主题：【原创】【第二届网络原创作品大赛】农残检测工作中关于基质效应应对的探讨

2 基质效应的表征方法

目前评价基质效应的方法有两种。

一种是较简单的采用相对响应值法：

A：在纯溶剂中农药的响应值  B：样品基质中添加的相同含量农药响应值
基质效应Matrix Effect (%)=B/A×100

另一种方法是比较复杂的标准曲线测定法。

可以配制3组标准曲线。第1组用有机溶剂配制成含系列浓度待测组分和内标的标准曲线，可以做5个重复。第2组标准曲线是将5种不同来源或不同品种的的空白样品经提取后加入与第1组相同系列浓度的待测组分和内标后制得。第3组标准曲线采用与第2组相同的空白样品在提取前加入与第1组相同系列浓度的待测组分和内标后再经提取后制得。通过比较3组标准曲线待测组分的绝对响应值、待测组分与内标的响应值比值和标准曲线的斜率，可以确定基质效应对定量的影响。第1组测定结果可评价整个系统的重复性。第2组测定结果同第1组测定结果相比，若待测组分响应值的相对标准偏差明显增加，表明存在基质效应的影响。对第3组测定结果，若待测组分响应值的相对标准偏差明显增加，表明存在基质效应和提取回收率因样品来源不同而产生的共同影响。（见附图）

再一种方法，我认为可以将两者结合，不用做第二种这么复杂，简化后进行评价，只要能够说明问题就可以。


图1 噻菌灵不同基质标准曲线斜率示意图（转自文献）

3 用以消除或补偿基质效应的方法

基质效应影响待测物的定量准确度，且影响因素多变，很难被完全消除。但为了提高方法的可靠性和结果的准确度，近年来国际上致力于消除和补偿基质效应的研究逐渐增多，下面就常用的几方面进行讨论：

3. 1 使用样品本底配制标准溶液用以校准

在欧盟指令2002/657/EC 中指出：在使用外标的情况下，校准标样必须是制备于尽可能与样品溶液中组分相同的溶液当中。
由于基质效应依赖于所分析的基质，获得精确结果的最好方式就是对每种基质使用其基质匹配标液。目前许多的农药残留检测方法都是使用基质匹配标样来进行校准，以使标样中的基质环境与样品中的相同。包括庞国方的GB/T 19648以及近年颁布的一些标准。由于基质效应与基质的类型有很大的关系, 应用基质校准法获得最准确的结果时,需要有与每种类型样品都严格匹配的基质，这并不容易做到。主要是因为（1）多种农产品各具有不同的基质特性，会产生不同的基质效应；（2）应用时需要选择干扰较少不含待测物的空白样品材料；（3）基质配制标样的稳定性需要考虑；（4）使得更多的样品基质进入到仪器当中，增加了系统的维护费用。 这些以前我提到过。

那么怎么办呢？个人认为，针对问题（1），为了避免每个样品种类都要配制其基质匹配标样，若能有一种可用于校准所有样品基质效应的标准物质或可通用的基质是非常有意义的。例如有研究建议将黄瓜作为蔬菜的通用基质, 将西瓜作为水果的通用基质。当然，还可以细分，如笔者正在采用的将白菜、甘蓝、番茄、黄瓜和油菜分别作为白菜类、甘蓝类、茄果类、瓜类和叶菜类蔬菜的校准基质。作为一种替代方法, 混合物通用基质已开始应用于几类常规食品的检测，在经过评价后，适合的混合物通用基质会减少部分繁琐的工作量。不同类型农作物的通用基质可通过与其水分、糖、脂肪和(或)脂肪酸的含量匹配来选择。则通用基质选择的标准应尽量使其标准曲线的斜率与基质匹配校准法的斜率一致。问题（2），空白样品材料应该先经过净化并进行相应仪器的检验并与溶剂标准物质对比，确认没有明显基质干扰的情况下再进行配制标准溶液。问题（3），基质配制标样需要对其贮存稳定性进行考察，包括不同的存贮温度、不同周期对不同农药品种的影响等。问题（4），在进行一个批次样品或几十个样品的检测完成后，要进行仪器的维护和关键部位的清洗，以使仪器工作状态达到或恢复至最佳。

