島津發布業界速度最快的四極桿氣質聯用儀

——記GCMS-QP2010 Ultra新品發布會

　　2010年8月17日，島津公司在北京昆泰嘉華酒店隆重舉辦了“新一代高性能氣相色譜質譜聯用儀GCMS-QP2010 Ultra新品發布會”，來自科研院所、企事業單位的近100位專家用戶參加了此次發布會。

新產品發布會現場　　

島津公司分析儀器事業部部長 曹磊先生

　　新產品發布會由島津公司分析市場部李佳萍女士主持。來自島津公司分析儀器事業部部長曹磊先生在致辭中講到，島津制作所自1875年創立以來，一直堅持以科學技術為社會做貢獻的宗旨，在分析儀器、環境儀器、生命科學等領域不斷創新。以2002年榮獲諾貝爾化學獎的田中耕一先生為代表的島津原創人員，始終致力于新技術、新產品的研發，這也是島津在分析儀器一直保持全球領先地位的根本所在。隨后，曹部長介紹了島津從1956年開始在中國的發展歷程，表明島津分析儀器事業已經在中國建立起一條從產品生產→產品推廣→技術服務→業務培訓→技術支持的全方位發展體系。

　　為了人類的和平健康是島津公司的經營理念，島津公司此次推出的新產品GCMS-QP2010 Ultra就是為了應對食品、藥品安全等領域對分析儀器日益苛刻的需求下研發生產的。曹部長表示，希望通過本次新技術交流會，各位專家能夠對島津的新儀器有更深的了解，并預祝新產品發布會圓滿成功。隨后，大家觀看了GCMS-2010 Ultra宣傳短片，對新產品性能有了初步認識。

島津公司分析儀器事業部部長曹磊先生和中國農業大學李重九教授一同上臺為新產品揭幕

　　接下來，島津公司分析儀器事業部部長曹磊先生和中國農業大學李重九教授共同上臺，一同揭開了GCMS-QP2010 Ultra的神秘面紗。

 

GCMS-QP2010 Ultra——速度和靈敏度的領先者

島津歐洲分公司GC/GCMS產品經理 Margit Geiβler博士

　　來自島津歐洲分公司的GC/GCMS產品經理Margit Geiβler博士做了題為《速度和靈敏度的領先者——新GCMS-QP2010 Ultra》的報告，為大家詳細介紹了GCMS-QP2010 Ultra是如何實現高靈敏度、高通量的分析性能，以及如何實現降低環境負荷的環保理念。

GCMS-QP2010 Ultra

　　革新的幾大技術：速度和靈敏度的領先者

　　新型CPU技術

　　GCMS-QP2010 Ultra系統CPU板采用了低噪聲電子元件和新型A/D轉換板，使得數據采集速率有了大幅度的提高，最高掃描速度高達20,000u/sec，每秒最高可采集100張譜圖（100 Hz）。同時有效降低了30~40%的噪聲，在高速掃描下提高了m/z的精度。

　　ZLASSP技術：降低快速掃描時對高質量端的歧視

　　不同質荷比的碎片離子以相同的能量進入到四極桿質量分析器中，質量數較大的離子速度相對較慢，在高速掃描下，m/z越大靈敏度下降越多。針對此問題，GCMS-QP2010 Ultra系統在高速數據采集時，施加一個連續變化的直流補償電壓，使大質量的碎片離子獲得了額外的推動力，從而能夠快速通過四極桿進入檢測器。該ZL技術被稱為ASSP（Advanced Scanning Protocol）“先進掃描速度協議”，在高速采集數據時，有效抑制高質量離子的靈敏度下降現象，質譜圖模式得到改善。通過對比幾種掃描速度下獲得的譜圖，可看到使用ASSP技術后，各種速度下獲得的譜圖一致性都很好，和NIST庫也都匹配得很好。

　　ASSP功能是GCMS-QP2010 Ultra系統實現快速數據采集的關鍵，該技術在提高靈敏度的同時仍可保持質譜圖的碎片豐度比。

　　適用于全二維色譜分析

　　島津日前也推出了全二維色譜技術，可對二維分離的全部樣品進行連續中心切割。該系統將兩根不同極性長度的色譜柱用調制器串聯，色譜柱1分離后的樣品經過調制器被迅速冷卻聚焦，然后被脈沖式熱氣迅速氣化，進入色譜柱2迅速分離。其中色譜柱1是按照沸點的高低來分離樣品，色譜柱2則按照極性的不同對樣品進行進一步的分離。CMS-QP2010 Ultra系統憑借其20,000u/sec的高掃描速度和最高100Hz的譜圖采集速度，可以可靠地獲取全二維色譜圖。

　　檢測器：偏轉透鏡OD lens，降低噪音

　　GCMS-QP2010 Ultra系統還采用了島津公司的另一項ZL技術偏轉透鏡（Overdrive lens），該ZL技術可以有效消除噪聲。OD lens技術是在電子倍增器之前放置一個偏轉透鏡，在透鏡上通過施加適當電壓得以降低隨機噪聲，從而提高了GCMS-QP2010 Ultra系統的檢測靈敏度。

