農(nóng)藥殘留檢測中基質(zhì)效應(yīng)的研究

靳雅楠，魏 昭，賈紅霞，王 權(quán)，趙旭峰

（衡水市綜合檢驗檢測中心，河北衡水 053000）

農(nóng)藥殘留檢測與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全聯(lián)系密切，可提供可靠的參考依據(jù)，因此提升農(nóng)藥殘留檢測結(jié)果精準度是重中之重。但在農(nóng)藥殘留檢測中，普遍存在基質(zhì)效應(yīng)，不可避免地影響到檢測質(zhì)量，加強基質(zhì)效應(yīng)評估成為一項重要內(nèi)容。但實際上，在國內(nèi)農(nóng)藥殘留檢測中，由于理念滯后、認知不足，無論是樣品檢測報告還是標準方法都很少關(guān)注基質(zhì)效應(yīng)，此類問題的出現(xiàn)，同檢測工作強度大、樣品類型多和受檢農(nóng)藥參數(shù)多樣等因素有著密切聯(lián)系。鑒于此，為了提升農(nóng)藥殘留檢測水平，應(yīng)正確看待基質(zhì)效應(yīng)的干擾影響作用，積極深化研究，推動農(nóng)藥殘留檢測方法創(chuàng)新優(yōu)化，促進農(nóng)藥殘留檢測質(zhì)量穩(wěn)步提升。

1 基質(zhì)效應(yīng)概念和機理概述

最初提出基質(zhì)效應(yīng)是在1993年，強調(diào)樣品中被分析物外其他組分對受檢物測定值的影響，具體有基質(zhì)增強和基質(zhì)減弱兩種效應(yīng)，這些組分干擾調(diào)整檢測條件即可有效避免。盡管基質(zhì)效應(yīng)屬于干擾形式，但與干擾卻有著本質(zhì)不同，如可通過調(diào)整色譜柱類型或色譜條件，實現(xiàn)被分析組分分離干擾的目的。在農(nóng)藥殘留氣相色譜法檢測中，多數(shù)目標物質(zhì)均有強烈的基質(zhì)增強效應(yīng)，其中以有機磷類農(nóng)藥為主。通過溶劑中待測物和空白基質(zhì)中待測物二者響應(yīng)值比值評價基質(zhì)效應(yīng)，ME=A/B，如果ME＞1，屬于基質(zhì)增強效應(yīng)，ME＜1，則屬于基質(zhì)減弱效應(yīng)。不同蔬菜基質(zhì)效應(yīng)也不相同，會對檢測結(jié)果產(chǎn)生干擾。對于一些含有S、P等元素的蔬菜，其味道辛辣，基質(zhì)峰十分混亂，如洋蔥[1]。

在農(nóng)藥殘留檢測中，主要以色譜法為主，在農(nóng)藥殘留物質(zhì)濃度檢測中，不可避免受到基質(zhì)效應(yīng)干擾影響。如采用液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜方法進行農(nóng)藥殘留檢測，質(zhì)譜檢測器離子化過程中會產(chǎn)生基質(zhì)效應(yīng)，對色譜柱的影響較小。電子噴霧產(chǎn)生的基質(zhì)效應(yīng)是在噴霧液滴中非揮發(fā)性干擾物質(zhì)和受檢物質(zhì)霧滴表面離子化過程競爭中形成。樣品基質(zhì)誘發(fā)受檢物響應(yīng)信號增強或減弱，其原因多為樣品中存在大量雜質(zhì)分子，使受檢物和活性位點相互作用機會大大下降，待測物響應(yīng)值檢測結(jié)果受到干擾影響。因此，應(yīng)做好待測樣品制備，并將樣品溶液于-18 ℃下避光保存[2]。對樣品待測物響應(yīng)值和流動相待測物響應(yīng)值進行比較分析，如果結(jié)果差異過大，則表明存在基質(zhì)效應(yīng)。

2 農(nóng)藥殘留檢測中基質(zhì)效應(yīng)的影響因素

2.1 農(nóng)藥性質(zhì)和結(jié)構(gòu)

不同農(nóng)藥的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)不同，產(chǎn)生的基質(zhì)效應(yīng)也不同。在農(nóng)藥殘留檢測中，氣相色譜分析法適用于熱不穩(wěn)定性農(nóng)藥，有氫鍵結(jié)合能力的羥基、咪唑基和氨基類農(nóng)藥，此類農(nóng)藥易受到基質(zhì)效應(yīng)影響發(fā)生反應(yīng)。以氧樂果、甲胺磷和百菌清等農(nóng)藥為主，屬于基質(zhì)效應(yīng)敏感類農(nóng)藥。此外，部分含有多個磷氧雙鍵的化合物，相較于含有單個磷氧雙鍵的化合物而言，基質(zhì)效應(yīng)更顯著。部分樣品基質(zhì)含水量越高，農(nóng)藥殘留檢測中的基質(zhì)效應(yīng)越弱，如黃瓜、白菜等，基質(zhì)效應(yīng)幾乎可以忽略不計。芹菜、甘藍和胡蘿卜等樣品，基質(zhì)干擾較強，其中的難揮發(fā)物質(zhì)具有易吸附特點，在檢測器進樣口大量富集，導致吸附受檢物活性點被掩蓋，出現(xiàn)基質(zhì)效應(yīng)。通常情況下，為精準檢測蔬菜中各類農(nóng)藥殘留量，多需要對樣品進行前處理，主要有萃取、凈化以及富集等流程[3]。

