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摘要 阐述了基质效应及其产生的原因，并基于QuEChERS前处理方法，使用液相色谱—串联质谱考察了20种农药在10种农产品基质中的基质效应，通过数据分析为农药残留检测工作提供了参考。
关键词 农药残留;检测;基质效应;液相色谱—串联质谱
中图分类号：O657.63 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2021）03–0007–03
液相色谱—串联质谱技术于20世纪90年代迅猛发展，在选择性、适用性和灵敏度等方面都有着非常突出的优势，特别适用于农残检测中复杂基质的定量甚至痕量分析，但基质效应是该技术使用中最突出的问题。基质效应会影响分析物的定量限、检出限和精密度，大大降低了农药残留检测结果的准确性。因此，在建立液相色谱—串联质谱的农药残留分析方法时，应当对基质效应进行正确评估，并采取适宜方法减少甚至消除基质效应的影响，从而确保数据的可靠性。
1 基质效应概述
样品中除分析物以外的组分叫做基质，由于基质常常对分析物的分析过程有显著干扰，并影响分析结果的准确性，这些影响和干扰被称为基质效应，包括基质的离子抑制效应和离子增强效应。离子抑制效应使分析物在质谱上响应值降低，而离子增强效应则使分析物在质谱上响应值增加。就一般情况而言，离子抑制效应较离子增强效应发生的更普遍。产生基质效应的因素涉及很多方面，如农产品类型、农药种类、检测仪器原理等，在实际工作中，可以根据这些因素进行分类。
在液相色谱—串联质谱测定农药残留时，由于农产品样品中的外源性物质或内源性物质会影响样品中农药残留的去溶剂化或离子化过程，使农药残留的质谱值响应降低或增加，从而产生基质效应。样品中外源性物质可能是色谱系统中的一部分，如缓冲液，或在样品前处理过程中引入的杂质;而内源性物质则是样品基质的一部分，如蛋白质、盐类、磷脂等。
农药的种类、结构和性质的不同也会产生不同的基质效应。受基质效应影响较大的农药，如极性农药、热不稳定性农药以及带有氢键结合能力的氨基、羟基、磷酸基、咪唑基等类农药。这些农药可以统称为基质效应敏感性农药，如氧乐果、百菌清、甲胺磷、乙酰甲胺磷等。
样品溶液中基质的pH值、浓度和种类等因素构成的化学环境的影响，也会导致同种农药在不同样品基质中表现出基质效应的差异;同时，不同的色谱条件和检测仪器也是产生基质效应的重要因素。因此，本文使用液相色譜—串联质谱考察20种农药在10种农产品基质中的基质效应，期待通过数据分析为农药残留检测工作提供参考。
2 实验部分
2.1 仪器与装置
Thermo TSQ Quantum Ultra液质联用仪（美国Thermo Fisher公司），配电喷雾离子源（ESI）;AH-20全自动均质器（厦门睿科）;天平（德国Sartorius，精确度0.0 001 g）;K600型食物调理机（德国BRAUN）;LD4-8离心机（北京京力）;TGL-20B高速离心机（上海安亭科学仪器）;Dispensette瓶口移液器（2.5～25 mL 德国普兰德BRAND）;Transferpette移液枪（1～10 mL、20～200 μL、100～1 000 μL德国普兰德BRAND）;WH300旋涡混合器（上海安亭科学仪器）。
2.2 试剂与材料
甲醇（色谱纯，美国TEDIA 试剂）;乙腈（色谱纯，美国TEDIA 试剂）;甲酸（色谱纯，美国FLUKA试剂）;ProElut QuEChERS产品套装（北京迪马科技），规格：400 mg PSA/400 mg C18/1 200 mg MgSO4等。
2.3 标准物质
