蔬菜農藥殘留分析中基質效應的研究

郭萍 陳美珠 謝愷 薛生輝

化學農藥在蔬菜上的殘留會危害人類健康，因此農藥殘留檢測成為確保農作物質量安全的關鍵步驟。采用液相色譜串聯質譜法檢測蔬菜中的農藥殘留具有高敏感度和抗干擾能力，能夠有效檢測出農藥殘留。基質效應是指在檢測過程中，基質中的物質會影響目標化合物的電離效率和傳輸效率，從而影響檢測結果的準確性。在蔬菜中，基質效應主要表現為基質減弱，即目標化合物在基質中的響應比在溶劑中的響應低。基質效應嚴重時，會導致檢測結果出現較大誤差，無法準確評估蔬菜中的農藥殘留水平。為解決基質效應對農藥殘留檢測的影響，可以使用基質標準曲線進行定量測定。基質標準曲線是在檢測過程中，將基質和標準品一起進行檢測，得到標準曲線。通過比較基質和溶劑的標準曲線的傾角，可以衡量出基質的影響力。在基質效應相當顯著的情況下，能夠采取基質標準曲線來實施精確的數值分析，從而降低其對實驗結果的干擾[1]。

1 資料與方法

1.1 材料與試劑

實驗用到韭菜、芹菜、茄子、辣椒、黃瓜和豇豆等陰性樣本，這些樣本都經過農藥殘留的檢測。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水硫酸鎂等分析純試劑，還有滿足GB/T 6682—2008 標準的超純水。7 種純度＞96% 農藥標準品；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驗科技股份有限公司生產的粒度在40 ～63 μm、120 ～400 μm 范圍內的吸附劑。

1.2 方法

1.2.1 主要設備和儀器

在實驗中，使用美國Waters 公司提供的UPLC H—CLASS PLUS/XEVO TQD 聯用儀，JJ523BC 型號的電子天平，H1750R 型號的醫用離心機及MS200 多管渦旋混勻儀。設備和儀器在實驗中發揮重要作用，保證實驗的順利進行和結果的準確性。

1.2.2 實驗方法

1.2.2.1 標準溶液配制 為準確測定樣品中農藥殘留量，需要先制備7 種不同的標準儲備溶液，并將混合在一起，以便進行定量分析。

從各類農藥中提取5 g，并把它們裝進50 mL 的容器里；使用甲醇來調整到指定的濃度，制備出濃度為100 mg/L 的7 種農藥標準儲存溶液。為了確保這些溶液的穩定性，必須在遮光和冷藏的條件下進行儲存。

從7 種不同的農藥的標準儲備溶液中提取500 mL，并把它們放進50 mL 的瓶子里；倒入一些甲醇，使之達到預設的容積，并進行充分的攪動以便使其均勻分布，制成濃度高達1 000 ng/L 的混合型標準儲備溶液。另外，為了保證這種溶液的穩定，必須在遮陽并且不易受到冰凍的環境下進行儲藏。

1.2.2.2 空白基質的制備 根據《GB 23200.121—2021《植物源性食品中331 種農藥及其代謝物殘留量的測定液相色譜一質譜聯用法》的規定[2]，制備6 種常見蔬菜的空白樣品，以便進行檢測和分析。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藥的情況下生長[3]。

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

再次，稱取一定量的蔬菜粉末，按照標準要求加入適量的甲醇和水，充分混合均勻并進行過濾。

最后，將濾液進行蒸發濃縮，去除甲醇，得到蔬菜的空白基質。空白基質可以用于后續的農藥添加實驗和實際樣品的提取。

在制備空白基質的過程中，注意選擇合適的蔬菜種類和處理方法，確保基質中不含有任何可能干擾實驗的雜質。同時，還需注意遵循標準要求，以保證實驗結果的準確性和可靠性。

1.2.2.3 液相色譜條件 在液相色譜實驗中，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定性，適合于分析復雜樣品。

流動相由甲酸水溶液（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定性，能夠保證實驗的順利進行[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。使用這個階段性的提取技術可以保證在比較短的周期內，成功地把全部元素提取出來。

流速為0.4 mL/min，這個流速相對較低，可以增加組分在色譜柱內的停留時間，改善分離效果。

柱溫設置為40 ℃，這個溫度能夠保證色譜柱的穩定性和實驗的準確性。

進樣量為5 μL，這個進樣量相對較小，可以減少對色譜柱的污染，同時改善樣品的分離效果[5]。

1.3 質譜條件

實驗中使用電噴霧離子源（electrospray ionization），同時運行了正離子掃描方法。另一方面，本研究選擇了多反應監測方法，并對相關的參數進行了優化。這涵蓋了定性、定量、沖擊力以及錐形電流，見表1。根據表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鍵參數。參數的設置能夠保證在實驗過程中，化合物能夠被有效地電離、分離，并最終被檢測器檢測到。

表1 質譜參數

1.4 實驗設計

本研究參照2022 年食品安全監督抽檢實施細則的要求，選取市場消費量較大的韭菜、芹菜、茄子、辣椒、黃瓜、豇豆6 種蔬菜作為試驗樣品。評估啶蟲脒、多菌靈、辛硫磷、噻蟲嗪、氯唑磷、甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽、噠螨靈7 種常用農藥的基質效應。表2 列出6 種蔬菜對應的分析農藥名稱。根據2022 年的食品安全監管抽查規定，挑選了在市場上銷售量較高的韭菜、芹菜、茄子、辣椒、黃瓜和豇豆進行了試驗。對啶蟲脒、多菌靈、辛硫磷、噻蟲嗪、氯唑磷、甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽、噠螨靈普遍存在的農藥在土壤中的效果進行了測試[6]。表2 列出了6 種不同的蔬菜與相關的分析農藥。

