蔬菜農(nóng)藥殘留分析中基質(zhì)效應(yīng)的研究

郭萍 陳美珠 謝愷 薛生輝

化學(xué)農(nóng)藥在蔬菜上的殘留會(huì)危害人類健康，因此農(nóng)藥殘留檢測(cè)成為確保農(nóng)作物質(zhì)量安全的關(guān)鍵步驟。采用液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法檢測(cè)蔬菜中的農(nóng)藥殘留具有高敏感度和抗干擾能力，能夠有效檢測(cè)出農(nóng)藥殘留。基質(zhì)效應(yīng)是指在檢測(cè)過(guò)程中，基質(zhì)中的物質(zhì)會(huì)影響目標(biāo)化合物的電離效率和傳輸效率，從而影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。在蔬菜中，基質(zhì)效應(yīng)主要表現(xiàn)為基質(zhì)減弱，即目標(biāo)化合物在基質(zhì)中的響應(yīng)比在溶劑中的響應(yīng)低。基質(zhì)效應(yīng)嚴(yán)重時(shí)，會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)較大誤差，無(wú)法準(zhǔn)確評(píng)估蔬菜中的農(nóng)藥殘留水平。為解決基質(zhì)效應(yīng)對(duì)農(nóng)藥殘留檢測(cè)的影響，可以使用基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行定量測(cè)定。基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線是在檢測(cè)過(guò)程中，將基質(zhì)和標(biāo)準(zhǔn)品一起進(jìn)行檢測(cè)，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線。通過(guò)比較基質(zhì)和溶劑的標(biāo)準(zhǔn)曲線的傾角，可以衡量出基質(zhì)的影響力。在基質(zhì)效應(yīng)相當(dāng)顯著的情況下，能夠采取基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線來(lái)實(shí)施精確的數(shù)值分析，從而降低其對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾[1]。

1 資料與方法

1.1 材料與試劑

實(shí)驗(yàn)用到韭菜、芹菜、茄子、辣椒、黃瓜和豇豆等陰性樣本，這些樣本都經(jīng)過(guò)農(nóng)藥殘留的檢測(cè)。純色譜試劑主要有甲醇、乙腈和甲酸，此外，還包括乙酸鈉、乙酸、檸檬酸鈉二水合物、檸檬酸二鈉鹽倍半水合物以及無(wú)水硫酸鎂等分析純?cè)噭€有滿足GB/T 6682—2008 標(biāo)準(zhǔn)的超純水。7 種純度＞96% 農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品；除乙二胺-N- 丙基硅烷化硅膠（N-propyl silanized silica gel with ethylenediamine，PSA）、十八烷基硅烷鍵合硅膠（octadecylsilane coupled silica gel，C18）和石墨化炭黑（graphitic carbon black，GCB），本研究還使用了上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司生產(chǎn)的粒度在40 ～63 μm、120 ～400 μm 范圍內(nèi)的吸附劑。

1.2 方法

1.2.1 主要設(shè)備和儀器

在實(shí)驗(yàn)中，使用美國(guó)Waters 公司提供的UPLC H—CLASS PLUS/XEVO TQD 聯(lián)用儀，JJ523BC 型號(hào)的電子天平，H1750R 型號(hào)的醫(yī)用離心機(jī)及MS200 多管渦旋混勻儀。設(shè)備和儀器在實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮重要作用，保證實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行和結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制 為準(zhǔn)確測(cè)定樣品中農(nóng)藥殘留量，需要先制備7 種不同的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液，并將混合在一起，以便進(jìn)行定量分析。

從各類農(nóng)藥中提取5 g，并把它們裝進(jìn)50 mL 的容器里；使用甲醇來(lái)調(diào)整到指定的濃度，制備出濃度為100 mg/L 的7 種農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)存溶液。為了確保這些溶液的穩(wěn)定性，必須在遮光和冷藏的條件下進(jìn)行儲(chǔ)存。

從7 種不同的農(nóng)藥的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液中提取500 mL，并把它們放進(jìn)50 mL 的瓶子里；倒入一些甲醇，使之達(dá)到預(yù)設(shè)的容積，并進(jìn)行充分的攪動(dòng)以便使其均勻分布，制成濃度高達(dá)1 000 ng/L 的混合型標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液。另外，為了保證這種溶液的穩(wěn)定，必須在遮陽(yáng)并且不易受到冰凍的環(huán)境下進(jìn)行儲(chǔ)藏。