农药标准物质：灭蝇胺、啶虫脒、涕灭威、涕灭威砜、涕灭威亚砜、多菌灵、克百威、3-羟基克百威、灭幼脲、除虫脲、甲霜灵、烯酰吗啉、吡虫啉、吡唑醚菌酯、灭多威、咪鲜胺、多效唑、辛硫磷、霜霉威、噻虫嗪（农业农村部环境监测总站）。
2.4 样品及来源
本次实验采用的样品有番茄、豇豆、芹菜、金针菇、草莓、普通白菜、辣椒、蒜、韭菜、苹果等10种农产品，所有样品均来源于市场。
2.5 实验方法
2.5.1 样品采集 抽取当季当地购买的番茄等10种农产品，每个样品取3 kg。将样品切块，取约200 g搅好的样品，放入聚乙烯瓶中，写好标签，于-16℃～ -20℃条件下冷冻保存。
2.5.2 QuEChERS前处理方法 （1）样品的提取。取已经制备好的样品10.0 g于离心管中，加入20.0 mL的乙腈，在全自动均质器上充分混匀1 min，加入1 200 mg MgSO4等盐类，在离心机上以5 000 r/min的转速离心2 min，取出后静置以除去水分。（2）样品的净化。吸取静置后的上清液10.0 mL至带有C18和N-丙基乙二胺（PSA）等吸附剂的小柱中，在离心机上以5 000 r/min的转速离心2 min，以除去杂质，取上清液250 μL，加入250 μL纯净水，装入上机小瓶，充分混匀，待测。
2.6 标准品的配制
本实验使用外标法，将已购置的1 000 mg/L各标准样品用甲醇做为溶剂，先配制成5 mg/L的混标储备液，再将混标储备液分别稀释成0.05、0.1、0.2 mg/L的标准工作溶液，装入上机小瓶，待测。
2.7 上机测定
2.7.1 色谱条件 色谱柱：Hypersil GOLD-C18柱（100 mm×2.1 mm，3 μm）;柱温：30℃;进样量：10 μL;流动相为0.1%甲酸水溶液与甲醇溶液，梯度洗脱顺序（表1）。
2.7.2 质谱条件 电喷雾离子源，正离子扫描，多反应监测（MRM）。离子源温度：350℃、电喷雾电压：4 200 V、雾化器压力：40 Pa、碰撞气流速：8 L/min。定性离子对，定量离子对，碰撞能量（表2），得出20种农药的总离子流色谱图（图1）。
3 结果与分析
3.1 基质效应的评价方法
基质效应（%）=B/A×100%;
其中，A为在纯溶剂中分析物的响应值，B为样品基质中添加相同含量分析物的响应值。
基质效应在-20%～20%之间为弱基质效应，在-50%～-20%和20%～50%为中等基质效应，超过-50%或50%为强基质效应。
3.2 结果
基质效应较强的化合物分别为灭蝇胺、涕灭威、多效唑和吡唑嘧菌酯，大蒜和韭菜基质效应较强。在测定的20种农药中，约80%的农药基质效应为抑制，20%为增强（表3）。
3.3 结果分析
综合一些文献得知，稀释样品溶液、优化前处理方法、优化分离条件、减少进样量、采用空白基质配制标准溶液等方法可减小基质效应的影响。
从本实验的结果来看，液相色谱—串联质谱中以抑制效应为主。同一种农药在不同基质中的基质效应趋势基本一致，因此可以采用一种基质配制标准溶液，进行筛查检测。同时，建议使用芹菜、普通白菜等基质效应相对较小的农产品进行添加回收和实验评价，不建议使用大蒜、韭菜等强基质效应的农产品配制基质标准溶液。
参考文献
[1] 王先桂，曾丹.农残分析检测中的基质效应及消除[J].农家科技：下旬刊，2019 （7）：262.
[2] 戴巧珍，刘秀芹.浅析基质效应在气相色谱检测中对农药残留的影响[J].农家致富顾问，2019（18）：219.
[3] 罗洁儿.气相色谱分析农药残留的基质效应及其解决方法[J].消费导刊，2019 （18）：211.
[4] 许晓敏，李凌云.基质效应对液相色谱串联质谱分析农药残留的影响研究[J].农产品质量与安全，2019（6）：11-15，20.
[5] 刘欣红，王艳辉.蔬菜中13种有机磷农药基质效应研究[J].农药科学与管理， 2019，40（7）：28-35.