最近部里的任务原则上要求分类配基质标准，但我认为不能盲从。
还是那个原则，先进行评价。比如，做氨基甲酸酯农药，经过我的评价，不管是大白菜、黄瓜还是菜花，和纯溶剂标准相比没有什么变化。把评价结果打印出来，我就不用配置基质匹配标准了。



图2 不同样品基质中农药响应值 （个人版权，严禁转载）

3. 2 分析物保护剂的应用

色谱分析中基质效应产生的主要原因是进样口、柱头的活性位点与待测物基团的相互作用，所以通过使用合适的试剂以阻止活性位点与待测物之间的相互作用，以最大限度地提高纯溶剂中农药标准品的响应值，使之达到与基质中农药同等的响应，是一种有效的方法。通过对不同类型的化合物，包括糖类、糖醇、糖衍生物、二醇类、聚酯类、碱性化合物等的考察，发现含有多羟基基团的化合物对多种敏感农药显示出良好的保护效果。将该种试剂在进样前加入样品中，能起到保护待测物不被进样口附近活性位点吸附的作用，它被称之为分析物保护剂（analyte protectants），或简称分析保护剂。

使用这种方法补偿基质效应有以下优点：（1）能改善待测物峰形和峰高；（2）操作非常简便，尤其是与基质匹配校正方法相比较；（3）能获得更低的检测限；（4）气相色谱系统不需要经常的维护。缺点是加入的浓度较高，全扫描掩盖了部分农药峰，只能用选择离子扫描检测；另外保护剂溶液里含有的微量水分可能会对柱子产生损害。

因此这种保护剂的选择及其适用性则是该方法能否有效应用的关键因素。一般而言，用于农药残留检测的分析保护剂应能满足以下基本要求：（1）在溶液中或进样过程中不与待测物发生化学反应或不产生其他影响其稳定性的作用；（2）容易配制，含水量尽量小且不超过5%；在有效浓度状态下，能溶解于上样溶液中；（3）重复进样在色谱系统中不累积，以免增加系统的维护或缩短色谱柱的寿命；（4）不能对待测农药的检测产生干扰。另外，可能更重要的是：当温度达到能使待测农药在色谱柱中的分配系数很小之前,分析保护剂和待测农药能停留在色谱柱的同一部位，以便保护剂对其产生保护效果；如果是种类较多的多农药残留，则可能需要两种或更多的分析保护剂组合使用。所以，如果只用一种化合物而对所有待测物（包括最先和最后出峰的组分）都起到保护效果，那无疑这种化合物是最理想的分析保护剂。

3. 3 有效净化、进样技术的优化

前处理过程进行有效净化或多重净化可以减少难挥发性化合物或热不稳定化合物对仪器系统的污染。如果试样直接进入仪器，将增加系统的维护频率，从而导致样品分析通量减少，分析效率降低。因此许多研究通过多种SPE的串联、多种净化方式的组合，试图减小基质效应。如小型化Hydromatrix 柱和液-液分配微萃取净化，然后使用串连GCB/PSA SPE柱净化来控制基质增强效应。但他们认为仅靠净化过程是不足以完全消除基质增强效应，因而又结合切柱头的方法来进一步控制，即在每完成一个样品系列的10～12个样品后，割去色谱柱前端的一小部分。尽管这样可以有效净化样品，但结果表明对减小基质效应效果不大；并且过多的净化步骤不但增加了大量的物力与财力，而且使一些农药的回收率受到了影响。

适当的进样策略以及对仪器系统的正确操作和维护对减少基质效应有益。如对大体积程序升温与DMI（样品直接导入）技术结合进样的分析方法进行了研究，进样装置将载有样品的微管（microvial）送入进样口内，随着程序升温微管中样品的挥发性组分挥发入柱，而不挥发性物质留在微管内，微管在下一次进样时则被替换，这样可以减少因不挥发性物质沉积在衬管内而形成的极性位点。另外，脉冲不分流技术也能相对减轻基质效应的影响，该技术在进样过程中使用高流速将样品从进样口中快速吹出，从而减少了待测物与进样口活性位点吸附或热裂解的反应时间，表明相对于普通不分流进样能显著提高敏感农药的响应值[8]。通过对比柱上进样、脉冲不分流、程序升温气化（PTV）不分流及PTV分流四种进样方式对基质效应的不同影响，PTV分流进样技术明显比其他三者更有利于降低基质增强效应的影响。原因是通过程序升温和分流减少了进入仪器的基质数量，但仍不能根本消除基质的影响。

