基質(zhì)效應(yīng)對(duì)氣相色譜法檢測蘋果和梨中有機(jī)磷農(nóng)藥的影響

摘要：以丙酮、梨基質(zhì)、蘋果基質(zhì)配制15種有機(jī)磷農(nóng)藥混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，用氣相色譜-FPD檢測器進(jìn)行檢測并對(duì)響應(yīng)值進(jìn)行比較：用基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)測定值進(jìn)行校準(zhǔn)，對(duì)得出的結(jié)果進(jìn)行比較，以探討基質(zhì)效應(yīng)對(duì)有機(jī)磷農(nóng)藥測定結(jié)果的影響。結(jié)果表明，所選用的15種有機(jī)磷農(nóng)藥均有不同程度的基質(zhì)效應(yīng)，其中甲胺磷、乙酰甲胺磷和氧化樂果的基質(zhì)效應(yīng)較強(qiáng)；同一種農(nóng)藥在梨和蘋果中具有不同的基質(zhì)效應(yīng)，在不同品種的梨和不同品種的蘋果間也具有不同的基質(zhì)效應(yīng)；不同農(nóng)藥在同一梨或蘋果基質(zhì)中具有不同的基質(zhì)效應(yīng)；應(yīng)用基質(zhì)匹配法繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線能較好他消除基質(zhì)效應(yīng)對(duì)定量的影響；隨著檢測濃度的增大，基質(zhì)效應(yīng)的影響逐漸減小。

關(guān)鍵詞：蘋果；梨；基質(zhì)效應(yīng)；氣相色譜；有機(jī)磷農(nóng)藥；殘留

中圖分類號(hào)：S661.1 $661.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-9980(2011)01-97-05

硫磷檢測器(FPD)由于對(duì)含S、P化合物具有高選擇性和高靈敏度，在有機(jī)磷農(nóng)藥殘留分析中廣泛使用。但用氣相色譜-FPD分析有機(jī)磷農(nóng)藥時(shí)，檢測信號(hào)的強(qiáng)度與試樣基質(zhì)的特性有關(guān)。基質(zhì)凈化法、特殊進(jìn)樣法、校正因子校準(zhǔn)法和分析保護(hù)劑法等均能不同程度解決基質(zhì)效應(yīng)，但解決基質(zhì)效應(yīng)最有效的方法是利用不含農(nóng)藥的空白基質(zhì)配標(biāo)準(zhǔn)溶液校準(zhǔn)，可同等程度地補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)溶液和樣品溶液中農(nóng)藥的響應(yīng)。美國官方實(shí)驗(yàn)室在農(nóng)藥殘留檢測中長期使用基質(zhì)匹配校準(zhǔn)法，歐盟也推薦利用基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液校準(zhǔn)。在用外標(biāo)法進(jìn)行定量時(shí)，如果用純?nèi)軇?biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行定量，有的農(nóng)藥測定結(jié)果會(huì)高于實(shí)際值，用空白基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行校準(zhǔn)往往能得到理想結(jié)果。我們以蘋果和梨為試材，探討基質(zhì)效應(yīng)對(duì)15種有機(jī)磷農(nóng)藥殘留分析結(jié)果的影響。

1 材料和方法

1.1 儀器與試劑

主要儀器：GC2010氣相色譜儀(日本島津公司)，配FPD檢測器和軟件處理系統(tǒng)；EB-280-11電子天平(日本島津公司)；T25Basic高速勻漿機(jī)(日本IKA公司)；RE-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海亞榮生化儀器廠)。

藥劑及試劑：15種有機(jī)磷農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)樣品由農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測所提供；乙腈(天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司，優(yōu)級(jí)純)；丙酮(美國Fisher公司，色譜純)。

1.2 材料

以黃金梨、碭山酥梨、黃冠梨、富士蘋果、國光蘋果、金冠蘋果為試材，采白果園。

1.3 方法

1.3.1 試樣制備將果園直接采收的樣品，用紗布-擦拭干凈，取可食部分切碎，按四分法縮分，用組織搗碎機(jī)搗成勻漿，20℃保存，備用。

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制用丙酮將敵百蟲、敵敵畏、甲胺磷、乙酰甲胺磷、甲拌磷、氧化樂果、樂果、甲基對(duì)硫磷、倍硫磷、殺螟硫磷、喹硫磷、殺撲磷、甲基硫環(huán)磷、三唑磷和伏殺硫磷等15種農(nóng)藥配成100mg·L^-1的混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，-20℃保存，備用。

