农药残留检测中不同蔬菜的基质效应


农药学学报 2019, Vol. 21 Issue (3): 327-337	PDF

引用本文

张圆圆, 刘磊, 李娜, 李辉, 卢娜, 郭永泽, 张玉婷. 农药残留检测中不同蔬菜的基质效应[J]. 农药学学报, 2019, 21(3): 327-337, doi: 10.16801/j.issn.1008-7303.2019.0040

ZHANG Yuanyuan, LIU Lei, LI Na, LI Hui, LU Na, GUO Yongze, ZHANG Yuting. Matrix effects in pesticide residue analysis in various vegetable samples[J]. Chinese Journal of Pesticide Science, 2019, 21(3): 327-337, doi: 10.16801/j.issn.1008-7303.2019.0040

农药残留检测中不同蔬菜的基质效应

张圆圆, 刘磊, 李娜, 李辉, 卢娜, 郭永泽, 张玉婷

天津市农业质量标准与检测技术研究所，农业农村部农产品质量安全风险评估实验室 (天津)，天津 300381

收稿日期: 2018-12-15 录用日期: 2019-03-13

基金项目: 国家重点研发计划 (2016YFD080100703)；天津市蔬菜产业体系创新团队 (ITTVRS2017021)；天津市重点研发计划项目 (17YFXTZC00040)

作者简介: 张圆圆，女，硕士，研究实习员，研究方向为农产品质量安全，E-mail：zyyzyyok@163.com.

张玉婷，通信作者 (Author for correspondence)，女，学士，研究员，主要从事农产品质量安全研究，E-mail：yutingtj@163.com .

摘要: 基于QuEChERS前处理方法，在气相色谱-串联质谱 (GC-MS/MS) 和超高效液相色谱-串联质谱 (UPLC-MS/MS) 检测条件下，考察了200种农药在17种蔬菜基质中的基质效应，通过基质效应分析找到了合适的代表性基质用作配制检测过程中的基质匹配标准溶液。结果表明：由于基质干扰成分及农药性质的差异，导致不同蔬菜及农药品种之间的基质效应差异。在GC-MS/MS检测中，供试的150种农药中绝大部分表现为基质增强效应，其中葱、姜和大蒜表现为很强的基质效应，萝卜的基质效应较弱；菠菜、芹菜、豇豆和生菜4种蔬菜对其他蔬菜品种能够起到很好的基质校正效果，可作为代表性基质在日常检测中用于其他蔬菜基质的定量分析。在UPLC-MS/MS检测中，供试的105种农药中大部分表现为基质抑制效应，其中姜、大蒜、葱、芹菜、韭菜和菠菜的基质效应较强，西葫芦的基质效应弱；黄瓜、普通白菜、番茄和生菜4种蔬菜能较好地校正其他蔬菜的基质效应，但与GC-MS/MS相比校正能力稍弱。本研究结果认为代表性蔬菜基质可用于降低基质效应对检测结果的干扰。

关键词: 蔬菜农药残留基质效应超高效液相色谱-串联质谱气相色谱-串联质谱

Matrix effects in pesticide residue analysis in various vegetable samples

ZHANG Yuanyuan, LIU Lei, LI Na, LI Hui, LU Na, GUO Yongze, ZHANG Yuting

Tianjin Institute of Agricultural Quality Standard and Testing Technology, Laboratory of Quality & Safety Risk Assessment for Aro-products(Tianjin), Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Tianjin 300381, China

