商魯寧

摘要做好農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留檢測(cè)工作是保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)管的重要環(huán)節(jié)，而基質(zhì)效應(yīng)是影響農(nóng)藥殘留分析定量準(zhǔn)確度的關(guān)鍵因素之一。對(duì)基質(zhì)效應(yīng)的概念及產(chǎn)生的原因進(jìn)行了闡述，并重點(diǎn)分析了基質(zhì)匹配法、基質(zhì)凈化法、同位素內(nèi)標(biāo)法等基質(zhì)效應(yīng)補(bǔ)償措施，以期為農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留檢測(cè)工作提供參考。

關(guān)鍵詞農(nóng)藥殘留；基質(zhì)效應(yīng)；基質(zhì)補(bǔ)償；分析保護(hù)劑

中圖分類(lèi)號(hào)TS207.5+3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2017）12-0073-03

AbstractThe detection of pesticide residues in agricultural products is an important link to ensure the quality and safety of agricultural products， matrix effect is one of the key factors affecting the quantitative accuracy of pesticide residue analysis.In this paper， the concept of matrix effect and its causes were described， the compensation methods of matrix effects， such as matrix matching method， matrix purification method and isotope internal standard method， were analyzed， in order to provide reference for the detection of pesticide residues in agricultural products.

Key wordsPesticide residue；Matrix effect；Matrix compensation；Analytical protective agent

提高農(nóng)藥殘留檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度，是保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)管的重要依據(jù)。近年來(lái)，基質(zhì)效應(yīng)對(duì)農(nóng)殘檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確度的影響受到學(xué)者們的高度重視，對(duì)基質(zhì)效應(yīng)進(jìn)行評(píng)估已成了農(nóng)藥殘留檢測(cè)方法評(píng)價(jià)不可或缺的一部分。然而，在我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留監(jiān)測(cè)工作中，無(wú)論是標(biāo)準(zhǔn)方法還是樣品檢測(cè)報(bào)告，都很少對(duì)基質(zhì)效應(yīng)給予足夠的重視，這可能與實(shí)際檢測(cè)工作中樣品量大、樣品種類(lèi)多樣、受檢農(nóng)藥參數(shù)較多有關(guān)。因此，筆者結(jié)合其他學(xué)者的研究結(jié)果和自身的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)基質(zhì)效應(yīng)的概念、產(chǎn)生原因以及如何補(bǔ)償?shù)冗M(jìn)行了探討。

1基質(zhì)效應(yīng)的概念

美國(guó)臨床實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)（NCCLS）和國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAC）都將基質(zhì)效應(yīng)定義為“樣品中除目標(biāo)分析物以外的其他成分對(duì)待測(cè)物測(cè)定值的影響”[1]；歐盟農(nóng)殘分析質(zhì)量控制規(guī)程中對(duì)基質(zhì)效應(yīng)的定義是“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”[2]。基質(zhì)效應(yīng)雖然屬于干擾的一種形式，但是它并不等同于干擾，例如通過(guò)改變色譜條件或色譜柱類(lèi)型可以與被分析組分達(dá)到分離的干擾。

2基質(zhì)效應(yīng)產(chǎn)生的原因分析

影響基質(zhì)效應(yīng)的因素涉及農(nóng)藥種類(lèi)、農(nóng)產(chǎn)品類(lèi)型、檢測(cè)儀器原理等多個(gè)方面，因而基質(zhì)效應(yīng)對(duì)于農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確度的影響可以根據(jù)這些因素進(jìn)行分類(lèi)。

2.1農(nóng)藥的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和種類(lèi)

不同的農(nóng)藥由于自身理化性質(zhì)不同，會(huì)產(chǎn)生不同的基質(zhì)效應(yīng)。例如，對(duì)氣相色譜分析而言，一般來(lái)說(shuō)熱不穩(wěn)定性農(nóng)藥、極性農(nóng)藥，以及帶有氫鍵結(jié)合能力的羥基、氨基、咪唑基、磷酸基類(lèi)農(nóng)藥，受基質(zhì)效應(yīng)的影響較大。這些農(nóng)藥可以稱(chēng)之為基質(zhì)效應(yīng)敏感性農(nóng)藥，如甲胺磷、乙酰甲胺磷、氧樂(lè)果、百菌清等。

