普通白菜作為替代基質解決液相色譜-串聯質譜基質效應的可能性

吳淑春，程珊莉，梁赤周，狄珊珊，虞淼，徐永，王新全，韓劍眾

(1.浙江工商大學 食品與生物工程學院，浙江 杭州 310018； 2.杭州醫學院，浙江 杭州 310053；3.浙江省農業科學院 農產品質量標準研究所，浙江 杭州 310021； 4.浙江省農藥檢定管理總站，浙江 杭州 310020)

農藥殘留一直是農產品質量安全所關注的焦點問題[1-2]，不僅對人們的身體健康有著不可忽視的威脅力，同時對中國農產品的出口帶來非常大的影響。基質效應是農藥殘留檢測中重要的影響因素之一，由于基質效應的存在，使得農藥殘留檢測的結果準確度有所降低，會影響目標化合物的峰形、響應值，進而影響方法的準確度及靈敏度[3]，因此減小基質效應的影響至關重要。目前，QuEChERS方法成為農藥殘留分析中的常用方法，能夠有效減少有機溶劑的使用，使樣品前處理步驟得到簡化、節約時間，適合于氣相色譜-串聯質譜法(GC-MS/MS)和液相色譜-串聯質譜法(LC-MS/MS)分析[4-5]。為了提高分析結果的精準度，越來越多的研究致力于降低或消除基質效應[6-8]。基質匹配標樣為解決基質效應的首選方法，但由于蔬菜、水果種類眾多，篩選每種樣品的空白基質將耗費大量的人力和物力，同時兼顧檢測效率，因此很難一一匹配進行基質匹配標準溶液定量。選擇一種合適的替代基質匹配標準溶液輔助溶劑標準溶液進行定量，將解決大部分由基質效應導致的定量問題。因此，本研究選擇11種代表性的蔬菜、水果和食用菌樣品，經QuChERS方法處理后，LC-MS/MS分析39種農藥的基質效應。通過對比，利用主成分分析(PCA)篩選適合作為替代基質的樣品，系統的評價其輔助溶劑標準溶液解決基質效應的可能性。

1 材料與方法

1.1 試劑與材料

液相色譜-串聯質譜(AB 4500，AB-SCIEX)；臺式離心機(Thermo)；Filter Unit濾膜(0.22 μm)。分析純氯化鈉、無水硫酸鎂等均購自華東醫藥有限公司；甲醇、乙腈(色譜純， Merck)；甲酸銨HPLC級(Tedia)；PSA、C18(Agela Technologies)；實驗用水為超純水。39種農藥分析標準品購于上海農藥研究所或農業部環境保護科研監測所。選擇的代表性蔬菜樣品為芹菜、普通白菜、番茄、豇豆、辣椒、大蒜、韭菜，水果樣品為蘋果、葡萄、草莓，食用菌樣品為金針菇。

1.2 QuChERS方法的樣品前處理過程

稱取樣品(10.00±0.05)g于50 mL離心管中，準確加入10 mL乙腈，渦旋1 min，然后加入1.5 g NaCl和4 g無水MgSO4，渦旋1 min，7 000 r·min-1離心3 min，準確移取乙腈萃取上清液1 mL加入到含有50 mg PSA、50 mg C18和0.15 g無水MgSO4的2 mL離心管中，劇烈震蕩后渦旋1 min， 7 000 r·min-1離心3 min。取0.5 mL上清液轉移至含有0.5 mL水的離心管(2 mL)中，混勻，過0.22 μm濾膜，待LC-MS/MS分析。

1.3 標準溶液配制

基質匹配標準溶液配制。用空白基質提取液將化合物混標逐級稀釋成濃度為160、120、80、40、10和1 μg·L-1的基質匹配標準溶液。

溶劑標準溶液配制。用乙腈/水(1∶1，V∶V)溶液將化合物混標逐級稀釋成濃度為160、120、80、40、10和1 μg·L-1的溶劑標準溶液。

1.4 LC-MS/MS分析方法

基于LC-MS/MS(AB 4500)分析樣品中的39種農藥。色譜柱為Kromasil 100-C18(2.1×100 mm，1.8 μm)，流動相為A：甲醇，B：5 mmol·L-1乙酸銨和0.1%甲酸水溶液，梯度洗脫程序為0.0 ～ 2.0 min，80%B，10.0 min，5%B，13.5 min，5%B，13.6 min，80%B，16.0 min，80%B。流速為0. 35 mL·min-1，柱溫40 ℃，進樣量2 μL。

質譜條件。采用電噴霧離子源(ESI)，多反應監測模式(MRM)，加熱溫度450 ℃，噴霧電壓為正源5 500 V，負源4 500 V。化合物質譜參數如表1所示。

表1 目標化合物的LC-MS/MS參數

注：*為定量離子。

2 結果與分析

2.1 樣品中39種農藥的基質效應評價

基質效應是農藥殘留檢測中重要的影響因素之一，可能對目標物的檢出造成一定的影響，導致出現假陽性、靈敏度降低等結果。樣品中除分析物外其他所有組分的存在會影響分析物的電離效率，減小或者增大分析物的響應值，被稱作基質效應[9]。基質匹配標準溶液曲線方程斜率與溶劑標準溶液曲線方程斜率比(Slope ratio，SR)為評價基質效應的常用方法，可用比值或其百分數表示。若SR=100，表明無基質效應；若SR<100，為基質抑制效應；若SR>100，為基質增強效應。當80%≤SR≤120%時，為弱基質效應，對結果定量影響不大；當50%≤SR<80%或120%150%，為強基質效應，將嚴重干擾結果定量。