1.2.2.2 空白基質(zhì)的制備 根據(jù)《GB 23200.121—2021《植物源性食品中331 種農(nóng)藥及其代謝物殘留量的測(cè)定液相色譜一質(zhì)譜聯(lián)用法》的規(guī)定[2]，制備6 種常見(jiàn)蔬菜的空白樣品，以便進(jìn)行檢測(cè)和分析。具體方法如下。

首先，選取韭菜、芹菜、茄子、辣椒、黃瓜、豇豆6 種蔬菜作為樣品，確保樣品在未施用任何農(nóng)藥的情況下生長(zhǎng)[3]。

其次，將每種蔬菜分別進(jìn)行處理，去除表面的污漬和雜質(zhì)，切成小塊，再用食品加工機(jī)將其粉碎成細(xì)勻的粉末。

再次，稱取一定量的蔬菜粉末，按照標(biāo)準(zhǔn)要求加入適量的甲醇和水，充分混合均勻并進(jìn)行過(guò)濾。

最后，將濾液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，去除甲醇，得到蔬菜的空白基質(zhì)。空白基質(zhì)可以用于后續(xù)的農(nóng)藥添加實(shí)驗(yàn)和實(shí)際樣品的提取。

在制備空白基質(zhì)的過(guò)程中，注意選擇合適的蔬菜種類和處理方法，確保基質(zhì)中不含有任何可能干擾實(shí)驗(yàn)的雜質(zhì)。同時(shí)，還需注意遵循標(biāo)準(zhǔn)要求，以保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

1.2.2.3 液相色譜條件 在液相色譜實(shí)驗(yàn)中，選擇一款C18色譜柱（2.1 mm× 50 mm，1.7 μm），這款色譜柱具有較高的分離效率和穩(wěn)定性，適合于分析復(fù)雜樣品。

流動(dòng)相由甲酸水溶液（0.1%）和甲酸乙腈溶液（0.1%）組成，這兩種溶劑都具有較好的溶解性和穩(wěn)定性，能夠保證實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行[4]。

采用梯度洗脫程序，可以更好地分離不同的組分。具體操作流程如下：0 ～1 min 為5%B，1 ～4 min 上漲至90%B，4 ～7 min 保持90%B，7 ～8 min 下降至5%B，8 ～10 min 為5%B。使用這個(gè)階段性的提取技術(shù)可以保證在比較短的周期內(nèi)，成功地把全部元素提取出來(lái)。

流速為0.4 mL/min，這個(gè)流速相對(duì)較低，可以增加組分在色譜柱內(nèi)的停留時(shí)間，改善分離效果。

柱溫設(shè)置為40 ℃，這個(gè)溫度能夠保證色譜柱的穩(wěn)定性和實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

進(jìn)樣量為5 μL，這個(gè)進(jìn)樣量相對(duì)較小，可以減少對(duì)色譜柱的污染，同時(shí)改善樣品的分離效果[5]。

1.3 質(zhì)譜條件

實(shí)驗(yàn)中使用電噴霧離子源（electrospray ionization），同時(shí)運(yùn)行了正離子掃描方法。另一方面，本研究選擇了多反應(yīng)監(jiān)測(cè)方法，并對(duì)相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。這涵蓋了定性、定量、沖擊力以及錐形電流，見(jiàn)表1。根據(jù)表1 可以明確地觀察到母離子、子離子、錐孔電壓以及碰撞能量，這些都是需要深入研究的關(guān)鍵參數(shù)。參數(shù)的設(shè)置能夠保證在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，化合物能夠被有效地電離、分離，并最終被檢測(cè)器檢測(cè)到。

表1 質(zhì)譜參數(shù)

1.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

本研究參照2022 年食品安全監(jiān)督抽檢實(shí)施細(xì)則的要求，選取市場(chǎng)消費(fèi)量較大的韭菜、芹菜、茄子、辣椒、黃瓜、豇豆6 種蔬菜作為試驗(yàn)樣品。評(píng)估啶蟲(chóng)脒、多菌靈、辛硫磷、噻蟲(chóng)嗪、氯唑磷、甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽、噠螨靈7 種常用農(nóng)藥的基質(zhì)效應(yīng)。表2 列出6 種蔬菜對(duì)應(yīng)的分析農(nóng)藥名稱。根據(jù)2022 年的食品安全監(jiān)管抽查規(guī)定，挑選了在市場(chǎng)上銷售量較高的韭菜、芹菜、茄子、辣椒、黃瓜和豇豆進(jìn)行了試驗(yàn)。對(duì)啶蟲(chóng)脒、多菌靈、辛硫磷、噻蟲(chóng)嗪、氯唑磷、甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽、噠螨靈普遍存在的農(nóng)藥在土壤中的效果進(jìn)行了測(cè)試[6]。表2 列出了6 種不同的蔬菜與相關(guān)的分析農(nóng)藥。

