蔬菜农药残留分析中基质效应的研究

郭萍 陈美珠 谢恺 薛生辉

化学农药在蔬菜上的残留会危害人类健康，因此农药残留检测成为确保农作物质量安全的关键步骤。采用液相色谱串联质谱法检测蔬菜中的农药残留具有高敏感度和抗干扰能力，能够有效检测出农药残留。基质效应是指在检测过程中，基质中的物质会影响目标化合物的电离效率和传输效率，从而影响检测结果的准确性。在蔬菜中，基质效应主要表现为基质减弱，即目标化合物在基质中的响应比在溶剂中的响应低。基质效应严重时，会导致检测结果出现较大误差，无法准确评估蔬菜中的农药残留水平。为解决基质效应对农药残留检测的影响，可以使用基质标准曲线进行定量测定。基质标准曲线是在检测过程中，将基质和标准品一起进行检测，得到标准曲线。通过比较基质和溶剂的标准曲线的倾角，可以衡量出基质的影响力。在基质效应相当显著的情况下，能够采取基质标准曲线来实施精确的数值分析，从而降低其对实验结果的干扰[1]。

1 资料与方法

1.1 材料与试剂

实验用到韭菜、芹菜、茄子、辣椒、黄瓜和豇豆等阴性样本，这些样本都经过农药残留的检测。纯色谱试剂主要有甲醇、乙腈和甲酸，此外，还包括乙酸钠、乙酸、柠檬酸钠二水合物、柠檬酸二钠盐倍半水合物以及无水硫酸镁等分析纯试剂，还有满足GB/T 6682—2008 标准的超纯水。7 种纯度＞96% 农药标准品；除乙二胺-N- 丙基硅烷化硅胶（N-propyl silanized silica gel with ethylenediamine，PSA）、十八烷基硅烷键合硅胶（octadecylsilane coupled silica gel，C18）和石墨化炭黑（graphitic carbon black，GCB），本研究还使用了上海安谱实验科技股份有限公司生产的粒度在40 ～63 μm、120 ～400 μm 范围内的吸附剂。

1.2 方法

1.2.1 主要设备和仪器

在实验中，使用美国Waters 公司提供的UPLC H—CLASS PLUS/XEVO TQD 联用仪，JJ523BC 型号的电子天平，H1750R 型号的医用离心机及MS200 多管涡旋混匀仪。设备和仪器在实验中发挥重要作用，保证实验的顺利进行和结果的准确性。

1.2.2 实验方法

1.2.2.1 标准溶液配制 为准确测定样品中农药残留量，需要先制备7 种不同的标准储备溶液，并将混合在一起，以便进行定量分析。

从各类农药中提取5 g，并把它们装进50 mL 的容器里；使用甲醇来调整到指定的浓度，制备出浓度为100 mg/L 的7 种农药标准储存溶液。为了确保这些溶液的稳定性，必须在遮光和冷藏的条件下进行储存。

从7 种不同的农药的标准储备溶液中提取500 mL，并把它们放进50 mL 的瓶子里；倒入一些甲醇，使之达到预设的容积，并进行充分的搅动以便使其均匀分布，制成浓度高达1 000 ng/L 的混合型标准储备溶液。另外，为了保证这种溶液的稳定，必须在遮阳并且不易受到冰冻的环境下进行储藏。

1.2.2.2 空白基质的制备 根据《GB 23200.121—2021《植物源性食品中331 种农药及其代谢物残留量的测定液相色谱一质谱联用法》的规定[2]，制备6 种常见蔬菜的空白样品，以便进行检测和分析。具体方法如下。

首先，选取韭菜、芹菜、茄子、辣椒、黄瓜、豇豆6 种蔬菜作为样品，确保样品在未施用任何农药的情况下生长[3]。

其次，将每种蔬菜分别进行处理，去除表面的污渍和杂质，切成小块，再用食品加工机将其粉碎成细匀的粉末。

再次，称取一定量的蔬菜粉末，按照标准要求加入适量的甲醇和水，充分混合均匀并进行过滤。

最后，将滤液进行蒸发浓缩，去除甲醇，得到蔬菜的空白基质。空白基质可以用于后续的农药添加实验和实际样品的提取。

在制备空白基质的过程中，注意选择合适的蔬菜种类和处理方法，确保基质中不含有任何可能干扰实验的杂质。同时，还需注意遵循标准要求，以保证实验结果的准确性和可靠性。

1.2.2.3 液相色谱条件 在液相色谱实验中，选择一款C18色谱柱（2.1 mm× 50 mm，1.7 μm），这款色谱柱具有较高的分离效率和稳定性，适合于分析复杂样品。