11種代表性樣品經QuEChERS方法處理后，LC-MS/MS分析結果表明(圖1)，選擇的蔬菜、水果和食用菌樣品均存在基質效應，并以基質抑制為主，約75%化合物基質效應為抑制，25%為增強，其中22.4%為中等抑制效應，6.6%為強抑制效應，6.4%為中等增強效應，1.5%為強增強效應。基質效應較強的化合物分別為滅蠅胺、涕滅威、多效唑、蟲酰肼、滅幼脲、吡唑嘧菌酯、甲維鹽和阿維菌素。

圖1 不同樣品經QuEChERS方法處理后經 LC-MS/MS測定時的基質效應

進一步分析結果如圖2所示，11種代表基質中弱基質效應為64%，中等基質效應為28.8%，強基質效應為7.2%。其中芹菜、普通白菜、番茄、豇豆、辣椒、大蒜、韭菜、蘋果、葡萄、草莓和金針菇中等基質效應的化合物分別為30.8%、28.2%、12.8%、28.2%、25.6%、48.7%、43.6%、28.2%、12.8%、15.4%和38.5%，強基質效應分別為5.1%、5.1%、7.7%、7.7%、5.1%、28.2%、20.5%、2.6%、2.6%、2.6%和0。在所選的基質中，大蒜和韭菜的基質效應較強，不適合作為替代基質；芹菜、普通白菜、豇豆、辣椒、蘋果的基質效應分布相似，弱基質效應為主，中等基質效應其次，存在少量的強基質效應，可以嘗試作為替代基質，但僅通過數據比較很難篩選；金針菇樣品僅存在弱和中等基質效應，而番茄、葡萄和草莓樣品的基質效應均較弱，不能代表大多數樣品的基質效應情況，不適合作為替代基質。單純的數據分析存在一定的偏差性，很難篩選合適的替代基質。本研究采用主成分分析(PCA)方法進一步的分析確證，以期找到合適的替代基質。

圖2 基質效應評價

2.2 替代基質匹配標準溶液的篩選及基質效應評價

通過PCA分析(圖3)可以發現，大蒜和韭菜較為分散，與其較強的基質效應結果一致；其他蔬菜和水果較為集中，其中普通白菜處于中間位置，可以嘗試作為替代基質進行研究。如圖2所示，選擇普通白菜作為替代基質匹配標準溶液時，中等和強基質效應有明顯改善，其中普通白菜全部改善，芹菜、番茄、豇豆、辣椒、大蒜和韭菜香蕉分別改善了50.0%、12.5%、50.0%、58.3%、23.3%和24.0%；但蘋果、葡萄、草莓、金針菇基質效應沒有改善，故普通白菜不適合用于水果和食用菌樣品的基質效應校正。除去這4種基質，其他代表性基質樣品的中等和強基質效應均有明顯降低，中等基質效應由31%降至16%，強基質效應由11%降至8%。但選擇普通白菜作為替代基質時，氯蟲苯甲酰胺的基質效應明顯增強，由弱抑制基質效應變成強增強基質效應，將嚴重影響結果準確度。由于PCA分析中大蒜和韭菜較為分散，普通白菜作為替代基質使大蒜和韭菜的基質效應改善明顯，分別改善了23%和24%，但2種蔬菜和其他代表性蔬菜、水果、食用菌相比，基質效應仍然較強。綜上，在分析代表性的蔬菜樣品中農藥殘留分析時，選用白菜基質輔助溶劑標準溶液進行校正，可改善中等和強基質效應問題，但不適用于水果和食用菌樣品，對于受基質影響顯著的化合物建議使用同種樣品基質匹配標準溶液進行定量分析。

圖3 通過PCA評價代表性蔬菜、水果和 食用菌樣品基質效應

3 小結

本研究對11種代表性的蔬菜、水果和食用菌樣品中39種農藥，選用QuChERS進行前處理后，結合LC-MS/MS分析評價不同農藥的基質效應差異。結果表明，化合物基質效應以基質抑制為主，約75%為抑制，25%為增強，其中中等基質效應為28.8%，強基質效應為7.2%。選擇普通白菜作為替代基質匹配標準溶液時，蔬菜水果樣品的中等和強基質效應均有不同程度的改善，普通白菜、芹菜、番茄、豇豆、辣椒、大蒜和韭菜的基質效應分別改善了100.0%、50.0%、12.5%、50.0%、58.3%、23.3%和24.0%，但蘋果、葡萄、草莓、金針菇的基質效應沒有改善。除去這4種基質，其他代表性基質樣品的中等和強基質效應均有明顯降低，中等基質效應由31%降至16%，強基質效應由11%降至8%。因此，選用普通白菜基質匹配標準溶液在農藥殘留分析時輔助溶劑準溶液標進行校正，可改善蔬菜樣品的中等和強基質效應，但對于受基質影響顯著的農藥建議使用同種樣品基質匹配標準溶液進行定量分析。