氣相色譜-質譜聯用儀測定果蔬中農藥殘留的基質效應

田培， 金銀銀， 劉之煒， 周莉， 徐浩， 狄珊珊， 汪志威， 齊沛沛， 趙慧宇， 王新全

(浙江省農業科學院農產品質量安全危害因子與風險防控國家重點實驗室 農產品質量標準研究所，浙江 杭州 310021)

農藥在農作物生長的過程中承擔了不可或缺的重要角色，但隨著人們生活水平的不斷提高，食品安全意識的增強，農藥殘留問題成為了餐桌上的擔憂的話題，從而導致農藥的使用備受關注與爭議。

2018年12月30日農村農業部實施國標GB 23200.113—2018，預示著氣相色譜儀-質譜聯用儀(GC-MS/MS)在農產品農藥監測工作中應用比例急劇增加，使得農產品檢測工作更高效、更快速。色譜質譜聯用技術具有分辨率高、靈敏度高、檢測結果具有權威性等優點[1]，但在使用GC-MS/MS進行農藥殘留檢測的過程中，基質效應是影響檢測結果的重要因素之一。檢測過程中，基質內存在的物質可能對目標物的檢出造成一定的影響，會導致假陽性、靈敏度降低等情況。基質效應指樣品中除分析物以外的其他成分對待測物測定值的影響，即基質對分析方法準確測定分析物能力的干擾[2]。近年來，越來越多的研究致力于消除和補償分析中帶來的基質效應，例如標準加入法[3]、同位素內標法[4-5]、使用分析保護試劑[6]、直接稀釋法[7]等，因此，解決基質效應問題是提高檢測準確度的關鍵。本文根據國標GB 23200.113—2018中涉及的兩種前處理方法，選擇具有代表性的蔬菜、水果、食用菌及茶葉樣品，針對46種農藥(有機磷、有機氯、擬除蟲菊酯)進行基質效應評估，以期篩選出適合多種基質中農藥殘留定量的替代基質，用于基質匹配標準溶液的配制，以期提高日常檢測工作效率及結果準確性。

1 材料與方法

1.1 儀器與設備

氣相色譜-質譜聯用儀(Agilent 7890B-7000D)；電子天平(Sartorious)；TTL-DCII型氮吹儀(北京同泰聯科技發展有限公司)；T18型分散機(IKA)；VX-Ш多管渦旋振蕩器(北京踏錦科技有限公司)；KQ5200型超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)；旋轉蒸發儀(BUCHI)；離心機(Thermo)；固相萃取儀(Suphlco)。

1.2 材料與試劑

46種農藥標準品均購于農業農村部環境質量監督檢驗測試中心(天津)，濃度為1 000 mg·L-1；乙腈(色譜純，Merck)；丙酮、氯化鈉、甲苯、硫酸鎂、檸檬酸鈉、檸檬酸氫二鈉(分析純，上海凌峰化學試劑有限公司)；PSA、GCB(Agela)；石墨化炭黑-氨基復合柱(6 mL，Suphlco)。選擇具有代表性且不含檢測目標農藥的空白樣品。

1.3 QuEChERS前處理

稱取(10.00±0.05)g蔬菜、水果(葡萄、草莓、大白菜、豇豆、芹菜、韭菜)試樣于50 mL離心管中，每份加入10 mL乙腈、4 g硫酸鎂、1 g氯化鈉、1 g檸檬酸鈉、0.5 g檸檬酸氫二鈉以及1顆陶瓷均質子，渦旋混勻1 min，在4 200 r·min-1條件下離心5 min，待凈化。

稱取2 g茶葉試驗樣品于50 mL離心管中，加10 mL水渦旋混勻，靜置30 min。加入15 mL乙腈-醋酸溶液、6 g無水硫酸鎂、1.5 g醋酸鈉及1顆陶瓷均質子，渦旋混勻1 min，在4 200 r·min-1條件下離心5 min，待凈化。

凈化時轉移6 mL上清液到內含900 mg硫酸鎂及150 mg PSA的15 mL離心管中；對于韭菜等顏色較深的試樣，則轉移6 mL上清液到含885 mg硫酸鎂、150 mg PSA及15 mg GCB的15 mL離心管中。將離心管渦旋混勻1 min后，在4 200 r·min-1條件下離心5 min，準確移取2 mL上清液于10 mL試管中，40 ℃水浴中氮氣吹至近干。加入50 μL的內標溶液，加入1 mL乙酸乙酯復溶，超聲波振蕩1 min，過0.22 μm濾膜，待GC-MS/MS測定。

