岛津发布业界速度最快的四极杆气质联用仪

——记GCMS-QP2010 Ultra新品发布会

　　2010年8月17日，岛津公司在北京昆泰嘉华酒店隆重举办了“新一代高性能气相色谱质谱联用仪GCMS-QP2010 Ultra新品发布会”，来自科研院所、企事业单位的近100位专家用户参加了此次发布会。

新产品发布会现场　　

岛津公司分析仪器事业部部长 曹磊先生

　　新产品发布会由岛津公司分析市场部李佳萍女士主持。来自岛津公司分析仪器事业部部长曹磊先生在致辞中讲到，岛津制作所自1875年创立以来，一直坚持以科学技术为社会做贡献的宗旨，在分析仪器、环境仪器、生命科学等领域不断创新。以2002年荣获诺贝尔化学奖的田中耕一先生为代表的岛津原创人员，始终致力于新技术、新产品的研发，这也是岛津在分析仪器一直保持全球领先地位的根本所在。随后，曹部长介绍了岛津从1956年开始在中国的发展历程，表明岛津分析仪器事业已经在中国建立起一条从产品生产→产品推广→技术服务→业务培训→技术支持的全方位发展体系。

　　为了人类的和平健康是岛津公司的经营理念，岛津公司此次推出的新产品GCMS-QP2010 Ultra就是为了应对食品、药品安全等领域对分析仪器日益苛刻的需求下研发生产的。曹部长表示，希望通过本次新技术交流会，各位专家能够对岛津的新仪器有更深的了解，并预祝新产品发布会圆满成功。随后，大家观看了GCMS-2010 Ultra宣传短片，对新产品性能有了初步认识。

岛津公司分析仪器事业部部长曹磊先生和中国农业大学李重九教授一同上台为新产品揭幕

　　接下来，岛津公司分析仪器事业部部长曹磊先生和中国农业大学李重九教授共同上台，一同揭开了GCMS-QP2010 Ultra的神秘面纱。

 

GCMS-QP2010 Ultra——速度和灵敏度的领先者

岛津欧洲分公司GC/GCMS产品经理 Margit Geiβler博士

　　来自岛津欧洲分公司的GC/GCMS产品经理Margit Geiβler博士做了题为《速度和灵敏度的领先者——新GCMS-QP2010 Ultra》的报告，为大家详细介绍了GCMS-QP2010 Ultra是如何实现高灵敏度、高通量的分析性能，以及如何实现降低环境负荷的环保理念。

GCMS-QP2010 Ultra

　　革新的几大技术：速度和灵敏度的领先者

　　新型CPU技术

　　GCMS-QP2010 Ultra系统CPU板采用了低噪声电子元件和新型A/D转换板，使得数据采集速率有了大幅度的提高，最高扫描速度高达20,000u/sec，每秒最高可采集100张谱图（100 Hz）。同时有效降低了30~40%的噪声，在高速扫描下提高了m/z的精度。

　　专利ASSP技术：降低快速扫描时对高质量端的歧视

　　不同质荷比的碎片离子以相同的能量进入到四极杆质量分析器中，质量数较大的离子速度相对较慢，在高速扫描下，m/z越大灵敏度下降越多。针对此问题，GCMS-QP2010 Ultra系统在高速数据采集时，施加一个连续变化的直流补偿电压，使大质量的碎片离子获得了额外的推动力，从而能够快速通过四极杆进入检测器。该专利技术被称为ASSP（Advanced Scanning Protocol）“先进扫描速度协议”，在高速采集数据时，有效抑制高质量离子的灵敏度下降现象，质谱图模式得到改善。通过对比几种扫描速度下获得的谱图，可看到使用ASSP技术后，各种速度下获得的谱图一致性都很好，和NIST库也都匹配得很好。

　　ASSP功能是GCMS-QP2010 Ultra系统实现快速数据采集的关键，该技术在提高灵敏度的同时仍可保持质谱图的碎片丰度比。

　　适用于全二维色谱分析

　　岛津日前也推出了全二维色谱技术，可对二维分离的全部样品进行连续中心切割。该系统将两根不同极性长度的色谱柱用调制器串联，色谱柱1分离后的样品经过调制器被迅速冷却聚焦，然后被脉冲式热气迅速气化，进入色谱柱2迅速分离。其中色谱柱1是按照沸点的高低来分离样品，色谱柱2则按照极性的不同对样品进行进一步的分离。CMS-QP2010 Ultra系统凭借其20,000u/sec的高扫描速度和最高100Hz的谱图采集速度，可以可靠地获取全二维色谱图。

　　检测器：偏转透镜OD lens，降低噪音

　　GCMS-QP2010 Ultra系统还采用了岛津公司的另一项专利技术偏转透镜（Overdrive lens），该专利技术可以有效消除噪声。OD lens技术是在电子倍增器之前放置一个偏转透镜，在透镜上通过施加适当电压得以降低随机噪声，从而提高了GCMS-QP2010 Ultra系统的检测灵敏度。

