譚潔，韋卓才，梁善范，蘇穎，黃麗，范云燕

南寧市疾病預(yù)防控制中心（南寧 530023）

隨著全球氣溫變暖，農(nóng)作物受蟲、菌殘害越來越嚴(yán)重，農(nóng)藥使用量增多，農(nóng)藥殘留成了全球關(guān)注問題。農(nóng)藥殘留檢測(cè)是農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)管的重要手段，其分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性是農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的重要保障。然而在檢測(cè)過程中，基質(zhì)效應(yīng)的存在往往使分析值偏離真值，嚴(yán)重影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，因此減少或消除基質(zhì)效應(yīng)成為農(nóng)藥殘留檢測(cè)不可或缺的一部分。

1 基質(zhì)效應(yīng)的概念

歐盟農(nóng)殘分析質(zhì)量控制規(guī)程中對(duì)基質(zhì)效應(yīng)的定義為樣品中的一種或幾種非待測(cè)組分對(duì)待測(cè)物濃度或質(zhì)量測(cè)定準(zhǔn)確度的影響[1-2]。基質(zhì)效應(yīng)概念最早由Erney等[3]提出，在使用氣相色譜檢測(cè)牛奶和乳脂中的有機(jī)磷農(nóng)藥時(shí)，發(fā)現(xiàn)農(nóng)藥的色譜信號(hào)受基質(zhì)的影響，基質(zhì)能夠保護(hù)農(nóng)藥避免在高溫進(jìn)樣口被吸附或分解，使得更多農(nóng)藥進(jìn)入色譜柱，造成農(nóng)藥的回收率大于100%。

2 基質(zhì)效應(yīng)形成機(jī)制

基質(zhì)效應(yīng)是影響農(nóng)藥殘留檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性和重復(fù)性的重要因素。氣相色譜串聯(lián)三重四極桿質(zhì)譜法（GC-MS/MS）和液相色譜串聯(lián)三重四極桿質(zhì)譜法（LC-MS/MS）是當(dāng)前應(yīng)用最廣、實(shí)用性最強(qiáng)的兩種農(nóng)藥殘留檢測(cè)方法[4-6]。由于GC-MS/MS和LC-MS/MS檢測(cè)分析原理不同，基質(zhì)在兩者上產(chǎn)生的效應(yīng)亦不同，在GC-MS/MS中多表現(xiàn)為基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng)，LC-MS/MS中趨于基質(zhì)減弱效應(yīng)[7]。

在GC-MS/MS中，基質(zhì)中的不揮發(fā)成分（如糖類、多肽類、脂肪類等）容易在進(jìn)樣口襯管活性位點(diǎn)富集，它們會(huì)與農(nóng)藥競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)樣口襯管的活性位點(diǎn)，致使襯管對(duì)農(nóng)藥吸附的減少，也降低農(nóng)藥因在高溫進(jìn)樣口駐留時(shí)間過長(zhǎng)導(dǎo)致的分解，和沒有基質(zhì)的純?nèi)軇┻M(jìn)樣相比這使得更多農(nóng)藥進(jìn)入檢測(cè)器，最終導(dǎo)致分析信號(hào)增強(qiáng)，產(chǎn)生基質(zhì)誘導(dǎo)的增強(qiáng)效應(yīng)。而基質(zhì)誘導(dǎo)的減弱效應(yīng)，是由于不揮發(fā)成分在進(jìn)樣口累積可能形成新的活性位點(diǎn)，吸附共提的農(nóng)藥，使檢測(cè)信號(hào)減弱[8]。

在LC-MS/MS中，基質(zhì)效應(yīng)影響主要發(fā)生在離子化過程，基質(zhì)中的某些成分會(huì)與農(nóng)藥競(jìng)爭(zhēng)離子化過程，使得農(nóng)藥的電離數(shù)量減少，產(chǎn)生離子抑制效應(yīng)。另一種可能是基質(zhì)中的某些成分與農(nóng)藥形成離子對(duì)，導(dǎo)致檢測(cè)信號(hào)增強(qiáng)，產(chǎn)生離子增強(qiáng)效應(yīng)[9]。

3 基質(zhì)效應(yīng)減少或消除方法

影響基質(zhì)效應(yīng)的主要因素有樣品類型和濃度，農(nóng)藥的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和種類，以及檢測(cè)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(zhì)凈化法[11-12]

樣品在檢測(cè)前都需經(jīng)凈化處理，目的就是為了除去基質(zhì)雜質(zhì)，避免干擾目標(biāo)物的分析，以及保護(hù)儀器受污、受損?；|(zhì)的凈化效果越好，除去與目標(biāo)物共提的雜質(zhì)越多，目標(biāo)物受基質(zhì)效應(yīng)影響的程度就越小。最為常用的凈化方法有固相萃?。⊿PE）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(fù)雜，耗時(shí)長(zhǎng)，不適合大批樣品的快速檢測(cè)，而且往往會(huì)折損部分目標(biāo)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(duì)干凈的待測(cè)液，過程簡(jiǎn)單，用時(shí)少，是目前檢測(cè)分析大批量、多樣性樣品農(nóng)藥殘留的首選方法。但這兩種方法也都存在基質(zhì)效應(yīng)問題，且QuEChERS法較SPE法嚴(yán)重。

