农药残留检测中基质效应的研究

2022-11-16靳雅楠贾红霞赵旭峰

食品安全导刊 2022年28期

靳雅楠，魏昭，贾红霞，王权，赵旭峰

（衡水市综合检验检测中心，河北衡水 053000）

农药残留检测与农产品质量安全联系密切，可提供可靠的参考依据，因此提升农药残留检测结果精准度是重中之重。但在农药残留检测中，普遍存在基质效应，不可避免地影响到检测质量，加强基质效应评估成为一项重要内容。但实际上，在国内农药残留检测中，由于理念滞后、认知不足，无论是样品检测报告还是标准方法都很少关注基质效应，此类问题的出现，同检测工作强度大、样品类型多和受检农药参数多样等因素有着密切联系。鉴于此，为了提升农药残留检测水平，应正确看待基质效应的干扰影响作用，积极深化研究，推动农药残留检测方法创新优化，促进农药残留检测质量稳步提升。

1 基质效应概念和机理概述

最初提出基质效应是在1993年，强调样品中被分析物外其他组分对受检物测定值的影响，具体有基质增强和基质减弱两种效应，这些组分干扰调整检测条件即可有效避免。尽管基质效应属于干扰形式，但与干扰却有着本质不同，如可通过调整色谱柱类型或色谱条件，实现被分析组分分离干扰的目的。在农药残留气相色谱法检测中，多数目标物质均有强烈的基质增强效应，其中以有机磷类农药为主。通过溶剂中待测物和空白基质中待测物二者响应值比值评价基质效应，ME=A/B，如果ME＞1，属于基质增强效应，ME＜1，则属于基质减弱效应。不同蔬菜基质效应也不相同，会对检测结果产生干扰。对于一些含有S、P等元素的蔬菜，其味道辛辣，基质峰十分混乱，如洋葱[1]。

在农药残留检测中，主要以色谱法为主，在农药残留物质浓度检测中，不可避免受到基质效应干扰影响。如采用液相色谱-串联质谱方法进行农药残留检测，质谱检测器离子化过程中会产生基质效应，对色谱柱的影响较小。电子喷雾产生的基质效应是在喷雾液滴中非挥发性干扰物质和受检物质雾滴表面离子化过程竞争中形成。样品基质诱发受检物响应信号增强或减弱，其原因多为样品中存在大量杂质分子，使受检物和活性位点相互作用机会大大下降，待测物响应值检测结果受到干扰影响。因此，应做好待测样品制备，并将样品溶液于-18 ℃下避光保存[2]。对样品待测物响应值和流动相待测物响应值进行比较分析，如果结果差异过大，则表明存在基质效应。

2 农药残留检测中基质效应的影响因素

2.1 农药性质和结构

不同农药的性质和结构不同，产生的基质效应也不同。在农药残留检测中，气相色谱分析法适用于热不稳定性农药，有氢键结合能力的羟基、咪唑基和氨基类农药，此类农药易受到基质效应影响发生反应。以氧乐果、甲胺磷和百菌清等农药为主，属于基质效应敏感类农药。此外，部分含有多个磷氧双键的化合物，相较于含有单个磷氧双键的化合物而言，基质效应更显著。部分样品基质含水量越高，农药残留检测中的基质效应越弱，如黄瓜、白菜等，基质效应几乎可以忽略不计。芹菜、甘蓝和胡萝卜等样品，基质干扰较强，其中的难挥发物质具有易吸附特点，在检测器进样口大量富集，导致吸附受检物活性点被掩盖，出现基质效应。通常情况下，为精准检测蔬菜中各类农药残留量，多需要对样品进行前处理，主要有萃取、净化以及富集等流程[3]。

2.2 农药的浓度

即便是同等类型的农药，由于浓度不同，最终产生的基质效应强弱也不同。相关研究报道表明，待测农药浓度在4～1 000 ng·mL-1都会涉及基质效应。例如，西红柿中的基质效应会随着百菌清浓度增加而减小，在西红柿中，随着抗蚜威残留浓度的增加，基质效应会随之增加。

2.3 检测仪器类型和色谱条件

在农药残留检测中，选择的检测仪器类型和色谱条件不同，基质效应也存在差异。液质联用仪的ESI源，相较于APCI源受到基质效应的影响更大。气相色谱检测中，受到进样模式因素影响，最终的检测结果也会出现显著差异。色谱柱受到污染、衬管惰性程度和升温条件等条件变化，都会导致基质效应受到干扰影响。因此，做好检测仪器设备的维护和保养工作十分重要，有助于最大程度地减小检测偏差[4-5]。

2.4 基质化学环境

基质化学环境表现在基质类型、浓度和酸碱度等方面。基质中部分成分和残留农药可能产生化学反应，由于不同的化学环境，在同基质中同一农药产生的基质效应也不同。例如，检测蔬菜水果中有机磷类农药，前处理不到位，残留大量基质，就会出现基质效应。

