；若优化色谱、质谱参数不能解决时，要考虑清洗维护质谱系统（一级锥孔、离子传输毛细管、离子透镜等），并评估对前期测量结果造成的影响。

3 核查参数-质量准确性

质量准确性是指质谱测出的精确质量数与该离子元素组成式的理论精确质量数之间的偏差。

3.1 核查方法

JJF 1317—2011 推荐的校准方法是根据表2和LC-MS 质量数应用范围，选用相应的标准物质或试剂， 将扫描范围设为表3 中相应特征离子理论值±5 的范围（例如对于咖啡因，设为m/z=190～200），直接注入相应量的标准物质或试剂。观察质谱图，记录特征离子的实测质量数（有效数字取小数点后2位）。 根据公式（2）计算ΔM，以ΔM 的最大值作为质量准确性的结果。

表2 质量准确性的测量条件和特征离子理论值Table 2 Measurement conditions for mass accuracy and theoretical values of characteristic ions

表3 氯霉素重复性实验结果Table 3 Chloramphenicol reproducibility test result

式中：Mi测—第i 个离子的测量值，u；Mi测—第i 个离子的理论值，u。

3.2 注意事项

质量准确性核查标准的选择与质谱质量分析仪的质荷比范围有关系， 质荷比范围在1 000 以下的校准规范中建议使用咖啡因、黄体酮及利血平。质量数大于1 000 的质谱选用PPG 混合溶液。 应注意由于PPG 的黏度比较大，容易污染离子源，因此在使用PPG 后应及时清洗离子源。 对于农兽药残留检测，其质荷比一般在1 000 以内，除可使用校准规范中建议使用的咖啡因、黄体酮及利血平外，在期间核查时还可以使用该仪器经常检测的项目的标准物质， 也可以使用仪器自带的调谐液作为该参数的核查标准。需要注意的是，质量准确性核查在采集时要选择棒状图的模式，并且Q1 和Q3 均需要核查。 图2 是采用氯霉素标准溶液进行质量准确性核查时的棒状图。 如图2 所示，其实测质量数为320.95 u，理论质量数为321.01 u，ΔM 为0.06 u。

图2 氯霉素标准溶液质谱棒状图Fig.2 Bargarph of mass spectrum of chloramphenicol standard solution

3.3 核查结果判定

依据JJF 1317—2011，三重四级杆的质量准确性ΔM≤0.5 u。

3.4 应对措施

质量准确性ΔM 若不能达到或接近0.5 u，应使用仪器自带的调谐液进行质量轴校正， 并评估对前期测量结果造成的影响。

4 核查参数—峰面积重复性和保留时间重复性

峰面积重复性和保留时间重复性考察的是液质系统的稳定性，通常用RSD 来反映。

4.1 核查方法

JJF 1317—2011 推荐的校准方法是将检测离子的m/z 设为609（母离子）→195（子离子），经色谱柱注入50 pg 的利血平。 观察色谱图，记录色谱峰的峰面积和保留时间。连续测量6 次。 根据公式（3）分别计算峰面积与保留时间的相对标准偏差（RSD），作为峰面积重复性与保留时间重复性的结果。

式中：xi—第i 次测量保留时间（min）或峰面积；x—6次测量保留时间（min）或峰面积的算术平均值；i—测量序号。

4.2 注意事项

校准方法中使用的是利血平标准物质， 在期间核查时， 可以使用该仪器经常检测的项目的标准物质， 峰面积与保留时间2 个技术参数的核查与信噪比的核查可以同时进行，液质刚进样时不稳定，建议设置8 针序列进样， 取后6 针计算峰面积与保留时间。表3 为鱼肉基质中0.3 ng/mL 氯霉素峰面积和保留时间重复性的实验结果。

4.3 核查结果判定

依据JJF 1317—2011，三重四级杆的峰面积重复性RSD≤10%，保留时间重复性RSD≤1.5%。

4.4 应对措施

峰面积重复性RSD 若大于或接近10%，检查液相管路是否有气泡或漏液现象， 检查六通阀中的转子、定子是否磨损等，并评估对前期测量结果造成的影响； 保留时间重复性RSD 若大于或接近10%，检查柱压是否稳定，色谱柱是否老化或污染，检查液相洗脱程序，增加柱平衡时间等，并评估对前期测量结果造成的影响。

5 核查参数—灵敏度

灵敏度是指样品量在仪器上产生的信号响应量。灵敏度的指标实际上是仪器综合性能的反映，因为它与样品、分辨率、扫描速度、进样方式以及电离方式等密切相关， 所以， 在提供仪器的灵敏度指标时，都需具体指定上述的各项条件。

5.1 核查方法

可通过核查日常检测的化合物在检出限（LOD）或定量限（LOQ）水平下的信噪比是否满足技术要求来反映仪器的灵敏度， 具体核查方法见信噪比的核查方法。此外，也可以使用仪器自带的调谐液作为该参数的核查标准， 根据仪器说明书的推荐条件设置参数，以流动注射的方式注入调谐液，考察特征离子峰的信号强度是否满足说明书的要求，且Q1 和Q3均需要核查。

