主题：【分享】【金秋计划】色谱法测定农药残留量的基质效应的主要影响因素

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农药的结构和种类

      农药的分子结构如农药分子中的空间结构、极性基团、共轭效应等，与基质效应有一定相关性。基质效应敏感的农药常为具有热不稳定、强极性、氢键合能力等特点的酸 / 碱性化合物，如带有磷酸基（—P=O)、羟基（—OH）、氨基（—NH₂）、咪唑基、苯并咪唑基、氨基甲酸酯基（—O—CO—NH—）、脲基（—NH—CO—NH—）、R—NH—和—N=等官能团的农药，这些官能团都有共轭给电子能力，使化合物极性变大，最终导致基质效应普遍增强。金松寿提出有机磷类农药中—P=O、—P=S基团所连接的取代基种类和极性对基质效应有影响，如甲基对硫磷中P=S连着两个甲氧基—OCH₃和一个对硝基苯氧基—O—C₆H₄—NO₂，对硝基苯氧基是强吸电子基团，抵消了两个甲氧基的给电子能力，使得化合物极性变小，呈现基质抑制效应。氧乐果中，N—甲基氨甲酰基具有较强吸电子能力，导致P=O的极性变小，但由于两个甲氧基的给电子能力和N上的H与P上的O所形成共价氢键使得P=O的极性变大，减弱了N—甲基氨甲酰基的吸电子能力，从而使得氧乐果的基质效应增强。这与邬能英等采用气相色谱 -火焰光度检测器法（GC-FPD）检测竹笋中甲基对硫磷、乙酰甲胺磷等有机磷类农药中“甲基对硫磷和乙酰甲胺磷为基质抑制效应，氧乐果为基质增强效应”这一结果相契合。部分研究者认为有机磷类农药的基质效应普遍强于拟除虫菊酯和有机氯类农药，因为有机磷类农药含有—P=O或—P=S基团，这使其更容易被进样口活性位点吸附。赵婧等采用超高效液相色谱-串联质谱法（UHPLC-MS/MS）对香蕉、芒果、菠萝、哈密瓜4种热带水果样品中的噻唑磷、戊唑醇、螺虫乙酯、嘧菌酯和氯虫苯甲酰胺等5种农药进行检测，发现当基质相同，加标量均为0.01mg·L^?1时，除戊唑醇表现为基质抑制效应外，其余农药均呈基质增强效应，其中螺虫乙酯的基质增强效应最高，嘧菌酯和氯虫苯甲酰胺次之，噻唑磷最低，推测可能与农药的结构性质有关。HAJ?LOVá 等研究发现出峰时间较晚的拟除虫菊酯类农药的弱基质效应与其极性有关，极性越弱，基质效应越不明显。BONFIGLIO等采用反相液相色谱-电喷雾串联质谱法（LC-ESI-MS/MS）检测3种极性不同的药物，结果表明药物极性越大，基质抑制效应越强。于杰等对氨基甲酸酯类农药的基质效应研究也得到相类似结论，即克百威、甲硫威、乙霉威等氨基甲酸酯类农药因极性较弱，对基质效应的反应较为迟钝。

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农药的浓度水平

      基质效应对不同浓度水平的农药所产生的影响也不同，主要体现为随着农药浓度水平的增大而减弱。LEHOTAY团队发现基质效应一般存在于待测农药质量浓度为4~1000mg·L^?1的样品中，该范围覆盖了现下多数农药残留的实测值。但是，该研究团队还指出，并非其他质量浓度的农药检测就不受基质效应的影响，可见基质效应对农药残留检测范围影响极其广泛，至少达4个数量级。刘进玺等采用 HPLC-MS/MS测定香菇中不同浓度水平的农药，其基质效应差异显著。低浓度水平下，基质效应对三唑磷、甲基异柳磷等农药检测的影响随这些农药浓度水平的增大而减弱；高浓度水平下，基质效应对矮壮素、氟虫双酰胺、氟虫腈等农药检测的影响则随着这些农药浓度水平的增大而增强。李丽春等采用 GC 对草鱼、鲫鱼、鲢鱼等5种水产品中的七氟菊酯、氯菊酯等9种拟除虫菊酯类农药进行检测，探究了农药浓度水平对基质效应的影响，发现基质效应随着拟除虫菊酯类农药浓度水平的增大而逐渐减弱。对此，张倩也有类似研究，通过对西红柿中百菌清的检测，发现基质效应对百菌清检测的影响随着百菌清浓度水平的增大而稍微减弱，而基质效应对抗蚜威检测的影响则随着其浓度水平的增大而增强。总体来看，在不清楚基质效应的影响效果时，选择农药浓度水平相对较高的待测样品溶液，所得测定结果更可靠。但在实际操作时也要控制上限，不能因此污染了检测系统。