2.2樣品的類(lèi)型和濃度

基質(zhì)效應(yīng)的產(chǎn)生依賴(lài)于樣品的種類(lèi)和濃度。受樣品溶液中基質(zhì)的種類(lèi)、pH、濃度等因素構(gòu)成的化學(xué)環(huán)境的影響，才導(dǎo)致了同種農(nóng)藥在不同樣品基質(zhì)中表現(xiàn)出的基質(zhì)效應(yīng)和穩(wěn)定性差異。例如，溴氰菊酯2個(gè)異構(gòu)體峰的比值在不同基質(zhì)中差異顯著，溴氰菊酯異構(gòu)體2向異構(gòu)體1的轉(zhuǎn)化在酸性基質(zhì)溶液中會(huì)受到明顯的抑制[3]。Kocourek等[4]評(píng)價(jià)了農(nóng)藥在甘藍(lán)、柑橘、小麥 3種不同植物提取液中的穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)在小麥提取液中的穩(wěn)定性明顯高于其他2種。

2.3檢測(cè)儀器的類(lèi)型和色譜條件

不同的檢測(cè)儀器或者色譜條件同樣是產(chǎn)生基質(zhì)效應(yīng)的重要因素。Souverain 等[5]的研究發(fā)現(xiàn)，液質(zhì)聯(lián)用儀的ESI源比APCI源更加容易受到基質(zhì)效應(yīng)的影響。在氣相色譜或者氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜儀的檢測(cè)過(guò)程中，不同的進(jìn)樣模式對(duì)基質(zhì)效應(yīng)的影響有著巨大的差別[6]，同時(shí)襯管的惰性程度、色譜柱的污染狀況、程序升溫條件等色譜條件同樣會(huì)影響到基質(zhì)效應(yīng)，因而做好儀器維護(hù)顯得尤為重要。

3基質(zhì)效應(yīng)的補(bǔ)償

考慮到基質(zhì)效應(yīng)可能會(huì)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生的較大影響，因此在日常檢測(cè)過(guò)程中，必須采用一些必要的手段來(lái)補(bǔ)償基質(zhì)效應(yīng)，從而獲得更加準(zhǔn)確的結(jié)果。目前，常用的基質(zhì)效應(yīng)補(bǔ)償方法有基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液法、基質(zhì)多次凈化、同位素內(nèi)標(biāo)法等。

3.1基質(zhì)匹配法

由于基質(zhì)效應(yīng)的產(chǎn)生依賴(lài)的是被分析樣品的基質(zhì)，因而采用基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液法是補(bǔ)償基質(zhì)效應(yīng)的最佳途徑。目前，我國(guó)絕大部分農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測(cè)中心采用的都是這種方法。然而，在實(shí)際的檢測(cè)過(guò)程中，該方法卻存在著諸多的局限性?；|(zhì)效應(yīng)與基質(zhì)類(lèi)型關(guān)系密切，歐盟指令[7]中就規(guī)定在使用外標(biāo)法的情況下，標(biāo)準(zhǔn)溶液應(yīng)當(dāng)盡可能地用于樣品溶液中組分相同的溶液來(lái)進(jìn)行配制。而日常的農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留檢測(cè)面對(duì)的是種類(lèi)繁多的樣品類(lèi)型，如果按照要求嚴(yán)格匹配每種樣品基質(zhì)將會(huì)增加大量的工作，同時(shí)考慮到獲取不含目標(biāo)農(nóng)藥樣品的難度，將會(huì)使這種方法變得不切實(shí)際。

Martínez等[8]建議將黃瓜作為蔬菜的通用基質(zhì)，將西瓜作為水果的通用基質(zhì)。美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）則建議使用胡蘿卜（代表根類(lèi)作物）、草莓（代表高含糖量作物）和萵苣（代表高葉綠素作物）作為混合通用基質(zhì)[9]。這些方法實(shí)際上是嚴(yán)格意義上的基質(zhì)匹配法的一種讓步，可以在大批量樣品的篩查過(guò)程中采用，而一旦發(fā)現(xiàn)超標(biāo)或疑似超標(biāo)樣品，則需要采用與該樣品種類(lèi)完全匹配的空白基質(zhì)進(jìn)行定量矯正。