Abstract: In this paper, the matrix effects on the residue analysis of 200 pesticides under gas chromatography-tandem mass spectrometry (GC-MS/MS) and ultra high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry (UPLC-MS/MS) conditions were investigated. 17 different vegetable matrices based on the QuEChERS preparation were studied. The study is aimed to find the typical vegetables as blank matrices to compensate the matrix effects in pesticide residue analysis. The results showed that differences in matrix interferences and pesticides characteristics lead to varied matrix effects in and between GC-MS/MS and UPLC-MS/MS analysis. In GC-MS/MS analysis, the majority of the 150 pesticides exhibited matrix enhancement effects. The matrix effects of green onion, ginger and garlic were strong. Radish exhibited weak matrix effect. The matrix effects of the majority of vegetables could be well compensated by spinach, celery, cowpea and lettuce, and these four typical vegetables can be used in daily analysis as blank matrices. In the UPLC-MS/MS analysis, most of the 105 pesticides exhibited matrix depression effects. Garlic, ginger, green onion, leek, celery and spinach exhibited strong matrix effects and zucchini exhibited weak matrix effect. The matrix effects of different vegetables could be compensated by the four typical vegetables, including cucumber, Chinese cabbage, tomato and lettuce. However the compensation effects were less effective than that in the GC-MS/MS analysis. The results in this study have provided typical vegetables as blank matrices for reducing the matrix effects to obtain accurate results.

Key words: vegetable pesticide residues matrix effects ultra performance liquid chromatography-tandem mass sepctrometry gas chromatography-tandem mass sepctrometry

农药残留检测是监控食品是否安全的一个重要方法。为确保检测结果的准确性，在农药检测过程中需要借助一些高灵敏、高通量的技术手段，如气相色谱、气相色谱-串联质谱^[1]、液相色谱-串联质谱^[2]等。但无论采取哪种检测手段，均存在基质效应问题，即在检测过程中一些非待测组分对待测物的质量或浓度的准确测定产生干扰^[3]，导致假阳性检出的基质增强效应或阳性未检出的基质抑制效应。基质效应的强弱与基质种类有关，同时还受农药结构、浓度等理化性质的影响，如一些含有氨基、羟基和氨基甲酸酯基等官能团的农药极易吸附在检测器进样口的活性位点上，导致基质效应增强。除此之外，检测器和进样方式等也会对基质效应产生影响。

为了克服基质效应对农药残留检测的影响，科研人员开发了各种不同的方法。如标准添加法^[4]、同位素内标法^[5-6]、直接稀释法^[7]以及针对气相色谱使用的保护剂添加法^[8]等，但这些方法在应用中都有比较大的局限性，比如：标准添加法虽能很好地克服基质效应，但适用于超出最大残留限量 (MRL) 和/或缺少合适空白基质来配制基质匹配标准溶液的情况，且该方法操作过程比较复杂；同位素内标法成本较高；直接稀释法会降低方法的灵敏度；而添加分析物保护剂复杂且适用农药品种有限。鉴于以上问题目前农药残留分析中大都采用基质匹配标准溶液进行定量，以克服基质效应对定量的影响。欧盟的农药残留检测指导文件SANTE/11813/2017和食品法典委员会指导文件CAC/GL 90-2017都对基质效应进行了规定，在农药残留检测中推荐使用基质匹配标准溶液进行定量^[9-10]。中国农业农村部2018年6月发布的一系列基于质谱测定的农药在植物源性食品中的残留检测方法的国家标准，如草铵膦^[11]、二氯吡啶酸^[12]和氯吡脲^[13]等，也大都规定使用基质匹配标准溶液进行定量。

在农药残留检测过程中，为了降低基质效应的影响，使检测结果更准确可靠，采取一种高效的样品前处理方法是十分必要的^[14]。自Anastassiades等在2003年首次提出QuEChERS方法^[15]后，该方法被多次改进，现已在国际上被广泛认可。目前，中国蔬菜等鲜样的农药残留检测也广泛采用该方法进行样品前处理。因此有必要对基于QuEChERS前处理方法的基质效应进行研究，以保证农药残留定量结果的可靠性。此外，在实际农药残留检测过程中会涉及各种不同类型的样品，不同农药在不同样品基质中会表现出不同的基质效应^[2]。近年来已有相关研究考察了不同基质中农药基质效应对定量的影响，但使用的仪器单一，且涉及的基质种类、农药品种等都较少^[16]。因此，为了全面深入地考察蔬菜中农药残留的基质效应，本研究采用QuEChERS前处理方法，借助气相色谱-串联质谱 (GC-MS/MS) 及超高效液相色谱-串联质谱 (UPLC-MS/MS) 对17种典型蔬菜品种中的200种农药进行多残留检测，对不同蔬菜基质间的基质效应差异进行分析，以期找到合适的代表性基质，为蔬菜农药多残留检测中基质效应的校正提供科学依据。