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基质的种类

    基质不同，其组分也千差万别，对目标农药产生的影响也大有不同。基质中的糖类、油脂、蛋白质等不易挥发物质能增强基质效应，低含水，富含有机硫化合物、色素和蜡质，以及极性大的基质产生的基质效应一般也较大，而高含水会削弱基质效应。易盛国等采用气相色谱 -串联质谱法（GC-MS/MS）分析茄果类及叶菜类中营养成分的含量和农药残留基质效应的关系，发现基质效应随着样品含水量的增高而减弱，认为高含水对基质共萃物有稀释作用，从而减弱了基质效应。同时还发现基质效应随着糖类、油脂及蛋白质含量的增大而增强，认为是糖类、油脂及蛋白质等这些不易挥发物质富集在进样口活性点，减少了农药的吸附量，抑制了农药在活性位点的降解，进而增强了基质效应，降低了检出下限。阮碧媛采用QuEChERS前处理法结合高效液相色谱-串联质谱法（HPLC-MS/MS）测定了杏鲍菇、平菇、银耳、香菇、双孢菇中18种农药的含量，通过对农药质量分数为0.05~0.20mg·kg^?1的样品测定，探讨基质效应的影响，发现18种农药在香菇和杏鲍菇中产生的基质效应较强，在双孢菇中产生的基质效应最弱，认为食用菌中含水量是产生这种结果的主要原因，含水量越高，基质效应越弱。PATEL等和 MENKISSOGLU-SPIROUDI等在检测西红柿、甜椒和黄瓜中农药残留时也有类似发现，认为高含水可以明显抑制基质效应。秦珊珊的试验结果表明，葱、蒜、韭菜基质中所含的一定量硫化合物是导致基质效应增强的主要因素，同时还对几种常见蔬菜的基质增强效应进行了排序，最大为辣椒，其次为西葫芦、茄子，最小是番茄、黄瓜，这种结果可能与蔬菜样品中的含水量相关，也可能与糖和蛋白质含量有关；油麦菜因色素和蜡质含量较高，相比其他叶菜的基质效应更强；芸薹类蔬菜中甘蓝因色素含量高且叶片表面含有蜡质，相比白菜和花椰菜基质效应较强。孙聪等采用GC测定了13种蔬菜中百菌清的含量，发现基质的酸碱性是影响基质效应的重要因素，因此可通过改变基质的酸碱性来主动抑制基质效应。上述研究结果表明，样品中的水及高沸点物质的含量对基质效应的影响较大；对于糖类、油脂、蛋白质等不易挥发物质，富含有机硫化合物、色素和蜡质的样品，在前处理过程中需做好净化工作，尽可能除去此类物质，以削弱基质效应对检测结果的影响。