流动相由甲酸水溶液（0.1%）和甲酸乙腈溶液（0.1%）组成，这两种溶剂都具有较好的溶解性和稳定性，能够保证实验的顺利进行[4]。

采用梯度洗脱程序，可以更好地分离不同的组分。具体操作流程如下：0 ～1 min 为5%B，1 ～4 min 上涨至90%B，4 ～7 min 保持90%B，7 ～8 min 下降至5%B，8 ～10 min 为5%B。使用这个阶段性的提取技术可以保证在比较短的周期内，成功地把全部元素提取出来。

流速为0.4 mL/min，这个流速相对较低，可以增加组分在色谱柱内的停留时间，改善分离效果。

柱温设置为40 ℃，这个温度能够保证色谱柱的稳定性和实验的准确性。

进样量为5 μL，这个进样量相对较小，可以减少对色谱柱的污染，同时改善样品的分离效果[5]。

1.3 质谱条件

实验中使用电喷雾离子源（electrospray ionization），同时运行了正离子扫描方法。另一方面，本研究选择了多反应监测方法，并对相关的参数进行了优化。这涵盖了定性、定量、冲击力以及锥形电流，见表1。根据表1 可以明确地观察到母离子、子离子、锥孔电压以及碰撞能量，这些都是需要深入研究的关键参数。参数的设置能够保证在实验过程中，化合物能够被有效地电离、分离，并最终被检测器检测到。

表1 质谱参数

1.4 实验设计

本研究参照2022 年食品安全监督抽检实施细则的要求，选取市场消费量较大的韭菜、芹菜、茄子、辣椒、黄瓜、豇豆6 种蔬菜作为试验样品。评估啶虫脒、多菌灵、辛硫磷、噻虫嗪、氯唑磷、甲氨基阿维菌素苯甲酸盐、哒螨灵7 种常用农药的基质效应。表2 列出6 种蔬菜对应的分析农药名称。根据2022 年的食品安全监管抽查规定，挑选了在市场上销售量较高的韭菜、芹菜、茄子、辣椒、黄瓜和豇豆进行了试验。对啶虫脒、多菌灵、辛硫磷、噻虫嗪、氯唑磷、甲氨基阿维菌素苯甲酸盐、哒螨灵普遍存在的农药在土壤中的效果进行了测试[6]。表2 列出了6 种不同的蔬菜与相关的分析农药。

表2 6 种蔬菜对应分析的农药名称

按照1.2.2.1 节的指示，需要从混合标准储备溶液中精确地提取一部分，然后将它们稀释到50 的质量浓度，这样就能够画出标准曲线[7]。此外，可以使用甲醇来配制溶剂标曲，以达到最佳的效果。通过对6 种蔬菜的空白基质进行提取和净化，可以将其稀释至0 ～100 ng/L。经过3 次反复试验，把质量浓度设定为横轴，试验得到的平均峰值设定为纵轴，然后画出了基础材料与溶液的标准曲线，这样可以更有效地理解物质的特性。

通过对比分析基质与溶剂的线性方程斜率，可以有效地评估出之间的相互影响。计算公式如下：ME ＝（空白基质标曲斜率- 溶剂标曲斜率）/ 溶剂标曲斜率×100%。依据ME 的正负值来评估基质效应是否增强或减弱[8]。

2 结果

2.1 韭菜中农药残留的基质效应

在农药残留分析中，基质效应是一个重要的问题，是指样品基质对农药残留测定的干扰。韭菜基质成分复杂，可能会对农药的测定产生影响[9]。为评估韭菜中3 种农药的基质效应，进行以下实验和数据分析，见表3。

表3 农药在韭菜基质中的基质效应

首先，建立3 种农药的溶剂标准曲线。然后，使用相同的分析方法，建立农药在韭菜基质中的基质标准曲线。通过比较两种标准曲线的线性方程，可以得到基质效应的百分比。实验结果表明，啶虫脒在韭菜中的基质效应并不明显，其基质效应为-3.42%，属于弱基质效应。多菌灵的基质效应为中等程度，基质效应为-37.05%。而辛硫磷在韭菜中的基质效应最为显著，基质效应达到-55.10%。

