熱帶水果中5種農藥殘留UPLC-MS/MS測定的基質效應研究

趙婧 何燕 錢兵 張月 韓丙軍 彭黎旭

摘? 要：研究了超高效液相色譜-串聯質譜法（UPLC-MS/MS）檢測噻唑磷、戊唑醇、螺蟲乙酯、嘧菌酯和氯蟲苯甲酰胺5種農藥殘留時，香蕉、芒果、菠蘿和哈密瓜4種熱帶水果樣品對其殘留測定的基質效應。結果表明，5種農藥在0.005～0.5 μg/mL濃度范圍內，線性關系良好，相關系數優于0.999，加標回收率為76%～130%，相對標準偏差為0.2%～ 12.9%（n=5）。4種熱帶水果基質中，噻唑磷、螺蟲乙酯、嘧菌酯和氯蟲苯甲酰胺普遍呈基質增強效應，為97.0%～178.8%;戊唑醇在低濃度時呈基質抑制效應，為56.6%～65.7%，其余為基質增強效應。4種熱帶水果中，芒果的基質效應較為明顯，為63.0%～178.8%;5種農藥中，戊唑醇和螺蟲乙酯的基質效應較為明顯，戊唑醇為56.6%～129.9%，螺蟲乙酯為107.1%～178.8%。在日常檢測工作中，建議采用基質匹配標準曲線進行定量分析，以提高檢測結果的準確性。研究結果可為熱帶水果中農藥殘留的檢測提供依據，并為減小基質效應提供參考。

關鍵詞：基質效應;超高效液相色譜-串聯質譜法;熱帶水果;農藥殘留

中圖分類號：TS255.7????? 文獻標識碼：A

Matrix Effects in the Determination of 5 Pesticides in Tropical Fruits by UPLC-MS/MS

ZHAO Jing1，2， HE Yan2， QIAN Bing2，3， ZHANG Yue2， HAN Bingjun2*， PENG Lixu4

1. College of Plant Protection， Hainan University， Haikou， Hainan 570228， China; 2. Analysis & Testing Center， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences / Hainan Provincial Key Laboratory of Quality and Safety for Tropical Fruits and Vegetables， Haikou， Hainan 571101， China; 3. College of Forestry， Hainan University， Haikou， Hainan 570228， China; 4. Environment and Plant Protection Institute， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences， Haikou， Hainan 571101， China

Abstract： The matrix effect of banana， mango， pineapple and muskmelon on the determination of fosthiazate， tebuconazole， spirotetramat， azoxystrobin and chlorantraniliprole residues in four tropical fruits was studied by UPLC- MS/MS. The results showed that in the range from 0.005 to 0.5 μg/mL， the coefficient of determination （r） was greater than 0.999. The recovery （n=5） was 76%-130% with relative standard deviations （RSDs） of 0.2%-12.9%. Fosthiazate， spirotetramat， azoxystrobin and chlorantraniliprole showed matrix enhancing effect in four tropical fruit matrixes， ranging from 97.0% to 178.8%. Tebuconazole at low concentration showed matrix inhibitory effect， ranging from 56.6% to 65.7%， the rest showed matrix enhancing effect. Among them， the matrix effect of mango in the four tropical fruits was more obvious， which was 63.0%-178.8%. Tebuconazole and spirotetramat in the five pesticides were more obvious， tebuconazole was 56.6%-129.9%， spirotetramat was 107.1%-178.8%. In actual detection， it is recommended to use matrix-matched standards for quantitative analysis for enhancing the accuracy of testing results. This experiment could provide a basis for the detection of pesticide residues in tropical fruits， and provide a reference for the reduction of matrix effect.

Keywords： matrix effects; ultra performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry; tropical fruits; pesticide residue

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.06.034

熱帶水果作為我國的重要經濟作物，其種類繁多，營養豐富，品質優良，近年來隨著種植面積和產量逐漸增大，相關產業已占據國民經濟的重要地位。熱帶地區病蟲害發生日益嚴重，農藥使用量也逐年增加，而農藥殘留超標不僅對食品安全造成一定影響，也會導致人類健康和環境受到威脅[1-3]。因此，亟需對熱帶水果中的農藥殘留進行準確的測定，以保證我國熱帶水果的安全生產。

目前，用于農藥殘留的檢測方法主要是液相色譜-質譜檢測法（LC-MS/MS）[4-8]，其對基質復雜、干擾嚴重的痕量化合物能進行很好地定性定量，現已廣泛應用于醫藥、食品安全等領域。近年來，其與QuEChERS前處理技術聯用已成為農藥殘留分析的主要手段[9-12]。超高效液相色譜-串聯質譜法雖具有高靈敏度、高選擇性和高通量分析的優勢，但因普遍存在基質效應而給復雜樣品的分析檢測帶來了不少困擾[13-14]。