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基质的浓度水平

    基质效应与基质本身的浓度水平有一定关系，基质效应可以通过稀释基质来减小。如STAHNKE等通过稀释橘子基质获得了上述结论，即通过一定的稀释倍数可使基质效应降到可忽略的水平。邱世婷等在对香菜农药残留进行分析时发现，当基质的稀释因子为20，即基质溶液中含基质0.05g·L^?1时，香菜中克百威和甲萘威均显示弱基质效应。蔡振辉在检测芹菜中的甲基对硫磷、杀螟硫磷、敌敌畏等有机磷类农药残留时也有类似发现，即随着稀释倍数增加，基质效应明显减弱。许文娟等采用QuEChERS-LC-MS/MS对姜、大葱、黄瓜等5种蔬菜中的抗蚜威、硫双威、乙霉威等17种氨基甲酸酯类农药进行检测，发现基质浓度水平越大，基质效应的影响越明显。李淑娟等采用HPLC-MS/MS对苹果、草莓、菘菜、圆葱等4种样品中久效磷、甲胺磷、氧乐果等24种有机磷类农药进行检测，并探究了基质效应对这些农药测定的影响，发现随着基质浓度水平的增大，4种基质中大部分农药均表现为增强效应，且每种农药基质效应随基质浓度水平的变化趋势基本一致，即随着基质浓度水平的增大，基质效应逐渐增强，其中甲胺磷、乙酰甲胺磷和氧化乐果等极性强的农药在5000g·L^?1基质中为表现出很强的基质效应。同时，他们还发现，随着保留时间的延长、农药相对分子质量的增大，4种基质产生的抑制效应受基质浓度水平的影响逐渐减弱。可见，稀释基质是可以降低基质效应的，受基质浓度水平影响较大的农药不仅与农药极性有关，还与本身的相对分子质量有关。

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前处理方法

    样品前处理方法决定了待测液中的基质成分，也将直接影响目标农药的基质效应。因此，前处理方法的选择是农药残留分析中最重要的一环。目前，因操作简单、安全高效等特点，QuEChERS成为农药残留检测行业较为流行的前处理方法。邱世婷等对蕹菜中霜霉威、灭蝇胺、吡虫啉等36种农药进行了加标回收试验，采用氨基柱固相萃取、QuEChERS和不净化等3种净化方式进行前处理，UHPLC-MS/MS测定，比较了不同前处理方法产生的基质效应差异。结果表明，QuEChERS所得总体基质效应最低，其次是氨基柱固相萃取法和不净化处理，同时也显示了经3种净化方法处理后所得样品净化液的洁净程度。SCHENCK等采用含石墨化碳黑（GCB）等不同填料的固相萃取小柱对苹果样品提取液进行净化，用于测定氧化乐果、马拉氧磷、亚胺硫磷、乙酰甲胺磷等农药的含量，发现：含GCB的固相萃取小柱可以除去提取液中大部分色素，但对消除基质效应几乎没有作用；氨基丙基键合硅胶（Amino）柱和伯仲氨基（PSA）柱对消除基质效应最有效，C₁₈柱和强阴离子交换（SAX）柱消除基质效应效果相对较弱。在实际操作过程中，可根据样品性质，针对性地选用合适的前处理方法，在实验室条件允许的情况下，可优先选择 QuEChERS。

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色谱条件

      除了上述影响因素外，色谱条件也可能影响目标物的基质效应。刘国平等采用气相色谱-串联质谱法（GC-MS/MS）测定了韭菜中农药的残留量，探讨了普通脱活衬管与超高惰性衬管对基质效应的影响。结果表明，超高惰性衬管能更有效地消除韭菜中26种农药的基质效应，显著降低甲胺磷、乙酰甲胺磷、氧乐果、水胺硫磷等强极性农药的基质效应。一些研究者考察了LC-MS/MS的两种电离模式对基质效应的影响，发现电喷雾电离（ESI）源较大气压化学电离（APCI）源更易受基质效应影响。刘玲玲等探究了固相萃取-气相色谱 -质谱法的两种进样模式对基质效应的影响，发现脉冲不分流进样比非脉冲不分流进样模式更能减弱基质效应。可见，改变进样口或电离源模式都可能影响检测结果精准度，如大体积进样、脉冲进样、柱上进样、分流/不分流进样等气相色谱的不同进样模式可改变样品在进样口端的保留时间，进样口玻璃衬管活性差异、被污染程度可能影响基质效应等。