3.2基質(zhì)凈化法

樣品基質(zhì)的凈化效果越好，消除的可能產(chǎn)生基質(zhì)效應(yīng)的共提物越多，獲得的待測(cè)溶液與溶劑制備的標(biāo)準(zhǔn)溶液類(lèi)型就越相近，檢測(cè)結(jié)果受基質(zhì)效應(yīng)影響的程度就越小，就可以采用溶劑制備標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行樣品的定量分析。在質(zhì)譜檢測(cè)設(shè)備尚未普及時(shí)，常規(guī)的農(nóng)藥殘留前處理過(guò)程一般都按照提取、凈化、濃縮、定容的步驟進(jìn)行。常用的凈化方法包括液液分配法、凝膠滲透色譜法（GPC）、固相萃?。⊿PE）等。而隨著高靈敏度、高選擇性的質(zhì)譜檢測(cè)儀器的普及，直接稀釋法和QuEChERS法已經(jīng)成為各級(jí)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測(cè)中心常用的樣品制備技術(shù)。

盡管采用直接稀釋法或QuEChERS法進(jìn)行樣品處理能夠顯著提高樣品處理效率，但是這些方法的凈化效果卻相對(duì)較差，基質(zhì)效應(yīng)也更加嚴(yán)重。而GB/T 20769—2008[10]，GB/T 19648—2006[11]中采用的凈化方法是SPE凈化方法，對(duì)于樣品的凈化效果較為理想，因此受基質(zhì)效應(yīng)的影響較小。然而，這2種方法的前處理過(guò)程較為復(fù)雜，并不太適合大批量樣品快速篩查。到目前為止，還沒(méi)有任何一種前處理方法可以完全去除基質(zhì)成分，即使去除效果較好，往往也犧牲了一部分農(nóng)藥的回收率。綜合考慮后，筆者認(rèn)為，采用不同類(lèi)型的QuEChERS方法純化填料比例來(lái)應(yīng)對(duì)不同種類(lèi)的水果蔬菜樣品，以獲得相對(duì)干凈的樣品溶液，是目前應(yīng)對(duì)大批量、多樣性農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留檢測(cè)的首選方案。

3.3同位素內(nèi)標(biāo)法

通常采用的內(nèi)標(biāo)物為性質(zhì)穩(wěn)定的農(nóng)藥類(lèi)似物，如GB/T 19648—2006[11]中采用的環(huán)氧七氯，NY/T 1380—2007[12]中采用的三苯基磷酸酯（TPP）等。然而，在實(shí)際的檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，盡管這些內(nèi)標(biāo)物可以在一定程度上補(bǔ)償由于儀器響應(yīng)波動(dòng)造成的結(jié)果差異，但實(shí)際上這些內(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，因此這種農(nóng)藥類(lèi)似物內(nèi)標(biāo)法并不能很好地解決基質(zhì)效應(yīng)問(wèn)題。

然而，如果在檢測(cè)過(guò)程中，針對(duì)一些敏感性的化合物加入同位素內(nèi)標(biāo)或氘代內(nèi)標(biāo)，不僅可以消除儀器響應(yīng)對(duì)檢測(cè)結(jié)果帶來(lái)的影響，補(bǔ)償前處理過(guò)程中目標(biāo)物的損失，還可以顯著降低由于基質(zhì)效應(yīng)引起的被測(cè)物響應(yīng)值的變化。人們?cè)谶x擇這些同位素內(nèi)標(biāo)物的時(shí)候應(yīng)當(dāng)注意內(nèi)標(biāo)物應(yīng)盡可能和待測(cè)物理化性質(zhì)相似、出峰時(shí)間相近，并且不妨礙其他待測(cè)物的分析。同位素內(nèi)標(biāo)法因此也被認(rèn)為是一種十分理想的解決基質(zhì)效應(yīng)的選擇，但是它同樣存在很多的局限性，例如大多數(shù)農(nóng)藥都沒(méi)有可售的同位素內(nèi)標(biāo)物、同位素內(nèi)標(biāo)物價(jià)格昂貴等。