1.3.3 空白基質(zhì)的提取準(zhǔn)確稱取25.0g試樣放入勻漿機(jī)中，加入50.0mL乙腈，在勻漿機(jī)中高速勻漿2min后用濾紙過濾，濾液收集到裝有5-7g氯化鈉的100mL具塞量筒中，收集濾液40-50mL，蓋上塞子，劇烈震蕩1min，在室溫下靜置10min，使乙腈相和水相分層。從100mL具塞量筒中吸取10.00mL乙腈溶液，放人雞心瓶中，35℃減壓濃縮至干：加入2.0mL丙酮，洗滌雞心瓶，并將洗液完全轉(zhuǎn)移至10mL刻度試管中，再用約3mL丙酮分3次沖雞心瓶，并轉(zhuǎn)移至刻度試管，最后定容至5.0mL，在旋渦混合器上混勻，備用。

1.3.4 不同基質(zhì)混合標(biāo)準(zhǔn)溶液響應(yīng)值比率分析分別以丙酮、黃金梨、碭山酥梨、黃冠梨、富士蘋果、國光蘋果、金冠蘋果基質(zhì)為溶劑配制濃度為0.10mg·L^-1的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液(所選用的黃金梨、碭山酥、黃冠梨、富士蘋果、國光蘋果、金冠蘋果均無以上15種有機(jī)磷農(nóng)藥檢出，檢出限見表1)，每種混合標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)樣5次。以5次丙酮配制的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液響應(yīng)值的平均值作為無基質(zhì)影響條件下混合標(biāo)樣的響應(yīng)值。對(duì)3種基質(zhì)混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的響應(yīng)值與無基質(zhì)影響條件下混合標(biāo)樣響應(yīng)值的比率應(yīng)用SPSS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

1.3.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制用丙酮和不同基質(zhì)提取液配置濃度為0.03、0.05、0.1、0.2mg·L^-1的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，以峰面積為縱坐標(biāo)，進(jìn)樣濃度為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線；分別用丙酮和空白基質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)相應(yīng)基質(zhì)同一濃度的標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行定量，將定量的結(jié)果進(jìn)行比較。

1.3.6 空白加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分別稱取25.0g黃金梨、碭山酥梨、黃冠梨、富士蘋果、國光蘋果、金冠蘋果，經(jīng)檢測確定其不含有待測的15種農(nóng)藥，用混合標(biāo)液將其添加成理論值分別為0.05和1.0mg·kg^-12個(gè)濃度級(jí)別的待測樣，待測樣按1.3.2進(jìn)行提取。分別用純?nèi)軇?biāo)準(zhǔn)溶液和空白基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行計(jì)算，將計(jì)算出的回收率進(jìn)行比較。

1.3.7 氣相色譜檢測條件 色譜柱：Rtx-1701(30m×O.32mm×O.25μm)；程序升溫：起始柱溫60℃，維持1min后以10℃·min^-1。速率升至100℃，再以5℃·min^-1速率升至250℃，維持15min至樣品中的組分全部流出；檢測器溫度270℃；進(jìn)樣口溫度250℃；進(jìn)樣方式：不分流進(jìn)樣；進(jìn)樣量：1μL；載氣：99.999％高純氮?dú)猓髁?.0mL·min^-1；空氣：120mL·min^-1；氫氣：80mL·min^-1。2結(jié)果與分析

2.1 不同基質(zhì)混合標(biāo)準(zhǔn)溶液響應(yīng)值比率分析

無論以峰面積還是以峰高為指標(biāo)進(jìn)行考察，研究所選用的15種有機(jī)磷農(nóng)藥在黃金梨、碭山酥梨、黃冠梨、富士蘋果、國光蘋果、金冠蘋果中均有不同程度的基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng)(表2)，且同一農(nóng)藥在3個(gè)品種的梨之間、3個(gè)品種的蘋果之間以及梨、蘋果之間的增強(qiáng)程度不同，其中以甲胺磷、乙酰甲胺磷和氧化樂果的基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng)最為明顯，峰面積和峰高分別增加了1.24-2.28倍和2.64-4.09倍。由此可見，不同品種梨之間、不同品種蘋果之間基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng)具有差異，不同種類水果間基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng)也具有差異，但差異都相對(duì)較小。