熱帶水果富含糖類、維生素等營養物質，在農藥殘留檢測過程中這些物質會干擾提取，降低提取效率，并產生基質效應[15]影響分析結果的準確性。基質效應是指樣品中除分析物以外的組分對分析物響應值的影響[16]，降低或消除基質效應從而提高分析結果的準確性，現已成為農藥殘留領域的一個研究熱點。目前已有大量文獻研究報道了基質效應對農產品測定的影響，但是對熱帶水果中常規農藥的基質效應做系統研究的還未見報道。本文選擇4種典型熱帶水果，通過QuEChERS與超高效液相色譜-串聯質譜聯用的方法，研究了熱帶水果的基質效應對5種常規農藥殘留檢測的影響，以期為熱帶水果中準確快速的農藥殘留檢測提供參考。

1? 材料與方法

1.1? 材料

1.1.1? 材料與試劑? 香蕉、芒果、菠蘿、哈密瓜均為市售，–20 ℃下保存備用。

噻唑磷（純度98%）、戊唑醇（純度98%）、螺蟲乙酯（純度99%）、嘧菌酯（純度99.5%）和氯蟲苯甲酰胺（純度98%）5種農藥標準品，德國Dr. Ehrenstorfer公司。甲醇、乙腈（色譜純），Fisher試劑公司;氯化鈉、無水硫酸鎂均為分析純，廣州化學試劑廠;PSA吸附劑（乙二胺-N-丙基硅烷，分析純），Biocomma公司。實驗用水均為超純水。

1.1.2? 儀器與設備? 超高壓液相色譜系統（美國Waters公司），AB SCIEX API4000+質譜系統（美國AB SCIEX公司），高速勻漿機（德國IKA公司），GL-10C高速離心機（上海安亭科學儀器廠），多管旋渦混合器（北京同德有限公司）。

1.2? 方法

1.2.1? 色譜檢測條件? ACQUITY UPLC?BEH C18色譜柱（50 mm×2.1 mm×1.7 μm，美國Waters公司），柱溫40 ℃，進樣量10 μL，流速為0.25 mL/min，流動相A為0.1%甲酸水，B為甲醇，梯度洗脫。洗脫程序：0～2 min，保持95%A;2～4 min，95%A變為5%A;4～5 min，保持5%A;5～7 min，5%A變為95%A。

1.2.2? 質譜檢測條件? 電噴霧正離子（ESI+）掃描，多反應監測（MRM模式），噴霧電壓5500 V，毛細管溫度600 ℃。優化后的相關質譜參數見表1。

使用甲醇配制1000 μg/mL的5種農藥單標溶液作為儲備液，保存時間為6個月。繼而用甲醇配制10 μg/mL的混合標準母液，使用時間為一周內。使用時用甲醇稀釋制成系列混合標準溶液，現配現用。

1.2.3? 基質效應實驗? 準確稱取10.0 g勻漿后的水果樣品于50 mL離心管中，加入20 mL乙腈后勻漿2 min，加入5 g氯化鈉和6 g無水硫酸鎂，渦旋1 min后在4000 r/min下離心5 min，取上清液加1 g PSA和3 g無水硫酸鎂，繼續渦旋1 min離心5 min，取上清液過膜備用。

根據國家標準GB 2763—2019中5種農藥在水果中的農藥最大殘留限量，選取其中的最小值0.02 mg/kg（即0.01 μg/mL）作為最低試驗濃度，依次增加5倍和10倍（即0.05 μg/mL和0.5 μg/mL）來分析農藥濃度對基質效應的影響。用不同基質液將10.00 μg/mL的混合標準母液配制成0.01、0.05、0.5 μg/mL的基質配制標準溶液，每種基質每個濃度做3組平行。

根據以下公式[17]計算樣品的基質效應（ME）：

ME=B/A×100%

式中，A為溶劑標峰面積;B為基質標峰面積。

當ME值大于100%時，呈基質增強作用;反之呈基質抑制作用[18-19]。若|ME-1|≤20%，則該基質無基質效應;若20%<|ME-1|≤50%或|ME-1|>50%，則該基質有中等或較強基質效應。

1.3? 數據處理

數據采集、譜圖分析、數據定量等均采用

Analyst軟件（AB SCIEX），通過化合物的質量數、保留時間等信息對檢測結果進行自動檢索，從而對農藥進行定性，采用Office Excel 2010軟件對數據進行整理和分析。