　　灵敏度方面，QP2010 Ultra的指标是1 pg八氟萘信噪比为500:1，也达到业界最高的水平。

 

　　提高实验通量、缩短分析周期

　　接下来，Geiβler博士介绍了QP2010 Ultra在提高实验通量、缩短分析周期方面的几大特色：

　　（1）柱箱升温速度可达250℃/min，系统从450℃降至50℃仅需3.4min的时间；

　　（2）20,000u/sec的高扫描速度和最高100Hz的谱图采集速度；

　　（3）可采用窄口色谱柱、短柱方法缩短分析周期。比如可采用内径0.1mm或更窄、长度10m、膜厚 0.1μm的色谱柱，它和常规柱的柱效相同（常规柱指：内径为0.25mm、长度30m、膜厚为0.25μm），当进行快速分析时，可比常规柱缩短10倍的时间：从20~30min缩短到仅需3min；

　　（4）Easy sTop大幅缩短装置的维护时间，可在维护进样口、更换玻璃衬管、隔垫时无需停真空泵，最大限度减少仪器停机时间；

　　（5）由于使用360 L/s抽速的超大容量分子涡轮泵，QP 2010 Ultra可使用Twin Line MS双柱系统，而无需更换色谱柱。该系统将2根不同的色谱柱的出口直接导入到质谱中，由于没有使用阻尼管，可以直接利用1根色谱柱时所使用的方法、保留时间。

　　Geiβler博士指出GCMS-QP2010 Ultra系统凭借其优异的分析性能目前在欧洲已经安装超过150套。

 

　　生态环境友好：节约36％

　　GCMS-QP2010 Ultra系统配备生态学方式，系统待机时可进入节能模式，关闭柱箱风扇、离子规，并减少载气流量，从而实现节约能耗的目的。

　　在节省耗电量方面，如果启动生态学方式，则可自动节省GC、MS、PC各自多余的耗电量，并自动减少载气的消耗。按每天工作6h，待机18h计算，可以比上代仪器节约36%的耗电量。

 

　　一体化数据结构

　　除了上述技术特点，GCMS-QP2010 Ultra系统在软件方面采用了新版GCMSsoloution（v2.61）工作站，该工作站采用先进的一体化文件结构，即在一个数据文件中记录了所有的测试条件信息、改动信息、处理信息等，可完全回溯。在保持AART、FASST、COAST等特色功能的同时，全面支持和AMDIS解卷积软件联用，提供了新的复杂样品分析解决方案。

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农残分析制胜新武器——在线GPC-GCMS

关西医科大学公众卫生学教研室、原大阪府立公众卫生研究所 堀 伸二郎先生

　　接下来，来自关西医科大学公众卫生学教研室、原大阪府立公众卫生研究所的堀 伸二郎先生对岛津公司在线GPC-GCMS的设计理念和分析应用进行详细的介绍。

　　岛津公司推出的这款在线GPC-GCMS系统是与堀 伸二郎先生共同研制开发的。堀 伸二郎先生首先向大家介绍了大家熟知的《日本肯定列表》，2006年5月29日以前，日本食品中农残法规采用否定列表制度，对于未设定标准的农药，即使有残留也不能限制。为了解决该问题，日本农残法规自2006年5月29日以后开始采用了肯定列表制度，对于没有相应限量标准的那些列表中的农药，规定了一律的标准（0.01ppm）。

　　在线GPC-GCMS的研发背景

　　堀 伸二郎先生所在的大阪府立公众卫生研究所为确保府民的食品安全，针对日本国内及进口食品（生鲜及加工食品、健康食品、天然药物等）实施了农残检测。该研究所分析检测的食品往往存在农药使用记录不明，所以需要尽可能检测更多的农药，但会带来人员和时间不足的问题。

　　针对上述问题，该研究所进行了同时分析法和自动化系统的开发，该系统能同时确保分析精度并减少使用的有机溶剂。由于GPC可除去食品中的油脂、色素等主要基质，所以首先在纯化法中采用了GPC装置；在检测器方面，则选择了选择性高且干扰物质影响小的GCMS。并将两者在线链接在一起，最终形成在线GPC-GCMS系统。

在线GPC-GCMS的原理

　　接下来，堀 伸二郎先生向大家介绍了在线GPC-GCMS的工作原理。首先将待测样品通过GPC装置进行提纯，根据各组分分子量的不同，在GPC柱上洗脱时间快的大分子油脂、色素等成分首先通过六通阀排出，待分析的小分子农药组分经切换阀导入到捕集环路里，然后将捕集环路中的待测组分导入到气相色谱的大体积进样口，样品经大体积进样口在线浓缩后进入色谱柱分离，最终进入质谱进行质量分析检测，整个过程在工作站的控制下全自动完成。据堀 伸二郎先生介绍，GPC-GCMS系统在开发过程中主要从GCMS进样方式、GPC柱和LC-GC接口这三个方面进行了改进：

