Thiết bị sắc ký lỏng siêu hiệu năng ghép 2 lần khối phổ UPLC-MS/MS là 1 trong những thiết bị mới nhất được trang bị tại Trung tâm Kiểm nghiệm Mekong Lab. Thiết bị UPLC-MS/MS được áp dụng trong nhiều lĩnh vực: nhóm hàng thực phẩm, lương thực, nông sản, vật tư nông nghiệp, ….

Ảnh: Thiết bị sắc ký lỏng siêu hiệu năng ghép 2 lần khối phổ UPLCMSMS tại Mekong Lab

Chúng ta hãy tìm hiểu xem thiết bị “sang chảnh” nhất của Mekong Lab được vận hành như thế nào nhé.

Thiết bị sắc ký lỏng siêu hiệu năng ghép 2 lần khối phổ UPLCMSMS tại Mekong Lab là hệ thống thiết bị sắc ký lỏng khối phổ hai lần độ nhạy cao của hãng Waters. Hệ thống bao gồm:

- Bộ phận sắc ký lỏng siêu hiệu năng H-Class

- Bộ phận khối phổ ba tứ cực với nguồn ESI và APCI

1. Bộ phận sắc ký lỏng

Sắc ký là quá trình tách xảy ra trên cột tách với pha tĩnh là chất rắn và pha động là chất lỏng. Mẫu phân tích được chuyển lên cột tách dưới dạng dung dịch. Khi tiến hành chạy sắc ký, các chất phân tích được phân bố liên tục giữa pha động và pha tĩnh. Trong hỗn hợp các chất phân tích, do cấu trúc phân tử và tính chất lí hoá của các chất khác nhau, nên khả năng tương tác của chúng với pha tĩnh và pha động khác nhau. Do vậy, chúng di chuyển với tốc độ khác nhau và tách ra khỏi nhau.

Mô hình hệ thống UPLC

2. Bộ phận khối phổ

Khối phổ là thiết bị phân tích dựa trên cơ sở xác định khối lượng phân tử của các hợp chất hóa học bằng việc phân tách các ion phân tử theo tỉ số giữa khối lượng và điện tích (m/z) của chất phân tích. Các ion có thể tạo ra bằng cách thêm hay bớt điện tích của chúng như loại bỏ electron, proton hóa,... Các ion tạo thành này được tách theo tỉ số m/z và phát hiện, từ đó có thể cho thông tin về khối lượng hoặc cấu trúc phân tử của hợp chất.

Sơ đồ cấu tạo MS/MS

Cấu tạo của một thiết bị khối phổ bao gồm 3 phần chính:

• Nguồn ion
• Thiết bị phân tích
• Bộ phận phát hiện.

Trước hết, các mẫu được ion hóa trong nguồn ion, sau đó đưa vào bộ phận phân tích khối để tách các ion theo tỉ số m/z. Sau đó các ion đi vào bộ phận phát hiện (detector), sẽ được khuếch đại và chuyển thành tín hiệu. Các tín hiệu thu được sẽ chuyển vào máy tính để xử lí và lưu trữ.

1. Nguồn ion

Chất phân tích sau khi ra khỏi cột tách sẽ được dẫn tới nguồn ion để chuyển thành dạng hơi và được ion hóa. Một số kĩ thuật ion hóa thường được sử dụng trong sắc ký lỏng khối phổ như: ion hóa điện tử (electrospray ionization – ESI), ion hóa ở áp suất khí quyển (atmospheric pressure chemical ionization – APCI).

Chế độ ion điện tử (ESI)

Kĩ thuật ion hóa phun điện tử bao gồm ba quá trình cơ bản sau:

+ Tạo thành các giọt mang điện tích.

+ Làm giảm kích thước của các hạt, và phân nhỏ các hạt.

+ Quá trình hình thành pha hơi các ion.

Sau khi dung dịch mẫu ra khỏi cột sắc ký, được đưa vào ống mao quản bằng kim loại. Đầu mao quản này được áp điện thế cao. Khi điện tích dư trên đầu mao quản vượt qua sức căng bề mặt của dịch mẫu thì sẽ tạo thành các giọt mang điện tích. Tiếp đó các giọt mang điện này được làm giảm kích thước (sự hóa hơi của dung môi) nhờ dòng khí N₂ được liên tục thổi vào và sự bắn phá của các giọt tích điện cùng dấu. Cuối cùng dẫn đến sự hình thành pha hơi của các ion. Nhờ lực hút tĩnh điện mà các ion này được dẫn vào bộ phân tích khối phổ qua một cửa sổ rất nhỏ. Dung môi và khí trơ N₂ được hút ra ngoài do một dòng khí (Curtain Gas).

2.2 Bộ phân tích tứ cực

Tứ cực dựa trên nguyên tắc các ion có khối lượng khác nhau sẽ dao động khác nhau theo điện áp tổng hợp một chiều và xoay chiều đặt vào môi trường di chuyển của nó.

Máy gồm 4 thanh kim loại ghép song song nối với nhau từng đôi một đối diện nhau, tạo thành hai cặp, sau đó chúng nối với điện áp một chiều tạo thành 2 cặp dương và âm. Ngoài điện áp một chiều, hai cặp điện cực còn được nối với điện áp xoay chiều. Tổ hợp điện áp này đặc biệt là điện áp xoay chiều sẽ thay đổi theo chu kỳ để quét khối lượng các ion:       

+ Ion cộng hưởng

+ Ion không cộng hưởng.                                            

Một số ion có tỷ số m/z xác định cộng hưởng với thế xoay chiều xác định có thể đi thẳng qua khoảng không đến detector. Trong khi đó các ion khác không sẽ có quỹ đạo không ổn định va chạm với các cực và bị giữ lại ở đó. Tuy nhiên để thu được tất cả các ion ta quét điện áp theo chu kỳ từ zero đến một điện áp nhất định tăng dần sau đó lại trở lại zero, lần lượt các ion sẽ vượt qua được tứ cực cũng có khối lượng từ nhỏ đến lớn để đến detector.

3. Ứng dụng Thiết bị sắc ký lỏng siêu hiệu năng ghép 2 lần khối phổ UPLCMSMS (Ultra Performance Liquid Chromatography 2 Mass Spectrometer) tại Mekong Lab

• Phân tích dư lượng vết các kháng sinh Chloramphenicol, nhóm Nitrofuran, Nhóm Fluoroquinolones, nhóm sulfonamides, nhóm Hormone (Estradiol, Testosterone)
• Phân tích chất tăng trọng (beta-agonist), hormone tăng trưởng;
• Phân tích dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong thực phẩm và môi trường
• Phân tích độc tố vi nấm (Mycotoxin) trong thực phẩm và thức ăn chăn nuôi.

Nguồn tham khảo: Viện Kiểm nghiệm An toàn vệ sinh Quốc gia