3. 4 内标和稳定同位素标记法

理想的内标应该与待测组分在包括样品制备、色谱分离和质谱检测的全过程中具有相似的行为并且对待测组分的提取、测定无任何干扰。在提取过程中，内标应能追踪待测组分，以补偿待测组分提取回收率所发生的变化。在色谱分离过程中，内标应与待测组分的色谱和质谱行为相似，以补偿待测组分由于基质效应的影响所引起的响应信号的改变。应该说稳定同位素标记物是符合上述标准的理想的内标选择。但研究发现，当基质效应影响很大时，采用稳定同位素标记物作内标也不能保证待测组分与内标相应比值的恒定。由于合成技术或购买问题等因素，稳定同位素标记物有时不容易得到。此时常规的化合物(如同系物)只要符合上述标准也可作为生物样品质谱测定的内标。

4 那些因素会影响基质效应的产生

4.1 基质的浓度、共提取物

基质效应的产生依赖于样品基质，故溶液中基质的含量是影响基质效应的重要因素之一。有研究发现基质效应在不同基质种类间也会有差异（称之为相对基质效应）。因此，当使用基质匹配溶液校正时应该是相同类型、相同浓度、相同溶剂的基质,尤其是当待测物浓度较低时更应注意。最近的研究表明，基质溶液的pH值，共提取物的种类和数量对待测物的响应有较大影响。

4.2 待测物在基质中的浓度

文献报道的基质效应一般是待测农药的浓度在4—1000ng/mL的范围，但并非在其他浓度就不产生基质效应。在不同的浓度水平产生的基质效应程度也不尽相同。

4.3 检测器及接口类型

在不同检测器或仪器接口的不同类型基质效应产生程度可能不同。有研究证实, 在色谱图一定保留时间窗口内, 可以和待分析农药同时流出的化合物或其分解产物是比较合适的分析保护剂，这表明色谱柱(至少色谱柱的前端) 、色谱柱与检测器连接处及检测器内表面都对基质效应的产生有一定的作用。

4.4 待测物的化学结构与性质

一般热不稳定、极性、具有氢键结合能力的有机磷酸酯、羟基、咪唑、氨基化合物等在气谱分析中容易产生基质效应。

4.5 进样过程及进样口状态

不同的进样模式对基质效应的影响有较大差别，如大体积进样、脉冲进样、柱上进样、程序升温气化进样和DMI（difficult matrix introduction）进样等。另外，进样口的结构、活性位点的数量、衬管、柱子的污染状况、载气的压力、流速、分析时间和分析温度等也会对基质效应产生一定影响。

5 结语

目前，关于基质效应方面的认识和研究已经有很大提高，在基质效应的避免和校正措施方面有了不同程度的进展，提高了检测结果的准确度与可靠性，但由于基质效应的产生因素复杂、来源多样，规律性不强，对于基质效应产生的详细机理还不了解，因而不能够根本消除基质效应的影响。因此，一方面，必须首先加强对不同条件下基质效应产生机理的研究力度；另一方面，或对现有技术继续进行完善和优化，达到简便、易行、经济、实用的目标。

分析物保护剂，有人实际应用过吗？

我没有用过，很想知道好不好。

个人猜想：可能不太好用，因为人为地加了好多杂质进去（分析物保护剂的浓度还是不低的），对衬管、柱头的维护压力比较大。另外这些东西进去会不会导致保留时间的漂移呢？特别对于多残留分析，割柱头导致分组参数变化，比较头疼。

希望用过的做个指点

资料很好，学习中。。。。。
有更具体的么？听说白菜中甚？指教！

最近也在研究基质效应的问题，关于气相色谱加入保护剂的方法，也考虑参考实施一下，但是很担心其对仪器或结果是否真的如描述的一样好呢？不知道是否有用过的，可否提供一下建议呢？