移取8 mL茶葉提取上清液到內含1 200 mg硫酸鎂、400 mg PSA、400 mg C18及200 mg GCB的15 mL離心管中。其余步驟同上。

1.4 固相萃取前處理

稱取(20.00±0.05)g蔬菜、水果試樣于100 mL玻璃瓶中，加入40 mL乙腈，用高速勻漿機15 000 r·min-1勻漿2 min后，加入放有5～7 g氯化鈉的具塞量筒中劇烈振蕩數次，靜置分層，準確吸取10 mL上清液于100 mL茄形瓶中。40 ℃水浴旋轉蒸發至1 mL左右，40 ℃水浴氮氣吹至近干，待凈化。

稱取(5.00±0.05)g茶葉試驗樣品于100 mL玻璃瓶中，加10 mL水渦旋混勻，靜置30 min后加入20 mL乙腈，用高速勻漿機15 000 r·min-1勻漿2 min，再加入放有5～7 g氯化鈉的具塞量筒中劇烈振蕩數次，靜置分層，準確吸取5 mL上清液于100 mL茄形瓶中，其余步驟同上。

凈化時用5 mL乙腈-甲苯溶液預洗固相萃取柱，棄去流出液。下接150 mL雞心瓶，置于固定架上。將裝有待凈化試樣的茄形瓶用3 mL乙腈-甲苯溶液洗滌，超聲振蕩后移至固相萃取柱中，再用2 mL乙腈-甲苯溶液洗滌超聲振蕩，并將洗滌液移入柱中，重復2次。用25 mL乙腈-甲苯溶液淋洗小柱，收集上述所有流出液于150 mL雞心瓶中，40 ℃水浴旋轉濃縮至近干。加入50 μL內標溶液，加入2.5 mL乙酸乙酯復溶，超聲振蕩1 min，過0.22 μm濾膜，待GC-MS/MS測定。

1.5 標準溶液配制

基質匹配標準溶液配制：先用乙酸乙酯溶液配制含有固定濃度內標的溶劑標準溶液，目標農藥濃度分別為5、10、20、50、100、200、500 μg·L-1，然后用不同濃度的溶劑標準溶液溶解基質，配制成基質匹配標準溶液。

溶劑標準溶液配制：用乙酸乙酯溶液配制含有固定濃度內標的溶劑標準溶液，目標農藥濃度分別為5、10、20、50、100、200、500 μg·L-1。

1.6 GC-MS/MS分析方法

采用氣相色譜-質譜聯用儀(Agilent 7890B-7000D)進行代表基質中46種農藥分析，色譜條件如下：HP-5(30 m×0.25 mm，0.25 μm)，氦氣(純度≥99.999%)，流速1.0 mL·min-1，進樣體積1.00 μL，進樣口230 ℃。程序升溫：60 ℃保持 1 min，然后以40 ℃·min-1程序升溫至170 ℃，再以10 ℃·min-1升溫至310 ℃，保持3 min。質譜儀條件如下：EI離子源，多反應監測模式(MRM)，離子源230 ℃，連接管280 ℃，四級桿150 ℃。目標農藥質譜參數如表1所示。

表1 目標農藥GC-MS/MS參數

2 結果與分析

2.1 基質效應分析

根據公式“基質效應=(基質匹配標準溶液曲線方程斜率/溶劑標準溶液曲線方程斜率-1)×100%”，評估兩種前處理方法的基質效應情況，當值大于0時為基質增強效應，小于0時為基質抑制效應；當值大于50或小于-50時為強基質效應，介于-50到-20以及20到50的為中等基質效應，而-20到20的為弱基質效應。46種目標農藥在各基質中線性關系良好，相關系數大于0.99。

如圖1中A和B所示，大部分農藥在檢測過程中受到強基質效應影響，在QuEChERS法中，葡萄、草莓、大白菜、豇豆、芹菜、韭菜、茶葉中強基質效應分別占44%、56%、51%、53%、47%、53%、53%，中等基質效應的數量分別占22%、20%、20%、22%、22%、18%、18%；在固相萃取法中，強基質效應分別占71%、69%、60%、71%、64%、67%、67%，中等基質效應占22%、16%、22%、20%、20%、20%、18%。因此，在QuEChERS法中基質受到基質效應的影響強度略低于固相萃取法；前處理方法相同的情況下，不同基質之間強基質效應的比例相差不大。