　　靈敏度方面，QP2010 Ultra的指標是1 pg八氟萘信噪比為500:1，也達到業界最高的水平。

 

　　提高實驗通量、縮短分析周期

　　接下來，Geiβler博士介紹了QP2010 Ultra在提高實驗通量、縮短分析周期方面的幾大特色：

　　（1）柱箱升溫速度可達250℃/min，系統從450℃降至50℃僅需3.4min的時間；

　　（2）20,000u/sec的高掃描速度和最高100Hz的譜圖采集速度；

　　（3）可采用窄口色譜柱、短柱方法縮短分析周期。比如可采用內徑0.1mm或更窄、長度10m、膜厚 0.1μm的色譜柱，它和常規柱的柱效相同（常規柱指：內徑為0.25mm、長度30m、膜厚為0.25μm），當進行快速分析時，可比常規柱縮短10倍的時間：從20~30min縮短到僅需3min；

　　（4）Easy sTop大幅縮短裝置的維護時間，可在維護進樣口、更換玻璃襯管、隔墊時無需停真空泵，最大限度減少儀器停機時間；

　　（5）由于使用360 L/s抽速的超大容量分子渦輪泵，QP 2010 Ultra可使用Twin Line MS雙柱系統，而無需更換色譜柱。該系統將2根不同的色譜柱的出口直接導入到質譜中，由于沒有使用阻尼管，可以直接利用1根色譜柱時所使用的方法、保留時間。

　　Geiβler博士指出GCMS-QP2010 Ultra系統憑借其優異的分析性能目前在歐洲已經安裝超過150套。

 

　　生態環境友好：節約36％

　　GCMS-QP2010 Ultra系統配備生態學方式，系統待機時可進入節能模式，關閉柱箱風扇、離子規，并減少載氣流量，從而實現節約能耗的目的。

　　在節省耗電量方面，如果啟動生態學方式，則可自動節省GC、MS、PC各自多余的耗電量，并自動減少載氣的消耗。按每天工作6h，待機18h計算，可以比上代儀器節約36%的耗電量。

 

　　一體化數據結構

　　除了上述技術特點，GCMS-QP2010 Ultra系統在軟件方面采用了新版GCMSsoloution（v2.61）工作站，該工作站采用先進的一體化文件結構，即在一個數據文件中記錄了所有的測試條件信息、改動信息、處理信息等，可完全回溯。在保持AART、FASST、COAST等特色功能的同時，全面支持和AMDIS解卷積軟件聯用，提供了新的復雜樣品分析解決方案。

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農殘分析制勝新武器——在線GPC-GCMS

關西醫科大學公眾衛生學教研室、原大阪府立公眾衛生研究所 堀 伸二郎先生

　　接下來，來自關西醫科大學公眾衛生學教研室、原大阪府立公眾衛生研究所的堀 伸二郎先生對島津公司在線GPC-GCMS的設計理念和分析應用進行詳細的介紹。

　　島津公司推出的這款在線GPC-GCMS系統是與堀 伸二郎先生共同研制開發的。堀 伸二郎先生首先向大家介紹了大家熟知的《日本肯定列表》，2006年5月29日以前，日本食品中農殘法規采用否定列表制度，對于未設定標準的農藥，即使有殘留也不能限制。為了解決該問題，日本農殘法規自2006年5月29日以后開始采用了肯定列表制度，對于沒有相應限量標準的那些列表中的農藥，規定了一律的標準（0.01ppm）。

　　在線GPC-GCMS的研發背景

　　堀 伸二郎先生所在的大阪府立公眾衛生研究所為確保府民的食品安全，針對日本國內及進口食品（生鮮及加工食品、健康食品、天然藥物等）實施了農殘檢測。該研究所分析檢測的食品往往存在農藥使用記錄不明，所以需要盡可能檢測更多的農藥，但會帶來人員和時間不足的問題。

　　針對上述問題，該研究所進行了同時分析法和自動化系統的開發，該系統能同時確保分析精度并減少使用的有機溶劑。由于GPC可除去食品中的油脂、色素等主要基質，所以首先在純化法中采用了GPC裝置；在檢測器方面，則選擇了選擇性高且干擾物質影響小的GCMS。并將兩者在線鏈接在一起，最終形成在線GPC-GCMS系統。

在線GPC-GCMS的原理

　　接下來，堀 伸二郎先生向大家介紹了在線GPC-GCMS的工作原理。首先將待測樣品通過GPC裝置進行提純，根據各組分分子量的不同，在GPC柱上洗脫時間快的大分子油脂、色素等成分首先通過六通閥排出，待分析的小分子農藥組分經切換閥導入到捕集環路里，然后將捕集環路中的待測組分導入到氣相色譜的大體積進樣口，樣品經大體積進樣口在線濃縮后進入色譜柱分離，最終進入質譜進行質量分析檢測，整個過程在工作站的控制下全自動完成。據堀 伸二郎先生介紹，GPC-GCMS系統在開發過程中主要從GCMS進樣方式、GPC柱和LC-GC接口這三個方面進行了改進：