3.4其他補(bǔ)償方法

基質(zhì)匹配法、基質(zhì)凈化法、同位素內(nèi)標(biāo)法是目前使用較廣、效果較為理想的補(bǔ)償基質(zhì)效應(yīng)的方法。除此以外，很多學(xué)者在解決基質(zhì)效應(yīng)方面進(jìn)行了大量值得借鑒的嘗試，如改進(jìn)進(jìn)樣技術(shù)、引入分析保護(hù)劑，及采用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法等。

改進(jìn)進(jìn)樣技術(shù)主要是針對(duì)氣相色譜或氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法而言的。傳統(tǒng)的熱不分流進(jìn)樣技術(shù)，由于樣品在進(jìn)入色譜柱之前在相對(duì)高溫進(jìn)樣口停留時(shí)間較長(zhǎng)，因此每次進(jìn)樣后難揮發(fā)性基質(zhì)會(huì)富集于具有活性位點(diǎn)的玻璃襯管上，并在高溫下分解產(chǎn)生引起基質(zhì)效應(yīng)的活性或吸附性物質(zhì)，如此反復(fù)積累，從而容易產(chǎn)生基質(zhì)效應(yīng)。此后，很多儀器廠商針對(duì)這一問(wèn)題推出了改進(jìn)的進(jìn)樣技術(shù)，例如脈沖不分流技術(shù)、程序升溫氣化進(jìn)樣器（PTV）、直接樣品導(dǎo)入技術(shù)（DSI）、“臟”樣品導(dǎo)入（DMI）技術(shù)等，這些方法的共同點(diǎn)就是盡量減少難揮發(fā)性或者“臟”的基質(zhì)組分在進(jìn)樣系統(tǒng)中的殘留，從而實(shí)現(xiàn)抑制基質(zhì)效應(yīng)的目的，同時(shí)還可以降低儀器進(jìn)樣系統(tǒng)維護(hù)的頻率。

分析保護(hù)劑又稱(chēng)掩蔽劑，是一種仿效基質(zhì)保護(hù)作用的單一化合物或簡(jiǎn)單混合物[13]，它一般和被測(cè)物具有相似的揮發(fā)性，隨樣品進(jìn)入進(jìn)樣系統(tǒng)后，能迅速占據(jù)襯管上的活性位點(diǎn)，從而保護(hù)敏感農(nóng)藥免于被活性位點(diǎn)吸附，進(jìn)而抑制基質(zhì)效應(yīng)，改善色譜峰型，并提升方法的穩(wěn)定性。目前，常用的分析保護(hù)劑包括3-乙氧基-1，2-丙二醇、古洛糖酸-γ-內(nèi)酯[14]、聚乙二醇、橄欖油[15]等。

除了在前處理或檢測(cè)過(guò)程中進(jìn)行嘗試外，一些學(xué)者還嘗試了采用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法來(lái)校正由于基質(zhì)效應(yīng)造成的結(jié)果誤差[16-17]。該方法是利用純?nèi)軇?biāo)準(zhǔn)曲線校正基質(zhì)匹配校正曲線獲得校正因子，從而建立一個(gè)統(tǒng)計(jì)校正模型，這就要求系統(tǒng)環(huán)境和操作條件必須始終處于穩(wěn)定狀態(tài)。然而在實(shí)際檢測(cè)中，儀器的靈敏度會(huì)不斷變化，溶劑校準(zhǔn)曲線難以保持穩(wěn)定，這就導(dǎo)致該方法在實(shí)際應(yīng)用中的效果并不理想。

4結(jié)論

大量的研究結(jié)果表明，基質(zhì)效應(yīng)會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度產(chǎn)生重大影響，但是由于基質(zhì)效應(yīng)產(chǎn)生的原因復(fù)雜、來(lái)源多樣，因此現(xiàn)階段還很難從根本上消除基質(zhì)效應(yīng)的影響。因此，后續(xù)的研究除了要探明產(chǎn)生基質(zhì)效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理，還應(yīng)當(dāng)積極尋求更加方便、普適的補(bǔ)償措施。在現(xiàn)階段的農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留檢測(cè)工作中，分析人員在開(kāi)展農(nóng)藥殘留檢測(cè)項(xiàng)目時(shí)，必須對(duì)目標(biāo)分析物的基質(zhì)效應(yīng)進(jìn)行考察評(píng)估，并采取一定的措施來(lái)消除或補(bǔ)償基質(zhì)效應(yīng)。

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