農藥殘留檢測中基質效應的研究

靳雅楠，魏 昭，賈紅霞，王 權，趙旭峰

（衡水市綜合檢驗檢測中心，河北衡水 053000）

農藥殘留檢測與農產品質量安全聯系密切，可提供可靠的參考依據，因此提升農藥殘留檢測結果精準度是重中之重。但在農藥殘留檢測中，普遍存在基質效應，不可避免地影響到檢測質量，加強基質效應評估成為一項重要內容。但實際上，在國內農藥殘留檢測中，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注基質效應，此類問題的出現，同檢測工作強度大、樣品類型多和受檢農藥參數多樣等因素有著密切聯系。鑒于此，為了提升農藥殘留檢測水平，應正確看待基質效應的干擾影響作用，積極深化研究，推動農藥殘留檢測方法創新優化，促進農藥殘留檢測質量穩步提升。

1 基質效應概念和機理概述

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

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

2 農藥殘留檢測中基質效應的影響因素

2.1 農藥性質和結構

不同農藥的性質和結構不同，產生的基質效應也不同。在農藥殘留檢測中，氣相色譜分析法適用于熱不穩定性農藥，有氫鍵結合能力的羥基、咪唑基和氨基類農藥，此類農藥易受到基質效應影響發生反應。以氧樂果、甲胺磷和百菌清等農藥為主，屬于基質效應敏感類農藥。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，基質效應更顯著。部分樣品基質含水量越高，農藥殘留檢測中的基質效應越弱，如黃瓜、白菜等，基質效應幾乎可以忽略不計。芹菜、甘藍和胡蘿卜等樣品，基質干擾較強，其中的難揮發物質具有易吸附特點，在檢測器進樣口大量富集，導致吸附受檢物活性點被掩蓋，出現基質效應。通常情況下，為精準檢測蔬菜中各類農藥殘留量，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 農藥的濃度

即便是同等類型的農藥，由于濃度不同，最終產生的基質效應強弱也不同。相關研究報道表明，待測農藥濃度在4～1 000 ng·mL-1都會涉及基質效應。例如，西紅柿中的基質效應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，基質效應會隨之增加。

2.3 檢測儀器類型和色譜條件

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

2.4 基質化學環境

基質化學環境表現在基質類型、濃度和酸堿度等方面。基質中部分成分和殘留農藥可能產生化學反應，由于不同的化學環境，在同基質中同一農藥產生的基質效應也不同。例如，檢測蔬菜水果中有機磷類農藥，前處理不到位，殘留大量基質，就會出現基質效應。

3 農藥殘留檢測中基質效應的補償措施

基質效應對農藥殘留檢測結果精準度影響較大，因此需在實際工作中選擇合理有效的手段補償基質效應，最大程度減少干擾影響，獲取精準可靠的檢測結果，為農產品質量安全提供可靠保障。

3.1 基質匹配法

受檢樣品基質是基質效應產生的主要來源，基于這一特性，可選擇基質匹配標準溶液法實現基質效應補償和消除。從實際情況來看，多數農產品質量安全檢測工作中均是采用基質匹配法，但檢測中卻有一定局限性有待完善。由于基質類型和基質效應的產生有著密切聯系，歐盟曾頒布規定使用外標法時，應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。且獲取不含目標農藥樣品的難度較大，采用基質匹配法并不合理。日常檢測工作中，可選擇純溶劑配制標準溶液校準定量，但并非所有化合物均在ECD上有同樣的響應，蔬菜農藥殘留檢測中ECD抗干擾能力較強。結合農藥殘留檢測工作經驗，黃瓜是蔬菜農藥殘留檢測的通用基質，萵苣、草莓以及胡蘿卜是混合通用基質。此種改進，其本質是基質匹配法對現實情況的一種妥協和讓步，適合大規模樣品篩查中應用，如果出現農藥殘留超標樣品，選擇樣品類型相匹配的空白基質進行矯正。

3.2 基質凈化法

基質凈化法的原理是由于樣品基質凈化效果越高，消除產生基質效應的物質量越多，最終所獲取的待測溶液同標準溶液質量相近，基質效應對農藥殘留檢測結果質量影響程度降到最低。以往尚未大范圍普及和推廣質譜檢測設備時，農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。而在質譜檢測設備大范圍普及應用背景下，直接稀釋法逐漸成為農藥殘留檢測的主要技術之一。此種方法應用前需進行前處理，硫磺法主要適用于六六六、五氯硝基苯等物質檢測，相較于硫磺法而言，SPE小柱凈化法在農藥殘留基質效應處理中效果更強。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效應。而且此種方法需經過較為復雜的前處理流程，難以滿足樣品大規模、高效篩查。因此，目前尚未出現一種切實可行的方法完全去除基質成分，即便去除效果好，也不可避免地會導致部分農藥回收率受到影響。

3.3 同位素內標法

在農藥殘留檢測中采用同位素內標法，內標物多是性質穩定的農藥類似物，檢測中發現盡管內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，但內標物自身同樣會受到基質效應干擾影響，因此采用農藥類似物檢測方法無法有效解決基質效應問題。在檢測中，部分較為敏感的化合物中加入同位素內標，一定程度上可以改善儀器響應對農藥殘留檢測結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。在同位素內標物選擇方面，要注意盡可能選擇待測物理化性質相近的內標物，同時也不會對其他待測物分析產生干擾影響。從另一個角度來看，同位素內標法是目前解決基質效應問題的最理想的方法，但也存在相應局限性，即同位素內標物價格高，或缺少可以購買到的同位素內標物等。

3.4 其他方法

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

分析保護劑是單一化合物，具有仿效基質保護作用，同被測物揮發性相近，與樣品共同加入到進樣系統后，可快速占據襯管活性位點，規避活性位點吸附農藥殘留物質，對基質效應有極強的抑制效應，補償效果十分理想。

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

4 結論

綜上所述，農藥殘留檢測方法多樣，不同方法有著不同的優勢和不足，但會產生基質效應，影響檢測結果精準度。因此，應分析基質效應的產生機理、影響因素，在此基礎上選擇最佳的補償和消除措施，以此來提升農藥殘留檢測質量。