圖1 QuEChERS(A、C)和固相萃取(B、D)前處理方法中目標農藥在不同樣品中的基質效應

在不同基質中，敵敵畏、α-666、β-666、毒死蜱、三唑酮、p,p′-DDE等基質效應相對較弱，例如敵敵畏，在兩種前處理方法中，強基質效應基質所占比例0%，中等基質效應基質所占比例為14%。而乙酰甲胺磷、甲基異柳磷、二甲戊靈、氯氟氰菊酯、氯菊酯、氟氯氰菊酯等在各試樣中皆表現為強基質效應。

QuEChERS法中弱、中、強基質效應分別占比29%、20%、51%，而固相萃取中，弱、中、強基質效應分別占比13%、20%、67%。如圖1中C和D所示，目標農藥主要受增強基質效應影響。在QuEChERS法中，增強基質效應的農藥占比為81%，抑制基質效應的農藥占比僅有19%，而在固相萃取法中增強基質效應的農藥占比為94%，比較可知，固相萃取法中受強基質效應影響的農藥數量較多。各農藥在不同方法中抑制和增強的情況也并不相同，在QuEChERS法中敵敵畏在各基質中基質效應均為抑制，但在固相萃取法中僅在韭菜中表現為基質抑制效應；在QuEChERS法中毒死蜱全在抑制基質效應，而固相萃取法中全為增強效應。

2.2 替代基質選擇

選擇7種代表性試樣，根據基質種類、復雜程度進行混合，混合基質1為黃瓜∶葡萄∶胡蘿卜∶普通白菜=1∶1∶1∶1、混合基質2為平菇∶韭菜∶葡萄∶胡蘿卜=1∶1∶1∶1、混合基質3為韭菜∶平菇∶生姜∶黃瓜=1∶1∶1∶1。采用單點法進行替代基質的研究，選擇基質匹配標準溶液濃度為0.20 mg·L-1，根據公式“基質效應=(基質匹配標準溶液峰面積/溶劑標準溶液峰面積-1)×100%”，采用主成分分析(PCA)結合基質效應比較，希望篩選出合適的替代基質。

根據PCA分析(圖2)可知葡萄、韭菜較為分散，與其較強的基質效應結果一致；其他蔬菜和混合基質較為集中，其中普通白菜和混合基質1處于中間位置，可以嘗試作為替代基質進行研究。在混合基質1、普通白菜作為替代基質時，葡萄基質中弱基質效應分別僅占68.3%、56.1%，其余蔬菜和食用菌弱基質效應均占80%以上，黃瓜、胡蘿卜、平菇、葡萄、生姜、普通白菜、韭菜在普通白菜和混合基質1作為基質匹配標準溶液時的基質效應分別改善了65.9%、80.5%、82.9%、43.9%、78.0%、87.8%、80.5%和68.3%、73.2%、78.0%、56.1%、73.2%、75.6%、75.6%，根據圖1中A和圖2可知，46種農藥(有機磷、有機氯、擬除蟲菊酯)在GB 23200.113—2018使用中，弱基質效應約占15%，然而在普通白菜和混合基質1作為基質匹配標準溶液中，弱基質效應占80%以上。由此可知，利用普通白菜或混合基質1作為基質匹配標準溶液時弱基質效應比例明顯增加，極大地改善了基質效應問題。

圖2 不同樣品的基質效應

3 小結

基質效應是影響檢測定量分析準確性的重要因素，本文依據GB 23200.113—2018方法，研究了46種農藥在代表性試樣中的基質效應情況。結果表明，在QuEChERS法中，不同基質中目標化合物的基質效應主要為增強(約81%)，強基質效應比例為51%，在固相萃取法中約94%化合物為增強基質效應，強基質效應比例為67%。選擇普通白菜、混合基質1(黃瓜∶葡萄∶胡蘿卜∶普通白菜=1∶1∶1∶1)作為替代基質匹配標準溶液時，代表性試樣中基質效應以弱基質效應為主。綜上，采用QuEChERS法更為快速，選用普通白菜和黃瓜∶葡萄∶胡蘿卜∶普通白菜(1∶1∶1∶1)作為替代基質進行基質匹配標準溶液校正，可以解決大部分基質效應問題，適用性需要進一步研究。