2.2 農(nóng)藥的濃度

即便是同等類型的農(nóng)藥，由于濃度不同，最終產(chǎn)生的基質(zhì)效應(yīng)強弱也不同。相關(guān)研究報道表明，待測農(nóng)藥濃度在4～1 000 ng·mL-1都會涉及基質(zhì)效應(yīng)。例如，西紅柿中的基質(zhì)效應(yīng)會隨著百菌清濃度增加而減小，在西紅柿中，隨著抗蚜威殘留濃度的增加，基質(zhì)效應(yīng)會隨之增加。

2.3 檢測儀器類型和色譜條件

在農(nóng)藥殘留檢測中，選擇的檢測儀器類型和色譜條件不同，基質(zhì)效應(yīng)也存在差異。液質(zhì)聯(lián)用儀的ESI源，相較于APCI源受到基質(zhì)效應(yīng)的影響更大。氣相色譜檢測中，受到進樣模式因素影響，最終的檢測結(jié)果也會出現(xiàn)顯著差異。色譜柱受到污染、襯管惰性程度和升溫條件等條件變化，都會導致基質(zhì)效應(yīng)受到干擾影響。因此，做好檢測儀器設(shè)備的維護和保養(yǎng)工作十分重要，有助于最大程度地減小檢測偏差[4-5]。

2.4 基質(zhì)化學環(huán)境

基質(zhì)化學環(huán)境表現(xiàn)在基質(zhì)類型、濃度和酸堿度等方面?；|(zhì)中部分成分和殘留農(nóng)藥可能產(chǎn)生化學反應(yīng)，由于不同的化學環(huán)境，在同基質(zhì)中同一農(nóng)藥產(chǎn)生的基質(zhì)效應(yīng)也不同。例如，檢測蔬菜水果中有機磷類農(nóng)藥，前處理不到位，殘留大量基質(zhì)，就會出現(xiàn)基質(zhì)效應(yīng)。

3 農(nóng)藥殘留檢測中基質(zhì)效應(yīng)的補償措施

基質(zhì)效應(yīng)對農(nóng)藥殘留檢測結(jié)果精準度影響較大，因此需在實際工作中選擇合理有效的手段補償基質(zhì)效應(yīng)，最大程度減少干擾影響，獲取精準可靠的檢測結(jié)果，為農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全提供可靠保障。

3.1 基質(zhì)匹配法

受檢樣品基質(zhì)是基質(zhì)效應(yīng)產(chǎn)生的主要來源，基于這一特性，可選擇基質(zhì)匹配標準溶液法實現(xiàn)基質(zhì)效應(yīng)補償和消除。從實際情況來看，多數(shù)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測工作中均是采用基質(zhì)匹配法，但檢測中卻有一定局限性有待完善。由于基質(zhì)類型和基質(zhì)效應(yīng)的產(chǎn)生有著密切聯(lián)系，歐盟曾頒布規(guī)定使用外標法時，應(yīng)盡可能使用與樣品溶液組分相同的溶液配制標準溶液。而農(nóng)藥殘留檢測時，樣品類型多樣、繁雜，如果嚴格按照不同類型樣品基質(zhì)進行匹配，將大大增加工作強度，影響檢測效率。且獲取不含目標農(nóng)藥樣品的難度較大，采用基質(zhì)匹配法并不合理。日常檢測工作中，可選擇純?nèi)軇┡渲茦藴嗜芤盒识?，但并非所有化合物均在ECD上有同樣的響應(yīng)，蔬菜農(nóng)藥殘留檢測中ECD抗干擾能力較強。結(jié)合農(nóng)藥殘留檢測工作經(jīng)驗，黃瓜是蔬菜農(nóng)藥殘留檢測的通用基質(zhì)，萵苣、草莓以及胡蘿卜是混合通用基質(zhì)。此種改進，其本質(zhì)是基質(zhì)匹配法對現(xiàn)實情況的一種妥協(xié)和讓步，適合大規(guī)模樣品篩查中應(yīng)用，如果出現(xiàn)農(nóng)藥殘留超標樣品，選擇樣品類型相匹配的空白基質(zhì)進行矯正。