3.2 直接稀釋法

直接稀釋法是一種有效的基質(zhì)消除法，通過有機(jī)溶劑稀釋樣品基質(zhì)萃取液的濃度，即減少待測(cè)溶液中雜質(zhì)含量，達(dá)到消除基質(zhì)對(duì)農(nóng)藥殘留檢測(cè)的影響。Ferrer等[13]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)樣品基質(zhì)被稀釋15倍時(shí)，65%農(nóng)藥幾乎可以忽略基質(zhì)效應(yīng)的影響，但仍有35%農(nóng)藥受基質(zhì)效應(yīng)的影響，不能完全實(shí)現(xiàn)“一般化”。在實(shí)際樣品檢測(cè)過程中，稀釋干擾物濃度的同時(shí)也折損分析目標(biāo)物含量，無疑給儀器靈敏度帶來更高的挑戰(zhàn)。

3.3 加入內(nèi)標(biāo)物或同位素內(nèi)標(biāo)物法[14]

加入內(nèi)標(biāo)物或同位素內(nèi)標(biāo)物參與前處理過程可以有效補(bǔ)償目標(biāo)農(nóng)藥的折損，還可以有效地消除因進(jìn)樣不充分或儀器響應(yīng)不穩(wěn)定造成的結(jié)果差異，同時(shí)一定程度上可以減少基質(zhì)效應(yīng)對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響，所以深受青睞。但實(shí)際上內(nèi)標(biāo)物本身也會(huì)在一定程度上受基質(zhì)效應(yīng)的影響，且其價(jià)格昂貴、市場(chǎng)供應(yīng)不足等，限制了它的使用[15]。

3.4 加入分析保護(hù)劑法[16]

研究發(fā)現(xiàn)，在使用GC檢測(cè)農(nóng)藥殘留時(shí)，分析保護(hù)劑L-古洛糖酸-g-內(nèi)酯（AP）和山梨醇（SLC）能夠有效地與目標(biāo)物競(jìng)爭(zhēng)GC內(nèi)部系統(tǒng)的活性位點(diǎn)，從而降低目標(biāo)物的吸附或分解[17]。試驗(yàn)證明，保護(hù)劑可以有效改善敏感農(nóng)藥的響應(yīng)、峰形和方法的穩(wěn)定性。然而Zhao等[18]發(fā)現(xiàn)，在菠菜基質(zhì)中，分析保護(hù)劑的添加對(duì)某些農(nóng)藥的分析也失去作用，所以使用分析保護(hù)劑也并不是通用的解決方法。

3.5 基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液校正法[19]

基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液校正法是當(dāng)今國(guó)際上公認(rèn)一種有效補(bǔ)償基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng)和基質(zhì)減弱效應(yīng)的方法。Pano-Farias等[20]在使用QuEChERS法處理木瓜和鱷梨樣品，評(píng)估克百威、甲基對(duì)硫磷等農(nóng)藥的基質(zhì)效應(yīng)時(shí)發(fā)現(xiàn)，克百威和甲基對(duì)硫磷有很強(qiáng)的基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng)，通過基質(zhì)匹配校準(zhǔn)曲線，得到回收率在69.7%～100.1%之間，效果理想。但是在實(shí)際檢測(cè)工作中，往往需要對(duì)大批種類繁多的樣品進(jìn)行數(shù)十種甚至數(shù)百種農(nóng)藥殘留分析測(cè)定，使用基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液校正法定量，無疑會(huì)大幅增加工作量，且考慮到獲取不含目標(biāo)分析物的空白樣品的難度，使得這種方法變得不切實(shí)際[11]。Martínez等[21]提出，可使用黃瓜基質(zhì)作為蔬菜類樣品的代表，西瓜基質(zhì)作為水果類樣品代表，配制基質(zhì)標(biāo)曲，但是這種方法也只是從局部試驗(yàn)結(jié)論給出的建議，仍需更多試驗(yàn)數(shù)據(jù)去論證。

3.6 優(yōu)化儀器條件

在農(nóng)藥殘留檢測(cè)過程中，選擇不同的分析儀器或色譜條件也會(huì)產(chǎn)生不同的基質(zhì)效應(yīng)。Stahnke等[22]的研究發(fā)現(xiàn)，在選用液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜（LC-MS/MS）測(cè)定時(shí)，ESI源比PCI源更加容易受到基質(zhì)效應(yīng)的影響。同時(shí)改變色譜條件，適當(dāng)?shù)匮娱L(zhǎng)待測(cè)組分的分析時(shí)間，有利于消減測(cè)定過程中基質(zhì)效應(yīng)的影響。在GC檢測(cè)過程中，不同的進(jìn)樣模式也會(huì)導(dǎo)致不同的基質(zhì)效應(yīng)，特別對(duì)敏感型農(nóng)藥的影響差異巨大，同時(shí)襯管、色譜柱等的污染程度同樣會(huì)對(duì)基質(zhì)效應(yīng)產(chǎn)生影響，因此儀器的維護(hù)保養(yǎng)也很重要[23]。