3 农药残留检测中基质效应的补偿措施

基质效应对农药残留检测结果精准度影响较大，因此需在实际工作中选择合理有效的手段补偿基质效应，最大程度减少干扰影响，获取精准可靠的检测结果，为农产品质量安全提供可靠保障。

3.1 基质匹配法

受检样品基质是基质效应产生的主要来源，基于这一特性，可选择基质匹配标准溶液法实现基质效应补偿和消除。从实际情况来看，多数农产品质量安全检测工作中均是采用基质匹配法，但检测中却有一定局限性有待完善。由于基质类型和基质效应的产生有着密切联系，欧盟曾颁布规定使用外标法时，应尽可能使用与样品溶液组分相同的溶液配制标准溶液。而农药残留检测时，样品类型多样、繁杂，如果严格按照不同类型样品基质进行匹配，将大大增加工作强度，影响检测效率。且获取不含目标农药样品的难度较大，采用基质匹配法并不合理。日常检测工作中，可选择纯溶剂配制标准溶液校准定量，但并非所有化合物均在ECD上有同样的响应，蔬菜农药残留检测中ECD抗干扰能力较强。结合农药残留检测工作经验，黄瓜是蔬菜农药残留检测的通用基质，莴苣、草莓以及胡萝卜是混合通用基质。此种改进，其本质是基质匹配法对现实情况的一种妥协和让步，适合大规模样品筛查中应用，如果出现农药残留超标样品，选择样品类型相匹配的空白基质进行矫正。

3.2 基质净化法

基质净化法的原理是由于样品基质净化效果越高，消除产生基质效应的物质量越多，最终所获取的待测溶液同标准溶液质量相近，基质效应对农药残留检测结果质量影响程度降到最低。以往尚未大范围普及和推广质谱检测设备时，农药残留检测主要是通过提取、净化、浓缩和定容流程进行。常规采用的净化方法有凝胶渗透色谱法、液液分配法和固相萃取等方法。而在质谱检测设备大范围普及应用背景下，直接稀释法逐渐成为农药残留检测的主要技术之一。此种方法应用前需进行前处理，硫磺法主要适用于六六六、五氯硝基苯等物质检测，相较于硫磺法而言，SPE小柱净化法在农药残留基质效应处理中效果更强。采用直接稀释法虽可以提升样品处理效率和效果，但净化效果并不理想，存在较为严重的基质效应。而且此种方法需经过较为复杂的前处理流程，难以满足样品大规模、高效筛查。因此，目前尚未出现一种切实可行的方法完全去除基质成分，即便去除效果好，也不可避免地会导致部分农药回收率受到影响。

3.3 同位素内标法

在农药残留检测中采用同位素内标法，内标物多是性质稳定的农药类似物，检测中发现尽管内标物一定程度上可以弥补由于检测仪器误差造成的精度下降问题，但内标物自身同样会受到基质效应干扰影响，因此采用农药类似物检测方法无法有效解决基质效应问题。在检测中，部分较为敏感的化合物中加入同位素内标，一定程度上可以改善仪器响应对农药残留检测结果精准度的不良影响，对于前处理流程中目标物的损失起到补偿作用。在同位素内标物选择方面，要注意尽可能选择待测物理化性质相近的内标物，同时也不会对其他待测物分析产生干扰影响。从另一个角度来看，同位素内标法是目前解决基质效应问题的最理想的方法，但也存在相应局限性，即同位素内标物价格高，或缺少可以购买到的同位素内标物等。

3.4 其他方法

对色谱操作条件进行优化改良，可起到基质效应补偿的作用。由于热不分流进样可靠、耐用，在实验室研究中应用较为广泛，但产生基质效应的几率较高，脉冲不分流进样技术产生的机制效应更弱一些。升温汽化进样，经由进样口可以实现快速冷却或升温，农药热分解过程的不确定性大大降低，而且衬管中的农药残留停留时间也会大幅度缩减，以此来实现减弱基质效应的作用。

分析保护剂是单一化合物，具有仿效基质保护作用，同被测物挥发性相近，与样品共同加入到进样系统后，可快速占据衬管活性位点，规避活性位点吸附农药残留物质，对基质效应有极强的抑制效应，补偿效果十分理想。

从总体来看，上述的基质效应消除和补偿方法尽管一定程度上均可以起到效果，但相应也存在各自的弊端和不足。而且对于一些热不稳定、极性和具有氢键结合能力的农药，易出现基质效应，如氧乐果、甲胺磷、百菌清等。因此，需结合实际情况灵活选择不同检测方法，以更好地满足农药残留检测工作需要，提升农药残留检测水平。