2.2 不同標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)同一響應(yīng)值定量的差異

分別用丙酮和不同基質(zhì)配制濃度為0.03、0.05、0.1、0.2mg·L^-1的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，以峰面積為縱坐標(biāo)、進(jìn)樣濃度為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。采用非基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)基質(zhì)中的有機(jī)磷農(nóng)藥進(jìn)行定量，檢測濃度大于實(shí)際濃度，增幅因基質(zhì)而異，以甲胺磷、乙酰甲胺磷和氧化樂果增幅最大，基質(zhì)中實(shí)際濃度為0.1mg·L^-1的有機(jī)磷農(nóng)藥，其檢測濃度在0.1949-0.2966mg·L^-1(表3)。采用基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)曲線，基質(zhì)中實(shí)際濃度為0.1mg·L^-1的有機(jī)磷農(nóng)藥，其檢測濃度在0.0907-0.1061mg·L^-1(表3)，表明基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)校正方法(用相應(yīng)的基質(zhì)提取液配制混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線)能對(duì)基質(zhì)效應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償，減小基質(zhì)效應(yīng)給測定帶來的誤差。根據(jù)文獻(xiàn)[5]，添加濃度為0.1mg·L^-1時(shí)，添加回收率應(yīng)在70％-110％。采用非基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)曲線時(shí)添加回收率幾乎均超過了110％，而采用基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)曲線時(shí)添加回收率均在90％-106％，顯然后者符合要求。

2.3 基質(zhì)效應(yīng)對(duì)不同農(nóng)藥組分測定結(jié)果的影響

從表4可見，同一種基質(zhì)對(duì)不同有機(jī)磷農(nóng)藥產(chǎn)生的基質(zhì)效應(yīng)有差異；不同基質(zhì)對(duì)同一種農(nóng)藥產(chǎn)生的基質(zhì)效應(yīng)也不盡一致。以甲胺磷、乙酰甲胺磷和氧化樂果受基質(zhì)的影響最大，采用非基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)曲線時(shí)，添加回收率均超過了200％。由于農(nóng)藥的結(jié)構(gòu)不同，所以產(chǎn)生的基質(zhì)效應(yīng)具有差異；有文獻(xiàn)報(bào)道，一般帶有磷酸基(-P=O)、羥基、氨基、咪唑基、苯并咪唑基、氨基甲酸酯基(-O-CO-NH)和脲基(-NH-CO-NH)官能團(tuán)的易產(chǎn)生基質(zhì)效應(yīng)，而基質(zhì)效應(yīng)較強(qiáng)的甲胺磷、乙酰甲胺磷和氧化樂果都含有磷酸基(-P=O)、氨基。這可能是甲胺磷、乙酰甲胺磷和氧化樂果基質(zhì)效應(yīng)較強(qiáng)的主要原因。

2.4 基質(zhì)效應(yīng)對(duì)不同濃度農(nóng)藥測定結(jié)果的影響

根據(jù)文獻(xiàn)，添加濃度為0.1mg·kg^-1時(shí)，添加回收率應(yīng)在70％-110％。采用基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)曲線時(shí)，定量比較準(zhǔn)確，添加回收率比較理想(在81.1％-116.1％)，只有12項(xiàng)超過了110％(表4)。而采用非基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)曲線時(shí)，添加回收率差異較大，在81.9％-271.8％，有135項(xiàng)超過110％，85項(xiàng)超過120％，53項(xiàng)超過130％，最高達(dá)271.8％(表4)。由表4還可看出，基質(zhì)效應(yīng)對(duì)低濃度農(nóng)藥測定結(jié)果的影響大于對(duì)高濃度農(nóng)藥測定結(jié)果的影響。添加0.05mg·kg^-1的回收率，76項(xiàng)高于110％，60項(xiàng)高于120％，32項(xiàng)高于130％。添加1.0mg·kg^-1的回收率，59項(xiàng)高于110％，25項(xiàng)高于120％，21項(xiàng)高于130％。這與HaiSlovd等的研究結(jié)果相一致，分析物的濃度越小，基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng)越明顯。