2? 結果與分析

2.1? 線性范圍、檢出限、回收率及精密度

在儀器最佳工作條件下，用0.005、0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5 μg/mL混合標準溶液測定。如表2所示，5種農藥在0.005～0.5 μg/mL濃度范圍內線性關系良好，相關系數r>0.999，5種農藥的檢出限（LOD）為0.16～1.12 μg/kg，定量限（LOQ）為0.53～4.00 μg/kg。5種農藥的LOQ都低于GB 2763—2019規定的最低殘留限量值，滿足國家標準的相關要求。分別以不含5種農藥的香蕉、芒果、菠蘿、哈密瓜作為空白樣品，進行0.01、0.1、1 mg/kg 3個水平的添加回收試驗，結果見表3，平均回收率為76%～130%，相對標準偏差為0.2%～12.9%（n=5）。表明該方法符合農藥殘留檢測要求。

2.2? 香蕉基質中5種農藥基質效應

由圖1可看出，基質為香蕉，濃度為0.01 μg/mL時，5種農藥的基質效應為65.7%～127.5%，噻唑磷和嘧菌酯無基質效應，戊唑醇為中等基質抑制作用，螺蟲乙酯和氯蟲苯甲酰胺為中等基質增強作用，戊唑醇的基質效應最強;濃度為0.05 μg/mL時基質效應為100.2%～130.3%，其中氯蟲苯甲酰胺為中等基質增強作用，其余4種農藥無基質效應;濃度為0.5 μg/mL時基質效應為126.3%～ 138.5%，5種農藥均呈中等基質增強作用，氯蟲苯甲酰胺的基質效應最強。5種農藥中，除氯蟲苯甲酰胺隨濃度的增加其基質效應逐漸增強外，其余農藥的基質效應隨濃度變化不明顯。

2.3? 芒果基質中5種農藥基質效應

芒果基質中5種農藥的基質效應如圖2所示。濃度為0.01 μg/mL時，5種農藥的基質效應為63.0%～178.8%，戊唑醇為中等基質抑制作用，嘧菌酯和氯蟲苯甲酰胺為中等基質增強作用，螺蟲乙酯為較強基質增強作用，噻唑磷無基質效應;濃度為0.05 μg/mL時，基質效應為107.0%～ 154.7%，氯蟲苯甲酰胺為中等基質增強作用，螺蟲乙酯為較強基質增強作用，其余3種農藥無基質效應;濃度為0.5 μg/mL時基質效應為129.1%～ 150.7%，除螺蟲乙酯為較強基質增強作用外，其余農藥均為中等基質增強作用。5種農藥中，螺蟲乙酯在3個濃度均表現最強基質效應;噻唑磷和氯蟲苯甲酰胺隨濃度的增加其基質效應逐漸增強，螺蟲乙酯隨濃度的增加其基質效應逐漸減弱，其余農藥的基質效應隨濃度變化不明顯。

2.4? 菠蘿基質中5種農藥基質效應

基質為菠蘿時，從圖3可看出，當濃度為0.01 μg/mL時，5種農藥的基質效應為56.6%～ 137.9%，噻唑磷和嘧菌酯和氯蟲苯甲酰胺均無基質效應，戊唑醇為中等基質抑制作用，螺蟲乙酯為中等基質增強作用，戊唑醇的基質效應最強;濃度為0.05 μg/mL時基質效應為96.5%～120.2%，其中氯蟲苯甲酰胺為中等基質增強作用，其余4種農藥均無基質效應;濃度為0.5 μg/mL時基質效應為115.3%～131.8%，除螺蟲乙酯無基質效應外，其余農藥均為中等基質增強作用，嘧菌酯的基質效應最強。5種農藥中，除氯蟲苯甲酰胺隨濃度的增加其基質效應逐漸增強外，其余農藥的基質效應隨濃度變化不明顯。

2.5? 哈密瓜基質中5種農藥基質效應

圖4給出了基質為哈密瓜時的結果。濃度為0.01 μg/mL時，5種農藥的基質效應為62.8%～ 127.4%，戊唑醇為中等基質抑制作用，螺蟲乙酯為中等基質增強作用，其余3種農藥均無基質效應，戊唑醇的基質效應最強;濃度為0.05 μg/mL時基質效應為101.7%～121.4%，氯蟲苯甲酰胺為中等基質增強作用，其余農藥均無基質效應;濃度為0.5 μg/mL時基質效應為124.9%～134.9%，5種農藥均為中等基質增強作用，其中嘧菌酯的基質效應最強。5種農藥中，噻唑磷、嘧菌酯和氯蟲苯甲酰胺隨濃度的增加其基質效應逐漸增強外，其余農藥的基質效應隨濃度變化不明顯。