表2 6 種蔬菜對應分析的農藥名稱

按照1.2.2.1 節的指示，需要從混合標準儲備溶液中精確地提取一部分，然后將它們稀釋到50 的質量濃度，這樣就能夠畫出標準曲線[7]。此外，可以使用甲醇來配制溶劑標曲，以達到最佳的效果。通過對6 種蔬菜的空白基質進行提取和凈化，可以將其稀釋至0 ～100 ng/L。經過3 次反復試驗，把質量濃度設定為橫軸，試驗得到的平均峰值設定為縱軸，然后畫出了基礎材料與溶液的標準曲線，這樣可以更有效地理解物質的特性。

通過對比分析基質與溶劑的線性方程斜率，可以有效地評估出之間的相互影響。計算公式如下：ME ＝（空白基質標曲斜率- 溶劑標曲斜率）/ 溶劑標曲斜率×100%。依據ME 的正負值來評估基質效應是否增強或減弱[8]。

2 結果

2.1 韭菜中農藥殘留的基質效應

在農藥殘留分析中，基質效應是一個重要的問題，是指樣品基質對農藥殘留測定的干擾。韭菜基質成分復雜，可能會對農藥的測定產生影響[9]。為評估韭菜中3 種農藥的基質效應，進行以下實驗和數據分析，見表3。

表3 農藥在韭菜基質中的基質效應

首先，建立3 種農藥的溶劑標準曲線。然后，使用相同的分析方法，建立農藥在韭菜基質中的基質標準曲線。通過比較兩種標準曲線的線性方程，可以得到基質效應的百分比。實驗結果表明，啶蟲脒在韭菜中的基質效應并不明顯，其基質效應為-3.42%，屬于弱基質效應。多菌靈的基質效應為中等程度，基質效應為-37.05%。而辛硫磷在韭菜中的基質效應最為顯著，基質效應達到-55.10%。

2.2 芹菜中農藥殘留的基質效應

根據表4 的數據，芹菜中3 種農藥的基質效應均表現出明顯的減弱效果，啶蟲脒的基質影響并不顯著，是一種相對較輕微的影響。芹菜中的辛硫磷和噻蟲嗪表現出了中等程度的基質效應[10]。

表4 芹菜基質內的農藥效果

2.3 農藥在茄子內的殘余對其基質的影響

表5顯示了茄子中3種農藥的基質效應。實驗結果表明，噻蟲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。按照基質效應的相應區域，茄子中的噻蟲嗪、氯唑磷以及甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽均被歸類為弱基質效應[11]，因此不需要采取補償措施。

表5 茄子基質內的農藥作用

2.4 辣椒中農藥殘留的基質效應

辣椒中3 種農藥的基質效應均明顯減弱，啶蟲脒的基質效應則相對較弱，這種情況下它的影響力相對較小。在辣椒中，噻蟲嗪與甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽的作用表現為一種中等的基質效果，見表6。

表6 辣椒基質內的農藥作用

2.5 農藥在黃瓜中的殘余對其基質的影響

表7 對3 種農藥在黃瓜中的基質效應進行了深入的分析。實驗數據揭示，噻蟲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。通過實驗觀察到，在黃瓜種植區，噻蟲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明顯減少明顯。噠螨靈的作用屬于中等級別的基質提升。

2.6 豇豆中農藥殘余的土壤影響

表8 顯示了豇豆中4 種農藥的基質效應。啶蟲脒、氯唑磷和甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽對豇豆的作用不大，然而噻蟲嗪卻能顯著增強豇豆的抵抗疾病的能力[12]。啶蟲脒和氯唑磷的作用程度在中等水平，但噻蟲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重的基質減弱效應。

表8 豇豆基質內的農藥作用

從表3 ～表8 的數據顯示，噠螨靈、甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽以及噻蟲嗪都對黃瓜、茄子以及豇豆的基質有著明顯地提升作用。

啶蟲脒對韭菜、辣椒以及芹菜的影響相對較小，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，啶蟲脒的基因作用呈現出一定的衰退，其基因作用的測量值是-26.49%。

在對黃瓜和茄子進行的試驗里，甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽的基質效應表現得相對較弱，具體的基質效應值為-13.88%，同時也有2.22%。雖然如此，對于辣椒和豇豆而言，甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽的基質效應非常明顯，它們的影響程度分別為-33.08%和-53.76%，這展示出它們的強烈的基質效應。

噻蟲嗪對辣椒和芹菜的影響在一定程度上體現了基質削弱效應。然而，辛硫磷對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削弱效應。

3 結語

液相色譜—質譜聯用法的檢測結果揭示，各種蔬菜基質上的農藥殘留具有不同的影響力，這些影響力可能會降低，也可能會升高。例如，啶蟲脒對豇豆的影響力相對較小，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%。噻蟲嗪在辣椒和芹菜中的作用有所減弱，但辛硫磷對韭菜和芹菜的效果卻為-55.10%和-48.32%，這些結果都證實了它們在基質上的顯著減弱效果。