農殘分析檢測中的基質效應及消除

王先桂 曾丹

摘 要：介紹了基質效應的概念、產生的原因、影響基質效應的因素和解決基質效應影響的一般方法，對檢測過程中基質效應的補償和消除提供了建議，最后提出大數據在基質效應研究中的應用展望。

關鍵詞：農藥;分析檢測;基質效應;消除

農藥在農業生產上的應用對現代農業的發展起到了非常重要的作用，但是在給農業保駕護航的同時也給人類健康和生態環境帶來更多的危害。這就提高了檢驗檢測機構對農藥殘留檢測的技術要求，尤其是通過色譜分析來檢測，農藥的種類越來越多，每種農藥在色譜分析過程中由于不同的蔬菜基質效應的影響，導致檢測結果偏高或者偏低，這是檢測技術人員經常遇到的問題。如何解決基質效應的影響而得到準確的定量結果，筆者結合在檢測工作中積累的經驗和其他檢測技術人員的研究結果對基質效應這一問題進行分析，以期為同行提供參考及相互交流學習。

一、關于基質效應的概念

什么是基質？基質是分析檢測過程中的目標檢測物質以外的其他物質總和的部分。基質效應是由于基質對目標檢測物質在儀器檢測器上響應值的影響而對檢測結果產生偏離的現象，基質效應有可能使檢測結果偏大或偏小，所以又分為基質增強效應和基質減弱效應。基質效應能對目標物質的分析造成干擾，但是這種干擾是可以消除的，比如凈化待測樣品盡可能的消除目標物質以外的基質、改變色譜條件或色譜柱類型可以與被分析組分達到分離的干擾。

二、基質效應如何產生

基質效應在氣相色譜分析中最常見的就是基質增強效應，一般來說，在樣品進入氣相色譜的進樣口和色譜柱的過程中，基質效應往往就發生在這些位置。由于樣品在襯管中氣化，非待測組分的這部分基質在氣化過程中一方面能在一定程度上減少待測組分在氣化過程中的分解，另一方面能夠屏蔽一些活躍的結合部位，減少待測組分與之結合，總的來說使得待測組分在這些位置的損失減少，進而增加了待測組分通過色譜柱的傳輸量，到達檢測器的待測組分增多，從而響應值增大，反之，則是基質減弱效應。用純溶液溶解的樣液不含基質，不能保護待測目標物質減少揮發或是減少與活躍部位的結合，所以導致其最終的響應值減少，反之則增加。總之，基質效應的產生與樣品進入進樣口到達檢測器之間這一段過程中待測組分含量變化導致的，這就是基質效應產生原因。

三、影響基質效應的因素

影響基質效應的因素有很多，其中涉及農藥的種類、樣品的類型、檢測儀器原理等多個方面。農藥的種類和數量很多，不同的農藥產生的基質效應有可能是增強，也有可能是減弱，其增強或是減弱的強度也可能各不相同。同樣的農藥在不同的樣品基質中所表現出的基質效應也有所不同，受樣品溶液中基質的種類、pH、濃度等因素構成的化學環境的影響，導致了同種農藥在不同樣品基質中表現出的基質效應和穩定性差異。檢測條件、儀器設備的差異導致的基質效應也有所不同，在氣相色譜或者氣相色譜串聯質譜儀的檢測過程中，不同的進樣模式對基質效應的影響有著較大的差別，同時儀器元件的使用狀態，儀器維保情況，色譜條件等同樣會影響到基質效應，所以儀器的保養和維護是分析測試中的重要工作之一。

四、減少基質效應干擾的方法

考慮到基質效應干擾會對農產品中農藥殘留檢測定量結果產生的較大影響，因此在日常檢測工作中，選擇合適的減少基質效應干擾的方法來獲得更加準確的結果顯得尤為重要。在檢測過程中，為了減少基質干擾，我們通常采用與樣品溶液一致的基質來匹配標準溶液進行定量，由于基質效應的產生源于的是被分析樣品的基質，因而采用基質匹配標準溶液法是補償基質效應干擾的最佳途徑。通過筆者了解到的情況，現在很多檢測機構都用的是基質匹配標準溶液進行校正的方法來盡量消除基質效應的影響，但此法也有較多的不可靠因素在里面，農藥殘留檢測面臨農藥種類多和農產品種類多的兩大局面，若采用基質匹配法，每種農產品的檢測都要配制相應基質匹配的標準溶液，每種類型的農產品都要去尋找空白的基質樣品，這無疑給農檢工作增加了繁重的負荷。所以在實際工作中采用此法都要做一定技術層面上的妥協，比如把農產品分成幾個大類，每個大類準備一種基質匹配的標準溶液進行定量，這種做法在一定程度上減輕了工作量，但是無疑降低了一定的檢測結果準確性，所以這種做法只適用于大規模篩查，若發現疑似超標樣品，則必須使用與疑似超標樣品相對應的空白基質匹配標準溶液進行復檢。

如果在前處理環節將樣品的凈化這一步驟處理得越干凈，使其越接近標準溶液的化學環境，基質效應的影響會大大減小，所以也就不必在做基質匹配標準溶液，前提是凈化步驟對樣品中目標檢測物質的損失要盡可能少，否則也不適用。若要使樣品基質的凈化效果更好，則前處理工作會更繁重，必然增加樣品處理的壓力，也會使回收率在一定程度上受到影響，耗費的試劑耗材也越多。如何科學的選擇基質凈化的方法，要根據農藥的種類和實際工作中的需要進行權衡，既要穩定高效的工作，更要確保檢測結果的準確性，在實際工作中可以不斷的摸索總結。

除了以上兩種方法外，還可以引入內標物質來同步基質效應的影響，通常使用的是同位素內標或氘代內標，此法對基質效應的消除效果較好。但是不是所有類型的農藥檢測都適用此法，也有一些農藥的同位素內標物也會產生基質效應，在價格上同位素內標物也較為昂貴，特別是氘代內標的價格較高，對于檢測經費較少的縣級農檢機構可能負擔不起。

五、結論與展望

基質效應影響的消除方法中，樣品基質匹配標準溶液法、樣品基質凈化法、同步內標法或是其他消除或補償的方法，這些都是通過分析檢測人員的技術活動來尋求解決，在實際工作中各種方法可以結合起來綜合使用，以保證樣品檢測結果的準確性。隨著科技的不斷發展和大數據技術的日趨成熟，設想把各種農藥在不同濃度曲線下對各種農產品的基質效應信息進行研究并收集齊全形成一個數據包，然后嵌入到分析軟件中，在做定量分析時自動校正基質效應從而得到準確的數據，隨著農藥科學的發展不斷的完善數據包的相關基質效應信息。可能這會成為大數據在基質效應補償或消除的應用。

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