[6] 范叶，易泽夫.蔬菜农药残留检测中基质效应影响因素分析[J].蔬菜，2019（2）： 60-64.
责任编辑：黄艳飞
关键词 农药残留;检测;基质效应;液相色谱—串联质谱
中图分类号：O657.63 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2021）03–0007–03
液相色谱—串联质谱技术于20世纪90年代迅猛发展，在选择性、适用性和灵敏度等方面都有着非常突出的优势，特别适用于农残检测中复杂基质的定量甚至痕量分析，但基质效应是该技术使用中最突出的问题。基质效应会影响分析物的定量限、检出限和精密度，大大降低了农药残留检测结果的准确性。因此，在建立液相色谱—串联质谱的农药残留分析方法时，应当对基质效应进行正确评估，并采取适宜方法减少甚至消除基质效应的影响，从而确保数据的可靠性。
1 基质效应概述
样品中除分析物以外的组分叫做基质，由于基质常常对分析物的分析过程有显著干扰，并影响分析结果的准确性，这些影响和干扰被称为基质效应，包括基质的离子抑制效应和离子增强效应。离子抑制效应使分析物在质谱上响应值降低，而离子增强效应则使分析物在质谱上响应值增加。就一般情况而言，离子抑制效应较离子增强效应发生的更普遍。产生基质效应的因素涉及很多方面，如农产品类型、农药种类、检测仪器原理等，在实际工作中，可以根据这些因素进行分类。
在液相色谱—串联质谱测定农药残留时，由于农产品样品中的外源性物质或内源性物质会影响样品中农药残留的去溶剂化或离子化过程，使农药残留的质谱值响应降低或增加，从而产生基质效应。样品中外源性物质可能是色谱系统中的一部分，如缓冲液，或在样品前处理过程中引入的杂质;而内源性物质则是样品基质的一部分，如蛋白质、盐类、磷脂等。
农药的种类、结构和性质的不同也会产生不同的基质效应。受基质效应影响较大的农药，如极性农药、热不稳定性农药以及带有氢键结合能力的氨基、羟基、磷酸基、咪唑基等类农药。这些农药可以统称为基质效应敏感性农药，如氧乐果、百菌清、甲胺磷、乙酰甲胺磷等。
样品溶液中基质的pH值、浓度和种类等因素构成的化学环境的影响，也会导致同种农药在不同样品基质中表现出基质效应的差异;同时，不同的色谱条件和检测仪器也是产生基质效应的重要因素。因此，本文使用液相色譜—串联质谱考察20种农药在10种农产品基质中的基质效应，期待通过数据分析为农药残留检测工作提供参考。
2 实验部分
2.1 仪器与装置
Thermo TSQ Quantum Ultra液质联用仪（美国Thermo Fisher公司），配电喷雾离子源（ESI）;AH-20全自动均质器（厦门睿科）;天平（德国Sartorius，精确度0.0 001 g）;K600型食物调理机（德国BRAUN）;LD4-8离心机（北京京力）;TGL-20B高速离心机（上海安亭科学仪器）;Dispensette瓶口移液器（2.5～25 mL 德国普兰德BRAND）;Transferpette移液枪（1～10 mL、20～200 μL、100～1 000 μL德国普兰德BRAND）;WH300旋涡混合器（上海安亭科学仪器）。
2.2 试剂与材料
甲醇（色谱纯，美国TEDIA 试剂）;乙腈（色谱纯，美国TEDIA 试剂）;甲酸（色谱纯，美国FLUKA试剂）;ProElut QuEChERS产品套装（北京迪马科技），规格：400 mg PSA/400 mg C18/1 200 mg MgSO4等。
2.3 标准物质
农药标准物质：灭蝇胺、啶虫脒、涕灭威、涕灭威砜、涕灭威亚砜、多菌灵、克百威、3-羟基克百威、灭幼脲、除虫脲、甲霜灵、烯酰吗啉、吡虫啉、吡唑醚菌酯、灭多威、咪鲜胺、多效唑、辛硫磷、霜霉威、噻虫嗪（农业农村部环境监测总站）。