例如， 按照某品牌三重四级杆仪器说明书要求设置离子源参数（图3）和扫描参数（图4），以流动注射方式注入调谐液聚酪氨酸，设置流速为5±3 μL/min（通常负离子方式， 流速稍大）， 确认正离子模式下m/z 182、508、997 的信号强度在1e7以上（图5），负离子模式下m/z 180、506、995 的信号强度在1e6以上（图6）。

图3 某品牌三重四级杆仪器离子源参数设置Fig.3 Parameter setting of ionsourre for abrand of triple quadrupole instrument

图4 某品牌三重四级杆扫描参数设置Fig.4 Scanning parameter settings for a brand of triple quadrupole

图5 正离子模式下聚酪氨酸质谱图Fig.5 Mass spectra of polytyrosine in positive ion mode

图6 负离子模式下聚酪氨酸质谱图Fig.6 Mass spectra of polytyrosine in ion mode negative

5.2 核查结果判定

依据检测方法，S/N≥3∶1（LOD），S/N≥10∶1（LOQ），特征离子峰的信号强度满足仪器说明书的要求。

5.3 应对措施

灵敏度若达不到要求，优化色谱、质谱参数，如流动相组成和比例、液相洗脱程序、毛细管电压值、锥孔电压值、碰撞能量、雾化器温度和气流大小等参数，若优化色谱、质谱参数不能解决时，要考虑清洗维护质谱系统（一级锥孔、离子传输毛细管、离子透镜等），并评估对前期测量结果造成的影响。

6 核查参数—检出限（LOD）

仪器检出限反映了仪器的灵敏度，常用信噪比法评估，确定能够可靠检出的待测化合物最低的浓度。

6.1 核查方法

依据实验室开展的检测方法中的操作步骤，做基质空白实验， 使用空白基质溶液配置一定低浓度基质匹配标准溶液，以信噪比（S/N≥3）确认仪器能够检出的待测化合物最低的浓度。

6.2 注意事项

在核查结果判定时， 要通过检测方法中的方法检出限和回收率要求， 推算出能够被该仪器检出的最低浓度水平，再与核查结果进行比较判定。推算方法见信噪比核查方法。 当然，该参数核查时，可以不必确认该化合物的仪器检出限是多少， 只需要考察该化合物在方法检出限（LOD）或定量限（LOQ）水平下的信噪比是否满足要求即可， 核查方法见信噪比核查方法。

6.3 核查结果判定

S/N≥3∶1（LOD）

6.4 应对措施

同灵敏度，LOD 若达不到要求，优化色谱、质谱参数，如流动相组成和比例、液相洗脱程序、毛细管电压值、锥孔电压值、碰撞能量、雾化器温度和气流大小等参数，若优化色谱、质谱参数不能解决时，要考虑清洗维护质谱系统（一级锥孔、离子传输毛细管、离子透镜等），并评估对前期测量结果造成的影响。

7 核查参数—（基质） 标准曲线的线性相关系数

（基质）标准曲线的线性相关系数是反映液质系统稳定性的重要指标， 测定一系列不同浓度的（基质）标准溶液，通过峰面积对浓度进行线性回归计算并评价线性相关系数（R 或R2）是否满足所使用检测方法的要求。在日常使用时，也要对该参数进行检查，满足质控要求。

7.1 核查方法

依据实验室开展的检测方法中（基质）标准工作曲线的配置要求，配置一系列不同浓度的（基质）标准溶液，按照检测方法设置质谱参数，经色谱柱进样测定，计算标准曲线的线性回归方程，由仪器计算出（基质）标准曲线的线性相关系数。

7.2 注意事项

在配置（基质）标准曲线时，浓度范围尽可能覆盖1 个数量级，至少作5 个点（不包括空白）。 例如：实验室长期使用《出口蛋及蛋制品中氟虫腈及其代谢物残留量的测定 液相色谱-质谱/质谱法》（SN/T 5094—2018）[6]检测蛋及蛋制品中的氟虫腈残留，该方法采用基质标准工作溶液作为校准曲线。 在期间核查时，依据该检测方法中的操作步骤，配置氟虫腈浓度为0.75、1.50、3.00、6.00、12.00 ng/mL 的基质标准工作溶液，进行液质联用测定，以定量离子的响应峰面积（y）对相应的质量浓度（x，ng/mL）作图，其结果见图7。 如图所示，氟虫腈在该线性范围内，标准曲线的线性回归方程为y=2.98e3+1.28e6x， 线性相关系数（R2）为0.998 7。

图7 氟虫腈基质标准曲线Fig.7 Fipronil matrix standard curve

7.3 核查结果判定

依据GB/T 27404—2008，对于筛选方法，线性回归方程的相关系数不应低于0.98；对于确证方法，相关系数不应低于0.99。

7.4 应对措施

若（基质）标准曲线的线性相关系数不满足要求，应检查液相管路是否有气泡或漏液现象， 检查六通阀中的转子定子是否磨损， 检查离子源喷雾是否稳定，并评估对前期测量结果造成的影响。

8 结论

本文对液相色谱-三重四极杆串联质谱仪的计量特性核查参数、核查方法、注意事项、核查结果判定、应对措施等进行了详细讨论。但在期间核查时并不是要求对所有参数都进行核查， 更应关注仪器的准确度和稳定性，在日常使用时，也要对保留时间的重复性、待测化合物的检出限、曲线的线性相关系数等参数进行运行检查，做好记录，保持仪器处于良好状态。