3 討論

關(guān)于基質(zhì)效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)制目前還不十分清楚，但在氣相色譜分析中，一般認(rèn)為在檢測實(shí)際樣品時(shí)，由于樣品中的雜質(zhì)組分分子會(huì)與待測物分子競爭進(jìn)樣口或柱頭的金屬離子、硅烷基以及不揮發(fā)性物質(zhì)等所形成的活性位點(diǎn)，從而使待測物與活性位點(diǎn)的相互作用機(jī)會(huì)減少，因此，相同含量的待測物在實(shí)際樣品中要比在純?nèi)軇悠分械捻憫?yīng)值高。通過將樣品中待測物與純?nèi)軇┗蛄鲃?dòng)相中待測物響應(yīng)值進(jìn)行比較，可以確定基質(zhì)效應(yīng)的存在。本文通過對(duì)15種有機(jī)磷農(nóng)藥在純?nèi)軇┍泻?種基質(zhì)中的響應(yīng)值進(jìn)行比較，結(jié)果表明這15種有機(jī)磷農(nóng)藥都有不同程度的基質(zhì)效應(yīng)存在，并且同一種水果不同品種間，基質(zhì)效應(yīng)的程度具有差異。由于基質(zhì)效應(yīng)與基質(zhì)的類型有很大的關(guān)系，因此若應(yīng)用基質(zhì)校準(zhǔn)法獲得準(zhǔn)確的結(jié)果時(shí)，需要有與每種類型樣品都嚴(yán)格匹配的基質(zhì)，但在常規(guī)食品檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室由于日常工作中要處理大量復(fù)雜的樣品，所以很難實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的基質(zhì)匹配。Martinez等建議，采用通用基質(zhì)代替樣品基質(zhì)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，已獲得準(zhǔn)確的檢測數(shù)據(jù)。通用基質(zhì)已開始應(yīng)用于幾類常規(guī)食品的檢測，美國FDA使用胡蘿卜(代表根類作物)、草莓(代表高含糖量作物)和萵苣(代表高葉綠素作物)作為通用基質(zhì)。在準(zhǔn)確性要求不是很高的農(nóng)藥殘留快速篩選中，通用基質(zhì)校準(zhǔn)法完全可以滿足檢測要求。國內(nèi)未見對(duì)通用基質(zhì)研究的報(bào)道，其領(lǐng)域有待于進(jìn)一步的開拓研究。

基質(zhì)效應(yīng)的強(qiáng)弱與農(nóng)藥的理化性質(zhì)有關(guān)。本文所選的15種有機(jī)磷農(nóng)藥均有不同程度的基質(zhì)效應(yīng)，其中乙酰甲胺磷、甲胺磷、氧化樂果是基質(zhì)效應(yīng)較強(qiáng)的農(nóng)藥，這與賀利民等的研究結(jié)果相一致。由于基質(zhì)效應(yīng)是由化合物本身的理化性質(zhì)決定的，所以很難從根本上消除，只能是通過一定的手段予以消弱，減小基質(zhì)效應(yīng)對(duì)實(shí)際檢測中的影響。

4 結(jié)論

應(yīng)用氣相色譜法測定農(nóng)藥殘留時(shí)，基質(zhì)效應(yīng)是影響分析準(zhǔn)確度的一種主要影響因素。本文對(duì)15種有機(jī)磷農(nóng)藥在蘋果和梨中的基質(zhì)效應(yīng)進(jìn)行研究，結(jié)果表明，同一種農(nóng)藥在蘋果和梨中具有不同的基質(zhì)效應(yīng)，在不同品種的梨和不同品種的蘋果間也具有不同的基質(zhì)效應(yīng)；不同農(nóng)藥在同一梨或蘋果基質(zhì)中具有不同的基質(zhì)效應(yīng)；應(yīng)用基質(zhì)匹配法繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線能較好地減小基質(zhì)效應(yīng)對(duì)定量的影響；隨著檢測濃度的增大，基質(zhì)效應(yīng)的影響逐漸減小。但大量處理樣品時(shí)，進(jìn)行嚴(yán)格的基質(zhì)匹配很難實(shí)現(xiàn)，尋找通用基質(zhì)進(jìn)行匹配是解決此問題的有效方法，通用基質(zhì)的確定有待于進(jìn)一步的研究。