基質效應對測定農產品中農藥殘留影響的研究進展

譚潔，韋卓才，梁善范，蘇穎，黃麗，范云燕

南寧市疾病預防控制中心（南寧 530023）

隨著全球氣溫變暖，農作物受蟲、菌殘害越來越嚴重，農藥使用量增多，農藥殘留成了全球關注問題。農藥殘留檢測是農產品質量安全監管的重要手段，其分析結果的準確性和可靠性是農產品質量安全的重要保障。然而在檢測過程中，基質效應的存在往往使分析值偏離真值，嚴重影響檢測結果的準確性和可靠性，因此減少或消除基質效應成為農藥殘留檢測不可或缺的一部分。

1 基質效應的概念

歐盟農殘分析質量控制規程中對基質效應的定義為樣品中的一種或幾種非待測組分對待測物濃度或質量測定準確度的影響[1-2]。基質效應概念最早由Erney等[3]提出，在使用氣相色譜檢測牛奶和乳脂中的有機磷農藥時，發現農藥的色譜信號受基質的影響，基質能夠保護農藥避免在高溫進樣口被吸附或分解，使得更多農藥進入色譜柱，造成農藥的回收率大于100%。

2 基質效應形成機制

基質效應是影響農藥殘留檢測結果準確性和重復性的重要因素。氣相色譜串聯三重四極桿質譜法（GC-MS/MS）和液相色譜串聯三重四極桿質譜法（LC-MS/MS）是當前應用最廣、實用性最強的兩種農藥殘留檢測方法[4-6]。由于GC-MS/MS和LC-MS/MS檢測分析原理不同，基質在兩者上產生的效應亦不同，在GC-MS/MS中多表現為基質增強效應，LC-MS/MS中趨于基質減弱效應[7]。

在GC-MS/MS中，基質中的不揮發成分（如糖類、多肽類、脂肪類等）容易在進樣口襯管活性位點富集，它們會與農藥競爭進樣口襯管的活性位點，致使襯管對農藥吸附的減少，也降低農藥因在高溫進樣口駐留時間過長導致的分解，和沒有基質的純溶劑進樣相比這使得更多農藥進入檢測器，最終導致分析信號增強，產生基質誘導的增強效應。而基質誘導的減弱效應，是由于不揮發成分在進樣口累積可能形成新的活性位點，吸附共提的農藥，使檢測信號減弱[8]。

在LC-MS/MS中，基質效應影響主要發生在離子化過程，基質中的某些成分會與農藥競爭離子化過程，使得農藥的電離數量減少，產生離子抑制效應。另一種可能是基質中的某些成分與農藥形成離子對，導致檢測信號增強，產生離子增強效應[9]。

3 基質效應減少或消除方法

影響基質效應的主要因素有樣品類型和濃度，農藥的性質、結構和種類，以及檢測儀器類型和色譜條件等[10]，其解決方法主要有如下。

3.1 基質凈化法[11-12]

樣品在檢測前都需經凈化處理，目的就是為了除去基質雜質，避免干擾目標物的分析，以及保護儀器受污、受損。基質的凈化效果越好，除去與目標物共提的雜質越多，目標物受基質效應影響的程度就越小。最為常用的凈化方法有固相萃取（SPE）和QuEChERS法。與QuEChERS法相比，SPE凈化法效果較為理想，但是處理過程復雜，耗時長，不適合大批樣品的快速檢測，而且往往會折損部分目標物的回收率。QuEChERS法以不同比例凈化料凈化不同種類樣品，以獲得相對干凈的待測液，過程簡單，用時少，是目前檢測分析大批量、多樣性樣品農藥殘留的首選方法。但這兩種方法也都存在基質效應問題，且QuEChERS法較SPE法嚴重。

3.2 直接稀釋法

直接稀釋法是一種有效的基質消除法，通過有機溶劑稀釋樣品基質萃取液的濃度，即減少待測溶液中雜質含量，達到消除基質對農藥殘留檢測的影響。Ferrer等[13]研究發現，當樣品基質被稀釋15倍時，65%農藥幾乎可以忽略基質效應的影響，但仍有35%農藥受基質效應的影響，不能完全實現“一般化”。在實際樣品檢測過程中，稀釋干擾物濃度的同時也折損分析目標物含量，無疑給儀器靈敏度帶來更高的挑戰。

3.3 加入內標物或同位素內標物法[14]

加入內標物或同位素內標物參與前處理過程可以有效補償目標農藥的折損，還可以有效地消除因進樣不充分或儀器響應不穩定造成的結果差異，同時一定程度上可以減少基質效應對測定結果的影響，所以深受青睞。但實際上內標物本身也會在一定程度上受基質效應的影響，且其價格昂貴、市場供應不足等，限制了它的使用[15]。

3.4 加入分析保護劑法[16]

研究發現，在使用GC檢測農藥殘留時，分析保護劑L-古洛糖酸-g-內酯（AP）和山梨醇（SLC）能夠有效地與目標物競爭GC內部系統的活性位點，從而降低目標物的吸附或分解[17]。試驗證明，保護劑可以有效改善敏感農藥的響應、峰形和方法的穩定性。然而Zhao等[18]發現，在菠菜基質中，分析保護劑的添加對某些農藥的分析也失去作用，所以使用分析保護劑也并不是通用的解決方法。