　　GC大體積進樣法

　　GPC-GCMS系統在GCMS進口處采用了大體積進樣法，大體積進樣法分為PTV法和柱頭進樣這兩種方式。但如果直接采用上述兩種方法，會存在農藥的吸附、分解和實際樣品穩定性的問題。為了克服上述問題，GPC-GCMS系統采取不使用吸附劑的大體積進樣法以及使用防止難揮發性組分導入GC柱。

GC大體積進樣口

　　在實際的系統裝置中，GPC-GCMS系統在GC柱溫箱內安裝了3重色譜柱，采用了PTV和柱頭進樣相結合的進樣方式。對所使用的玻璃襯管也進行了改良，通過這種變形的設計，增大了玻璃襯管的內表面積，使更多的農藥聚集在襯管內。在GC上部還增設有溶劑排放閥，可將樣品中的溶劑排除到系統外。

　　GPC柱的小型化

　　通過對各種尺寸的GPC柱進行分析討論，最終選擇內徑2mm長150mm的微型GPC柱最適合在線GPC-GCMS系統，該GPC柱的試樣負載量為傳統GPC柱（內徑20mm長300mm）的1/250，約為20μL。相比傳統GPC柱，采用微型GPC柱的分析時間從原先的40min縮短到僅需10min的時間，大大縮短了GPC的提純時間。溶劑使用量大幅度減少到原來用量的1/200，減少了溶劑對人和環境產生的影響。

　　LC-GC接口

LC-GC接口流程圖

　　從GPC-GCMS系統LC-GC接口的流程圖中可以看到，待測樣品通過泵A導入到GPC柱內，GPC對樣品進行提純后，其中的油脂、色素成分通過六通閥排出，農藥組分則被聚集在捕集管路內，通過切換六通閥，捕集管內的農藥組分被導入到GCMS的PTV進樣口處。最后，在GCMS對樣品進行分析檢測的同時，再通過切換六通閥，使流動相在泵B的帶動下進入到流路中對捕集環進行清洗。

　　堀 伸二郎先生指出通過上述技術的改進，在線GPC-GCMS系統與傳統快速分析法對比，分析1個樣品所需的時間從140min縮短到50min。通過添加回收實驗證實了該在線GPC-GC/MS方法對絕大多數農藥具有良好的結果。目前在線GPC-GCMS系統可對200種農藥進行同時分析檢測。此外，GPC-GCMS系統除了可以檢測食品中的農殘外，還可應用于環境樣品及畜產品、魚貝類中POPs的檢測分析。

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操作簡單、功能強大的分析軟件

島津國際貿易（上海）有限公司北京分析中心 胡家祥經理

　　最后，來自島津國際貿易（上海）有限公司北京分析中心的胡家祥經理對GCMS-QP2010 Ultra系統的工作站和新數據庫進行了詳細的介紹。胡經理分別介紹了GCMSSolution工作站、AMDIS解卷積軟件以及最新的法醫毒品數據庫這三方面內容。比如：

　　工作站可支持氣相、氣質的數據混合比較，在使用相同的載氣和線速度工作模式下，可在GC和GCMS上獲得同樣的保留時間。

　　工作站可以將批處理文件直接保存為文本文件，進而上傳到各種LIMS系統中，加強了與LIMS系統的對接和批處理功能。

　　工作站的數據文件采用了“一體化文件結構”，即在一個數據文件中記錄了所有的測試條件信息、改動信息、處理信息等，可完全回溯。

　　由于有更快的采集速度，AMDIS軟件對復雜混合物的解卷積功能可在新儀器上應用得更好：QP 2010 Ultra不僅可方便地一次實驗同時完成SIM/SCAN，同時島津公司開發的農藥庫、香料香精庫、代謝物庫等數百種專屬譜庫均可方便地導入AMDIS軟件進行檢索。

　　島津公司最新開發的法醫毒品數據庫，包含數百種法醫毒品類物質（包括精神類藥品），并將這些物質的單體以及TMS、TFA等衍生物的質譜圖全部收集到該數據庫中。除質譜圖外，該數據庫還可提供保留指數、內標校正曲線等信息，意味著該數據庫可以實現半定量的功能。其中，胡經理重點介紹了該數據庫提供的保留指數功能。由于化合物的保留指數在使用相同固定相和內徑的色譜柱條件下是保持不變的，并且不會因色譜柱的長度變化而變化，所以島津公司開發的AART(自動調整保留時間)功能，可根據化合物的保留指數，自動預測更換新色譜柱或切割色譜柱后化合物的出峰時間。

新產品現場展示說明

　　許多客戶對QP 2010 Ultra新型氣質聯用儀都表示出濃厚的興趣。大家對島津在GPC-GCMS上為客戶提供的整體解決方案表示認可，對新儀器在靈敏度、速度、節能方面的特性印象深刻，同時也有很多專家關注新儀器在全二維色譜技術上的進展。