綜上所述，目前降低基質(zhì)效應(yīng)的方法各有利弊，在有效和便捷，準(zhǔn)確和經(jīng)濟(jì)方面不能兼顧，建立一套準(zhǔn)確、簡(jiǎn)單、快速、經(jīng)濟(jì)的農(nóng)藥殘留定性定量分析方法勢(shì)在必行。

4 農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留檢測(cè)發(fā)展趨勢(shì)

在應(yīng)用方面，因?yàn)镚C-MS使用的是EI源，可以獲得更多的質(zhì)譜信息，進(jìn)行譜庫(kù)檢索，定性比LC-MS強(qiáng)，且GC-MS使用氣體作為流動(dòng)相，比使用甲醇、乙腈等毒性有機(jī)溶劑為流動(dòng)相的LC-MS更環(huán)保。眾多農(nóng)藥殘留的檢測(cè)方法是建立在GC-MS/MS基礎(chǔ)上，如GB 23200.113—2018《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 植物源性食品中208種農(nóng)藥及其代謝物殘留量的測(cè)定 氣相色譜-質(zhì)譜用法》[24]、SN/T 0654—2019《出口水果中克菌丹殘留量的檢測(cè) 氣相色譜法和氣相色譜-質(zhì)譜/質(zhì)譜法》[25]。因此，GC-MS/MS在農(nóng)藥殘留檢測(cè)方面的應(yīng)用占據(jù)著主導(dǎo)地位。

近年來，QuEChERS法以快速、簡(jiǎn)易、有效、試劑消耗少、對(duì)環(huán)境友好等特點(diǎn)成為國(guó)際上最新發(fā)展起來的一種用于農(nóng)藥殘留檢測(cè)的快速樣品前處理凈化技術(shù)[26-27]。在GB 23200.113—2018《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)植物源性食品中208種農(nóng)藥及其代謝物殘留量的測(cè)定氣相色譜-質(zhì)譜用法》中，QuEChERS前處理凈化技術(shù)被首次引入。在基質(zhì)效應(yīng)問題上，基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液校正法是當(dāng)前兼顧經(jīng)濟(jì)、可行性和高準(zhǔn)確性的一種解決方法。因此，采用QuEChERS樣品前處理技術(shù)，結(jié)合基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液校正法定量，建立檢測(cè)農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留的GC-MS/MS法是當(dāng)前的研究趨勢(shì)。

5 存在問題

5.1 基于QuEChERS樣品前處理技術(shù)上的基質(zhì)效應(yīng)研究

QuEChERS技術(shù)是當(dāng)前農(nóng)藥殘留檢測(cè)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(zhì)對(duì)農(nóng)藥檢測(cè)影響的方法時(shí)，用QuEChERS法處理果蔬樣品，發(fā)現(xiàn)大部分農(nóng)藥仍有很強(qiáng)的基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng)。作為新興的一種前處理進(jìn)化技術(shù)，QuEChERS法在基質(zhì)效應(yīng)消除方面的應(yīng)用研究相對(duì)缺乏。

5.2 使用基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液校正法解決基質(zhì)效應(yīng)問題

基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液校正法可以有效解決基質(zhì)效應(yīng)問題，保障分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，但在實(shí)際檢測(cè)工作中，需要尋找空白樣品基質(zhì)，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(zhì)；以黃瓜作為瓜類的代表性基質(zhì)，以辣椒作為茄果類的代表性基質(zhì)，配制基質(zhì)標(biāo)曲，但是這種方法也只是從局部試驗(yàn)結(jié)論給出的建議，仍需更多試驗(yàn)數(shù)據(jù)去論證。

6 結(jié)語與展望

基質(zhì)效應(yīng)是農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥檢測(cè)過程中必須解決的問題，因其影響著檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性?；|(zhì)凈化法、直接稀釋法、加入內(nèi)標(biāo)物或同位素內(nèi)標(biāo)物法、加入分析保護(hù)劑法、基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液校正法、優(yōu)化儀器條件等是減少和消除基質(zhì)效應(yīng)的有效方法。其中基質(zhì)凈化法中的QuEChERS法因其快速、簡(jiǎn)易等優(yōu)點(diǎn)是目前檢測(cè)分析大批量、多樣性樣品農(nóng)藥殘留檢測(cè)的首選前處理方法；基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液校正法是當(dāng)前兼顧經(jīng)濟(jì)、可行性和高準(zhǔn)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(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液校正法需要尋找相同種類空白樣品基質(zhì)等。為加強(qiáng)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留的監(jiān)控，一種兼顧經(jīng)濟(jì)、快速、準(zhǔn)確、簡(jiǎn)易的檢測(cè)方法仍迫切需要。