3? 討論

3.1? 熱帶水果與其他果蔬基質效應的比較

本研究采用超高效液相色譜-串聯質譜法分析了噻唑磷、戊唑醇、螺蟲乙酯、嘧菌酯和氯蟲苯甲酰胺在4種熱帶水果（香蕉、芒果、菠蘿和哈密瓜）中的基質效應，結果與文獻報道中的結果存在一定差異。噻唑磷在4種熱帶水果中的基質效應為97.0%～129.1%，表現為基質增強或無基質效應，而在黃瓜、白菜等17種蔬菜基質中，噻唑磷表現為基質抑制[20]。戊唑醇在熱帶水果中的基質效應為56.6%～129.9%，表現為基質抑制、基質增強或無基質效應，而在葡萄基質中，戊唑醇表現為無基質效應[21]。螺蟲乙酯在熱帶水果中表現為基質增強或無基質效應，其基質效應為107.1%～178.8%，而在梨、芹菜等果蔬中表現為基質抑制或無基質效應[22]。嘧菌酯和噻唑磷相似，在熱帶水果中表現為基質增強或無基質效應，其基質效應為100.3%～135.4%，而在香菜、油麥菜等蔬菜基質中同樣表現為基質抑制[23]。氯蟲苯甲酰胺在熱帶水果中基質效應為101.7%～138.5%，表現為基質增強或無基質效應，而在胡蘿卜、甘薯等35種蔬菜基質中表現為基質抑制或無基質效應[24]。由此可見，在本研究測試的4種熱帶水果基質中，5種農藥均表現出基質增強或無基質效應，但是文獻報道的其他果蔬基質中則表現為基質抑制或無基質效應。與其他果蔬相比較而言，熱帶水果富含糖類、維生素及其他特殊的芳香類物質，這些物質的存在可能會導致待測物的離子化效率增強，使得待測物信號增強，從而表現為基質增強作用。

3.2? 水果種類對基質效應的影響

本研究結果顯示，在濃度為0.01、0.05、0.5 μg/mL時，5種農藥在4種熱帶水果基質中均呈現出不同程度的基質效應。4種基質中，噻唑磷、戊唑醇、螺蟲乙酯、嘧菌酯、氯蟲苯甲酰胺普遍表現基質增強效應，但不同基質引起的基質效應變化較大，如在香蕉基質中螺蟲乙酯為中等基質增強效應，其基質效應為112.8%～130.5%，而在芒果基質中螺蟲乙酯則表現為較強基質增強效應，其基質效應在150.7%～178.8%，這可能與芒果中糖及維生素的含量高有關，也可能與芒果含有極高的維生素A的前體胡蘿卜素成分有關[25]。菠蘿基質中氯蟲苯甲酰胺在低濃度和中濃度均表現為無基質效應，而香蕉基質中氯蟲苯甲酰胺在低濃度和中濃度表現為中等基質效應，這可能與2種基質的含水量有關[26]。每100 g菠蘿中含水87.1 g，每100 g香蕉含水60 g，基質含水量的增加導致基質中共萃物濃度的降低或是影響其基質效應的因素，因此菠蘿含水量高于香蕉時，其基質效應也弱于香蕉，這表明基質效應的強弱與水果種類有關。熱帶水果所含的蛋白質、脂肪、維生素等各種營養物質都會增強基質效應，因此在樣品前處理過程中應優化前處理方法，提高凈化效率以減少樣品中基質組分的含量。同時在測定結果可靠的前提下，可通過稀釋樣品來降低基質中的共萃物濃度進而減小基質效應。

3.3? 農藥種類對基質效應的影響

根據本研究結果可知，同一基質同一濃度時不同農藥的基質效應差異較大。當基質相同，濃度為0.01 μg/mL時，除戊唑醇表現為基質抑制效應外，其余農藥均呈基質增強效應，其中螺蟲乙酯最高、嘧菌酯和氯蟲苯甲酰胺次之、噻唑磷最低，這可能與農藥的結構性質有關。戊唑醇為三唑類農藥，結構主鏈上含有羥基（酮基）、取代苯基和1，2，4-三唑基團[27]。螺蟲乙酯作為螺環季酮酸類化合物[28]，可能因其具有獨特的螺環結構而受基質效應的影響顯著高于其他類型的農藥，其影響機理還有待進一步研究。戊唑醇在同一基質時都呈現低濃度基質抑制，高濃度基質增強，而其余農藥也在同一基質的不同濃度呈現不同的基質效應。農藥濃度不同時基質相對目標化合物的濃度不同，離子化時爭奪離子的能力就不同，因此產生基質效應的程度也不同，這表明基質效應的強弱與農藥濃度有關。在日常檢測工作中，針對基質效應較強的農藥，建議采用基質匹配標準品進行定量檢測，以保證檢測結果的準確性。本研究為熱帶水果中農藥的定量、定性分析提供了依據。

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責任編輯：崔麗虹