3.2 基質(zhì)凈化法

基質(zhì)凈化法的原理是由于樣品基質(zhì)凈化效果越高，消除產(chǎn)生基質(zhì)效應(yīng)的物質(zhì)量越多，最終所獲取的待測溶液同標準溶液質(zhì)量相近，基質(zhì)效應(yīng)對農(nóng)藥殘留檢測結(jié)果質(zhì)量影響程度降到最低。以往尚未大范圍普及和推廣質(zhì)譜檢測設(shè)備時，農(nóng)藥殘留檢測主要是通過提取、凈化、濃縮和定容流程進行。常規(guī)采用的凈化方法有凝膠滲透色譜法、液液分配法和固相萃取等方法。而在質(zhì)譜檢測設(shè)備大范圍普及應(yīng)用背景下，直接稀釋法逐漸成為農(nóng)藥殘留檢測的主要技術(shù)之一。此種方法應(yīng)用前需進行前處理，硫磺法主要適用于六六六、五氯硝基苯等物質(zhì)檢測，相較于硫磺法而言，SPE小柱凈化法在農(nóng)藥殘留基質(zhì)效應(yīng)處理中效果更強。采用直接稀釋法雖可以提升樣品處理效率和效果，但凈化效果并不理想，存在較為嚴重的基質(zhì)效應(yīng)。而且此種方法需經(jīng)過較為復雜的前處理流程，難以滿足樣品大規(guī)模、高效篩查。因此，目前尚未出現(xiàn)一種切實可行的方法完全去除基質(zhì)成分，即便去除效果好，也不可避免地會導致部分農(nóng)藥回收率受到影響。

3.3 同位素內(nèi)標法

在農(nóng)藥殘留檢測中采用同位素內(nèi)標法，內(nèi)標物多是性質(zhì)穩(wěn)定的農(nóng)藥類似物，檢測中發(fā)現(xiàn)盡管內(nèi)標物一定程度上可以彌補由于檢測儀器誤差造成的精度下降問題，但內(nèi)標物自身同樣會受到基質(zhì)效應(yīng)干擾影響，因此采用農(nóng)藥類似物檢測方法無法有效解決基質(zhì)效應(yīng)問題。在檢測中，部分較為敏感的化合物中加入同位素內(nèi)標，一定程度上可以改善儀器響應(yīng)對農(nóng)藥殘留檢測結(jié)果精準度的不良影響，對于前處理流程中目標物的損失起到補償作用。在同位素內(nèi)標物選擇方面，要注意盡可能選擇待測物理化性質(zhì)相近的內(nèi)標物，同時也不會對其他待測物分析產(chǎn)生干擾影響。從另一個角度來看，同位素內(nèi)標法是目前解決基質(zhì)效應(yīng)問題的最理想的方法，但也存在相應(yīng)局限性，即同位素內(nèi)標物價格高，或缺少可以購買到的同位素內(nèi)標物等。

3.4 其他方法

對色譜操作條件進行優(yōu)化改良，可起到基質(zhì)效應(yīng)補償?shù)淖饔?。由于熱不分流進樣可靠、耐用，在實驗室研究中應(yīng)用較為廣泛，但產(chǎn)生基質(zhì)效應(yīng)的幾率較高，脈沖不分流進樣技術(shù)產(chǎn)生的機制效應(yīng)更弱一些。升溫汽化進樣，經(jīng)由進樣口可以實現(xiàn)快速冷卻或升溫，農(nóng)藥熱分解過程的不確定性大大降低，而且襯管中的農(nóng)藥殘留停留時間也會大幅度縮減，以此來實現(xiàn)減弱基質(zhì)效應(yīng)的作用。

分析保護劑是單一化合物，具有仿效基質(zhì)保護作用，同被測物揮發(fā)性相近，與樣品共同加入到進樣系統(tǒng)后，可快速占據(jù)襯管活性位點，規(guī)避活性位點吸附農(nóng)藥殘留物質(zhì)，對基質(zhì)效應(yīng)有極強的抑制效應(yīng)，補償效果十分理想。

從總體來看，上述的基質(zhì)效應(yīng)消除和補償方法盡管一定程度上均可以起到效果，但相應(yīng)也存在各自的弊端和不足。而且對于一些熱不穩(wěn)定、極性和具有氫鍵結(jié)合能力的農(nóng)藥，易出現(xiàn)基質(zhì)效應(yīng)，如氧樂果、甲胺磷、百菌清等。因此，需結(jié)合實際情況靈活選擇不同檢測方法，以更好地滿足農(nóng)藥殘留檢測工作需要，提升農(nóng)藥殘留檢測水平。

4 結(jié)論

綜上所述，農(nóng)藥殘留檢測方法多樣，不同方法有著不同的優(yōu)勢和不足，但會產(chǎn)生基質(zhì)效應(yīng)，影響檢測結(jié)果精準度。因此，應(yīng)分析基質(zhì)效應(yīng)的產(chǎn)生機理、影響因素，在此基礎(chǔ)上選擇最佳的補償和消除措施，以此來提升農(nóng)藥殘留檢測質(zhì)量。