　　GC大体积进样法

　　GPC-GCMS系统在GCMS进口处采用了大体积进样法，大体积进样法分为PTV法和柱头进样这两种方式。但如果直接采用上述两种方法，会存在农药的吸附、分解和实际样品稳定性的问题。为了克服上述问题，GPC-GCMS系统采取不使用吸附剂的大体积进样法以及使用防止难挥发性组分导入GC柱。

GC大体积进样口

　　在实际的系统装置中，GPC-GCMS系统在GC柱温箱内安装了3重色谱柱，采用了PTV和柱头进样相结合的进样方式。对所使用的玻璃衬管也进行了改良，通过这种变形的设计，增大了玻璃衬管的内表面积，使更多的农药聚集在衬管内。在GC上部还增设有溶剂排放阀，可将样品中的溶剂排除到系统外。

　　GPC柱的小型化

　　通过对各种尺寸的GPC柱进行分析讨论，最终选择内径2mm长150mm的微型GPC柱最适合在线GPC-GCMS系统，该GPC柱的试样负载量为传统GPC柱（内径20mm长300mm）的1/250，约为20μL。相比传统GPC柱，采用微型GPC柱的分析时间从原先的40min缩短到仅需10min的时间，大大缩短了GPC的提纯时间。溶剂使用量大幅度减少到原来用量的1/200，减少了溶剂对人和环境产生的影响。

　　LC-GC接口

LC-GC接口流程图

　　从GPC-GCMS系统LC-GC接口的流程图中可以看到，待测样品通过泵A导入到GPC柱内，GPC对样品进行提纯后，其中的油脂、色素成分通过六通阀排出，农药组分则被聚集在捕集管路内，通过切换六通阀，捕集管内的农药组分被导入到GCMS的PTV进样口处。最后，在GCMS对样品进行分析检测的同时，再通过切换六通阀，使流动相在泵B的带动下进入到流路中对捕集环进行清洗。

　　堀 伸二郎先生指出通过上述技术的改进，在线GPC-GCMS系统与传统快速分析法对比，分析1个样品所需的时间从140min缩短到50min。通过添加回收实验证实了该在线GPC-GC/MS方法对绝大多数农药具有良好的结果。目前在线GPC-GCMS系统可对200种农药进行同时分析检测。此外，GPC-GCMS系统除了可以检测食品中的农残外，还可应用于环境样品及畜产品、鱼贝类中POPs的检测分析。

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操作简单、功能强大的分析软件

岛津国际贸易（上海）有限公司北京分析中心 胡家祥经理

　　最后，来自岛津国际贸易（上海）有限公司北京分析中心的胡家祥经理对GCMS-QP2010 Ultra系统的工作站和新数据库进行了详细的介绍。胡经理分别介绍了GCMSSolution工作站、AMDIS解卷积软件以及最新的法医毒品数据库这三方面内容。比如：

　　工作站可支持气相、气质的数据混合比较，在使用相同的载气和线速度工作模式下，可在GC和GCMS上获得同样的保留时间。

　　工作站可以将批处理文件直接保存为文本文件，进而上传到各种LIMS系统中，加强了与LIMS系统的对接和批处理功能。

　　工作站的数据文件采用了“一体化文件结构”，即在一个数据文件中记录了所有的测试条件信息、改动信息、处理信息等，可完全回溯。

　　由于有更快的采集速度，AMDIS软件对复杂混合物的解卷积功能可在新仪器上应用得更好：QP 2010 Ultra不仅可方便地一次实验同时完成SIM/SCAN，同时岛津公司开发的农药库、香料香精库、代谢物库等数百种专属谱库均可方便地导入AMDIS软件进行检索。

　　岛津公司最新开发的法医毒品数据库，包含数百种法医毒品类物质（包括精神类药品），并将这些物质的单体以及TMS、TFA等衍生物的质谱图全部收集到该数据库中。除质谱图外，该数据库还可提供保留指数、内标校正曲线等信息，意味着该数据库可以实现半定量的功能。其中，胡经理重点介绍了该数据库提供的保留指数功能。由于化合物的保留指数在使用相同固定相和内径的色谱柱条件下是保持不变的，并且不会因色谱柱的长度变化而变化，所以岛津公司开发的AART(自动调整保留时间)功能，可根据化合物的保留指数，自动预测更换新色谱柱或切割色谱柱后化合物的出峰时间。

新产品现场展示说明

　　许多客户对QP 2010 Ultra新型气质联用仪都表示出浓厚的兴趣。大家对岛津在GPC-GCMS上为客户提供的整体解决方案表示认可，对新仪器在灵敏度、速度、节能方面的特性印象深刻，同时也有很多专家关注新仪器在全二维色谱技术上的进展。