3.5 基質匹配標準溶液校正法[19]

基質匹配標準溶液校正法是當今國際上公認一種有效補償基質增強效應和基質減弱效應的方法。Pano-Farias等[20]在使用QuEChERS法處理木瓜和鱷梨樣品，評估克百威、甲基對硫磷等農藥的基質效應時發現，克百威和甲基對硫磷有很強的基質增強效應，通過基質匹配校準曲線，得到回收率在69.7%～100.1%之間，效果理想。但是在實際檢測工作中，往往需要對大批種類繁多的樣品進行數十種甚至數百種農藥殘留分析測定，使用基質匹配標準溶液校正法定量，無疑會大幅增加工作量，且考慮到獲取不含目標分析物的空白樣品的難度，使得這種方法變得不切實際[11]。Martínez等[21]提出，可使用黃瓜基質作為蔬菜類樣品的代表，西瓜基質作為水果類樣品代表，配制基質標曲，但是這種方法也只是從局部試驗結論給出的建議，仍需更多試驗數據去論證。

3.6 優化儀器條件

在農藥殘留檢測過程中，選擇不同的分析儀器或色譜條件也會產生不同的基質效應。Stahnke等[22]的研究發現，在選用液相色譜串聯質譜（LC-MS/MS）測定時，ESI源比PCI源更加容易受到基質效應的影響。同時改變色譜條件，適當地延長待測組分的分析時間，有利于消減測定過程中基質效應的影響。在GC檢測過程中，不同的進樣模式也會導致不同的基質效應，特別對敏感型農藥的影響差異巨大，同時襯管、色譜柱等的污染程度同樣會對基質效應產生影響，因此儀器的維護保養也很重要[23]。

綜上所述，目前降低基質效應的方法各有利弊，在有效和便捷，準確和經濟方面不能兼顧，建立一套準確、簡單、快速、經濟的農藥殘留定性定量分析方法勢在必行。

4 農產品中農藥殘留檢測發展趨勢

在應用方面，因為GC-MS使用的是EI源，可以獲得更多的質譜信息，進行譜庫檢索，定性比LC-MS強，且GC-MS使用氣體作為流動相，比使用甲醇、乙腈等毒性有機溶劑為流動相的LC-MS更環保。眾多農藥殘留的檢測方法是建立在GC-MS/MS基礎上，如GB 23200.113—2018《食品安全國家標準 植物源性食品中208種農藥及其代謝物殘留量的測定 氣相色譜-質譜用法》[24]、SN/T 0654—2019《出口水果中克菌丹殘留量的檢測 氣相色譜法和氣相色譜-質譜/質譜法》[25]。因此，GC-MS/MS在農藥殘留檢測方面的應用占據著主導地位。

近年來，QuEChERS法以快速、簡易、有效、試劑消耗少、對環境友好等特點成為國際上最新發展起來的一種用于農藥殘留檢測的快速樣品前處理凈化技術[26-27]。在GB 23200.113—2018《食品安全國家標準植物源性食品中208種農藥及其代謝物殘留量的測定氣相色譜-質譜用法》中，QuEChERS前處理凈化技術被首次引入。在基質效應問題上，基質匹配標準溶液校正法是當前兼顧經濟、可行性和高準確性的一種解決方法。因此，采用QuEChERS樣品前處理技術，結合基質匹配標準溶液校正法定量，建立檢測農產品中農藥殘留的GC-MS/MS法是當前的研究趨勢。

5 存在問題

5.1 基于QuEChERS樣品前處理技術上的基質效應研究

QuEChERS技術是當前農藥殘留檢測趨向選擇的前處理方法，但其依然存在凈化效果不佳等問題。Ma?tovská等[28]在研究消除食品基質對農藥檢測影響的方法時，用QuEChERS法處理果蔬樣品，發現大部分農藥仍有很強的基質增強效應。作為新興的一種前處理進化技術，QuEChERS法在基質效應消除方面的應用研究相對缺乏。

5.2 使用基質匹配標準溶液校正法解決基質效應問題

基質匹配標準溶液校正法可以有效解決基質效應問題，保障分析結果的準確性，但在實際檢測工作中，需要尋找空白樣品基質，工作量大。李紅艷[29]推薦，以菠菜作為綠葉菜類的代表性基質；以黃瓜作為瓜類的代表性基質，以辣椒作為茄果類的代表性基質，配制基質標曲，但是這種方法也只是從局部試驗結論給出的建議，仍需更多試驗數據去論證。

6 結語與展望

基質效應是農產品中農藥檢測過程中必須解決的問題，因其影響著檢測結果的準確性和可靠性。基質凈化法、直接稀釋法、加入內標物或同位素內標物法、加入分析保護劑法、基質匹配標準溶液校正法、優化儀器條件等是減少和消除基質效應的有效方法。其中基質凈化法中的QuEChERS法因其快速、簡易等優點是目前檢測分析大批量、多樣性樣品農藥殘留檢測的首選前處理方法；基質匹配標準溶液校正法是當前兼顧經濟、可行性和高準確性的一種解決方法。但這些方法都存在一定缺陷，如QuEChERS法凈化效果不佳，基質匹配標準溶液校正法需要尋找相同種類空白樣品基質等。為加強對農產品中農藥殘留的監控，一種兼顧經濟、快速、準確、簡易的檢測方法仍迫切需要。