表2 6 種蔬菜對(duì)應(yīng)分析的農(nóng)藥名稱

按照1.2.2.1 節(jié)的指示，需要從混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液中精確地提取一部分，然后將它們稀釋到50 的質(zhì)量濃度，這樣就能夠畫(huà)出標(biāo)準(zhǔn)曲線[7]。此外，可以使用甲醇來(lái)配制溶劑標(biāo)曲，以達(dá)到最佳的效果。通過(guò)對(duì)6 種蔬菜的空白基質(zhì)進(jìn)行提取和凈化，可以將其稀釋至0 ～100 ng/L。經(jīng)過(guò)3 次反復(fù)試驗(yàn)，把質(zhì)量濃度設(shè)定為橫軸，試驗(yàn)得到的平均峰值設(shè)定為縱軸，然后畫(huà)出了基礎(chǔ)材料與溶液的標(biāo)準(zhǔn)曲線，這樣可以更有效地理解物質(zhì)的特性。

通過(guò)對(duì)比分析基質(zhì)與溶劑的線性方程斜率，可以有效地評(píng)估出之間的相互影響。計(jì)算公式如下：ME ＝（空白基質(zhì)標(biāo)曲斜率- 溶劑標(biāo)曲斜率）/ 溶劑標(biāo)曲斜率×100%。依據(jù)ME 的正負(fù)值來(lái)評(píng)估基質(zhì)效應(yīng)是否增強(qiáng)或減弱[8]。

2 結(jié)果

2.1 韭菜中農(nóng)藥殘留的基質(zhì)效應(yīng)

在農(nóng)藥殘留分析中，基質(zhì)效應(yīng)是一個(gè)重要的問(wèn)題，是指樣品基質(zhì)對(duì)農(nóng)藥殘留測(cè)定的干擾。韭菜基質(zhì)成分復(fù)雜，可能會(huì)對(duì)農(nóng)藥的測(cè)定產(chǎn)生影響[9]。為評(píng)估韭菜中3 種農(nóng)藥的基質(zhì)效應(yīng)，進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析，見(jiàn)表3。

表3 農(nóng)藥在韭菜基質(zhì)中的基質(zhì)效應(yīng)

首先，建立3 種農(nóng)藥的溶劑標(biāo)準(zhǔn)曲線。然后，使用相同的分析方法，建立農(nóng)藥在韭菜基質(zhì)中的基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線。通過(guò)比較兩種標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性方程，可以得到基質(zhì)效應(yīng)的百分比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，啶蟲(chóng)脒在韭菜中的基質(zhì)效應(yīng)并不明顯，其基質(zhì)效應(yīng)為-3.42%，屬于弱基質(zhì)效應(yīng)。多菌靈的基質(zhì)效應(yīng)為中等程度，基質(zhì)效應(yīng)為-37.05%。而辛硫磷在韭菜中的基質(zhì)效應(yīng)最為顯著，基質(zhì)效應(yīng)達(dá)到-55.10%。

2.2 芹菜中農(nóng)藥殘留的基質(zhì)效應(yīng)

根據(jù)表4 的數(shù)據(jù)，芹菜中3 種農(nóng)藥的基質(zhì)效應(yīng)均表現(xiàn)出明顯的減弱效果，啶蟲(chóng)脒的基質(zhì)影響并不顯著，是一種相對(duì)較輕微的影響。芹菜中的辛硫磷和噻蟲(chóng)嗪表現(xiàn)出了中等程度的基質(zhì)效應(yīng)[10]。

表4 芹菜基質(zhì)內(nèi)的農(nóng)藥效果

2.3 農(nóng)藥在茄子內(nèi)的殘余對(duì)其基質(zhì)的影響

表5顯示了茄子中3種農(nóng)藥的基質(zhì)效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，噻蟲(chóng)嗪和氯唑磷的效果有所降低，然而甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽的效果卻有所提升。按照基質(zhì)效應(yīng)的相應(yīng)區(qū)域，茄子中的噻蟲(chóng)嗪、氯唑磷以及甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽均被歸類為弱基質(zhì)效應(yīng)[11]，因此不需要采取補(bǔ)償措施。