2.4 样品及来源
本次实验采用的样品有番茄、豇豆、芹菜、金针菇、草莓、普通白菜、辣椒、蒜、韭菜、苹果等10种农产品，所有样品均来源于市场。
2.5 实验方法
2.5.1 样品采集 抽取当季当地购买的番茄等10种农产品，每个样品取3 kg。将样品切块，取约200 g搅好的样品，放入聚乙烯瓶中，写好标签，于-16℃～ -20℃条件下冷冻保存。
2.5.2 QuEChERS前处理方法 （1）样品的提取。取已经制备好的样品10.0 g于离心管中，加入20.0 mL的乙腈，在全自动均质器上充分混匀1 min，加入1 200 mg MgSO4等盐类，在离心机上以5 000 r/min的转速离心2 min，取出后静置以除去水分。（2）样品的净化。吸取静置后的上清液10.0 mL至带有C18和N-丙基乙二胺（PSA）等吸附剂的小柱中，在离心机上以5 000 r/min的转速离心2 min，以除去杂质，取上清液250 μL，加入250 μL纯净水，装入上机小瓶，充分混匀，待测。
2.6 标准品的配制
本实验使用外标法，将已购置的1 000 mg/L各标准样品用甲醇做为溶剂，先配制成5 mg/L的混标储备液，再将混标储备液分别稀释成0.05、0.1、0.2 mg/L的标准工作溶液，装入上机小瓶，待测。
2.7 上机测定
2.7.1 色谱条件 色谱柱：Hypersil GOLD-C18柱（100 mm×2.1 mm，3 μm）;柱温：30℃;进样量：10 μL;流动相为0.1%甲酸水溶液与甲醇溶液，梯度洗脱顺序（表1）。
2.7.2 质谱条件 电喷雾离子源，正离子扫描，多反应监测（MRM）。离子源温度：350℃、电喷雾电压：4 200 V、雾化器压力：40 Pa、碰撞气流速：8 L/min。定性离子对，定量离子对，碰撞能量（表2），得出20种农药的总离子流色谱图（图1）。
3 结果与分析
3.1 基质效应的评价方法
基质效应（%）=B/A×100%;
其中，A为在纯溶剂中分析物的响应值，B为样品基质中添加相同含量分析物的响应值。
基质效应在-20%～20%之间为弱基质效应，在-50%～-20%和20%～50%为中等基质效应，超过-50%或50%为强基质效应。
3.2 结果
基质效应较强的化合物分别为灭蝇胺、涕灭威、多效唑和吡唑嘧菌酯，大蒜和韭菜基质效应较强。在测定的20种农药中，约80%的农药基质效应为抑制，20%为增强（表3）。
3.3 结果分析
综合一些文献得知，稀释样品溶液、优化前处理方法、优化分离条件、减少进样量、采用空白基质配制标准溶液等方法可减小基质效应的影响。
从本实验的结果来看，液相色谱—串联质谱中以抑制效应为主。同一种农药在不同基质中的基质效应趋势基本一致，因此可以采用一种基质配制标准溶液，进行筛查检测。同时，建议使用芹菜、普通白菜等基质效应相对较小的农产品进行添加回收和实验评价，不建议使用大蒜、韭菜等强基质效应的农产品配制基质标准溶液。
参考文献
[1] 王先桂，曾丹.农残分析检测中的基质效应及消除[J].农家科技：下旬刊，2019 （7）：262.
[2] 戴巧珍，刘秀芹.浅析基质效应在气相色谱检测中对农药残留的影响[J].农家致富顾问，2019（18）：219.
[3] 罗洁儿.气相色谱分析农药残留的基质效应及其解决方法[J].消费导刊，2019 （18）：211.
[4] 许晓敏，李凌云.基质效应对液相色谱串联质谱分析农药残留的影响研究[J].农产品质量与安全，2019（6）：11-15，20.
[5] 刘欣红，王艳辉.蔬菜中13种有机磷农药基质效应研究[J].农药科学与管理， 2019，40（7）：28-35.
[6] 范叶，易泽夫.蔬菜农药残留检测中基质效应影响因素分析[J].蔬菜，2019（2）： 60-64.
责任编辑：黄艳飞