2.2 芹菜中农药残留的基质效应

根据表4 的数据，芹菜中3 种农药的基质效应均表现出明显的减弱效果，啶虫脒的基质影响并不显著，是一种相对较轻微的影响。芹菜中的辛硫磷和噻虫嗪表现出了中等程度的基质效应[10]。

表4 芹菜基质内的农药效果

2.3 农药在茄子内的残余对其基质的影响

表5显示了茄子中3种农药的基质效应。实验结果表明，噻虫嗪和氯唑磷的效果有所降低，然而甲氨基阿维菌素苯甲酸盐的效果却有所提升。按照基质效应的相应区域，茄子中的噻虫嗪、氯唑磷以及甲氨基阿维菌素苯甲酸盐均被归类为弱基质效应[11]，因此不需要采取补偿措施。

表5 茄子基质内的农药作用

2.4 辣椒中农药残留的基质效应

辣椒中3 种农药的基质效应均明显减弱，啶虫脒的基质效应则相对较弱，这种情况下它的影响力相对较小。在辣椒中，噻虫嗪与甲氨基阿维菌素苯甲酸盐的作用表现为一种中等的基质效果，见表6。

表6 辣椒基质内的农药作用

2.5 农药在黄瓜中的残余对其基质的影响

表7 对3 种农药在黄瓜中的基质效应进行了深入的分析。实验数据揭示，噻虫嗪和甲氨基阿维菌素苯甲酸盐的作用力有所减弱，但哒螨灵的作用力却有所增强。通过实验观察到，在黄瓜种植区，噻虫嗪与甲氨基阿维菌素苯甲酸盐的作用力量稍微减小，反观哒螨灵的影响力并没明显减少明显。哒螨灵的作用属于中等级别的基质提升。

2.6 豇豆中农药残余的土壤影响

表8 显示了豇豆中4 种农药的基质效应。啶虫脒、氯唑磷和甲氨基阿维菌素苯甲酸盐对豇豆的作用不大，然而噻虫嗪却能显著增强豇豆的抵抗疾病的能力[12]。啶虫脒和氯唑磷的作用程度在中等水平，但噻虫嗪的作用程度则稍逊一筹。另外，豇豆中的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐展示出了极为严重的基质减弱效应。

表8 豇豆基质内的农药作用

从表3 ～表8 的数据显示，哒螨灵、甲氨基阿维菌素苯甲酸盐以及噻虫嗪都对黄瓜、茄子以及豇豆的基质有着明显地提升作用。

啶虫脒对韭菜、辣椒以及芹菜的影响相对较小，其影响程度分别为-3.42%、-12.61%以及-17.45%。尽管如此，在豇豆种植区，啶虫脒的基因作用呈现出一定的衰退，其基因作用的测量值是-26.49%。

在对黄瓜和茄子进行的试验里，甲氨基阿维菌素苯甲酸盐的基质效应表现得相对较弱，具体的基质效应值为-13.88%，同时也有2.22%。虽然如此，对于辣椒和豇豆而言，甲氨基阿维菌素苯甲酸盐的基质效应非常明显，它们的影响程度分别为-33.08%和-53.76%，这展示出它们的强烈的基质效应。

噻虫嗪对辣椒和芹菜的影响在一定程度上体现了基质削弱效应。然而，辛硫磷对韭菜和芹菜的效果分别为-55.10% 和-48.32%，这都显示出其显著的基质削弱效应。

3 结语

液相色谱—质谱联用法的检测结果揭示，各种蔬菜基质上的农药残留具有不同的影响力，这些影响力可能会降低，也可能会升高。例如，啶虫脒对豇豆的影响力相对较小，但是甲氨基阿维菌素苯甲酸盐在辣椒和豇豆上的影响力却非常突出，其降低的幅度分别为-33.08%和-53.76%。噻虫嗪在辣椒和芹菜中的作用有所减弱，但辛硫磷对韭菜和芹菜的效果却为-55.10%和-48.32%，这些结果都证实了它们在基质上的显著减弱效果。