表5 茄子基質(zhì)內(nèi)的農(nóng)藥作用

2.4 辣椒中農(nóng)藥殘留的基質(zhì)效應(yīng)

辣椒中3 種農(nóng)藥的基質(zhì)效應(yīng)均明顯減弱，啶蟲(chóng)脒的基質(zhì)效應(yīng)則相對(duì)較弱，這種情況下它的影響力相對(duì)較小。在辣椒中，噻蟲(chóng)嗪與甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽的作用表現(xiàn)為一種中等的基質(zhì)效果，見(jiàn)表6。

表6 辣椒基質(zhì)內(nèi)的農(nóng)藥作用

2.5 農(nóng)藥在黃瓜中的殘余對(duì)其基質(zhì)的影響

表7 對(duì)3 種農(nóng)藥在黃瓜中的基質(zhì)效應(yīng)進(jìn)行了深入的分析。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)揭示，噻蟲(chóng)嗪和甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽的作用力有所減弱，但噠螨靈的作用力卻有所增強(qiáng)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察到，在黃瓜種植區(qū)，噻蟲(chóng)嗪與甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽的作用力量稍微減小，反觀噠螨靈的影響力并沒(méi)明顯減少明顯。噠螨靈的作用屬于中等級(jí)別的基質(zhì)提升。

2.6 豇豆中農(nóng)藥殘余的土壤影響

表8 顯示了豇豆中4 種農(nóng)藥的基質(zhì)效應(yīng)。啶蟲(chóng)脒、氯唑磷和甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽對(duì)豇豆的作用不大，然而噻蟲(chóng)嗪卻能顯著增強(qiáng)豇豆的抵抗疾病的能力[12]。啶蟲(chóng)脒和氯唑磷的作用程度在中等水平，但噻蟲(chóng)嗪的作用程度則稍遜一籌。另外，豇豆中的甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽展示出了極為嚴(yán)重的基質(zhì)減弱效應(yīng)。

表8 豇豆基質(zhì)內(nèi)的農(nóng)藥作用

從表3 ～表8 的數(shù)據(jù)顯示，噠螨靈、甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽以及噻蟲(chóng)嗪都對(duì)黃瓜、茄子以及豇豆的基質(zhì)有著明顯地提升作用。

啶蟲(chóng)脒對(duì)韭菜、辣椒以及芹菜的影響相對(duì)較小，其影響程度分別為-3.42%、-12.61%以及-17.45%。盡管如此，在豇豆種植區(qū)，啶蟲(chóng)脒的基因作用呈現(xiàn)出一定的衰退，其基因作用的測(cè)量值是-26.49%。

在對(duì)黃瓜和茄子進(jìn)行的試驗(yàn)里，甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽的基質(zhì)效應(yīng)表現(xiàn)得相對(duì)較弱，具體的基質(zhì)效應(yīng)值為-13.88%，同時(shí)也有2.22%。雖然如此，對(duì)于辣椒和豇豆而言，甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽的基質(zhì)效應(yīng)非常明顯，它們的影響程度分別為-33.08%和-53.76%，這展示出它們的強(qiáng)烈的基質(zhì)效應(yīng)。

噻蟲(chóng)嗪對(duì)辣椒和芹菜的影響在一定程度上體現(xiàn)了基質(zhì)削弱效應(yīng)。然而，辛硫磷對(duì)韭菜和芹菜的效果分別為-55.10% 和-48.32%，這都顯示出其顯著的基質(zhì)削弱效應(yīng)。

3 結(jié)語(yǔ)

液相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用法的檢測(cè)結(jié)果揭示，各種蔬菜基質(zhì)上的農(nóng)藥殘留具有不同的影響力，這些影響力可能會(huì)降低，也可能會(huì)升高。例如，啶蟲(chóng)脒對(duì)豇豆的影響力相對(duì)較小，但是甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽在辣椒和豇豆上的影響力卻非常突出，其降低的幅度分別為-33.08%和-53.76%。噻蟲(chóng)嗪在辣椒和芹菜中的作用有所減弱，但辛硫磷對(duì)韭菜和芹菜的效果卻為-55.10%和-48.32%，這些結(jié)果都證實(shí)了它們?cè)诨|(zhì)上的顯著減弱效果。