1 材料与方法 1.1 供试蔬菜、药剂与试剂

17种蔬菜包括叶菜类 (普通白菜、生菜、菠菜、芹菜)，瓜类 (黄瓜、西葫芦)，芸薹类 (花椰菜)，根茎类 (萝卜、胡萝卜)，鳞茎类 (大蒜、葱、韭菜)，茄果类 (辣椒、番茄、茄子)，豆类 (豇豆) 及薯芋类 (姜)。所有蔬菜均购于天津市某有机蔬菜生产基地，未检测出待测农药。

200种农药标准品 (见表1)，纯度均大于98%(美国Chemservice公司)。将各农药分别用乙腈或丙酮溶解，配制成农药质量浓度为1 000 mg/L的标准储备液，然后用丙酮稀释，配制成5 mg/L的混合标准溶液，于 –20 ℃保存，备用。乙腈和乙酸乙酯 (色谱纯，美国Fisher Scientific公司)；QuEChERS萃取盐包 (内含4 g无水硫酸镁、1 g氯化钠、1 g柠檬酸钠、0.5 g柠檬酸氢二钠)、陶瓷均质子、无水硫酸镁、N-丙基乙二胺(PSA)、石墨化碳黑(GCB)和针管式微孔滤膜 (0.22 μm)(美国安捷伦公司)；试验用水为实验室一级水 (美国Milipore公司)。

表 1 供试200种农药及其检测仪器 Table 1 200 pesticides and the equipment for their detection

序号 No.	农药 Pesticide	仪器^* Equipment	序号 No.	农药 Pesticide	仪器^* Equipment
1	乙酰甲胺磷 acephate	LC	101	异稻瘟净 iprobenfos	GC
2	乙草胺 acetochlor	LC + GC	102	异菌脲 iprodione	LC + GC
3	氟丙菊酯 acrinathrin	GC	103	氯唑磷 isazofos	LC + GC
4	甲草胺 alachlor	LC + GC	104	水胺硫磷 isocarbophos	GC
5	艾氏剂 aldrin	GC	105	异柳磷 isofenphos	GC
6	莠灭净 ametryn	LC	106	氧异柳磷 isofenphos oxon	GC
7	苯胺 aniline	GC	107	甲基异柳磷 isofenphos-methyl	GC
8	阿特拉通 atraton	GC	108	稻瘟灵 isoprothiolane	GC
9	莠去津 atrazine	LC + GC	109	异噁唑磷 isoxathion	LC
10	脱乙基莠去津 atrazine-desethyl	LC	110	醚菌酯 kresoxim-methyl	GC
11	益棉磷 azinphos-ethyl	LC	111	马拉硫磷 malathion	LC
12	嘧菌酯 azoxystrobin	LC + GC	112	灭蚜磷 mecarbam	GC
13	氟丁酰草胺 beflubutamid	GC	113	苯噻草胺 mefenacet	LC + GC
14	苯霜灵 benalaxyl	LC + GC	114	甲霜灵 metalaxyl	LC + GC
15	氟草胺 benfluralin	GC	115	虫螨畏 methacrifos	GC
16	α-六六六 α-HCH	GC	116	甲胺磷 methamidophos	LC
17	β-六六六 β-HCH	GC	117	杀扑磷 methidathion	LC
18	δ-六六六 δ-HCH	GC	118	烯虫酯 methoprene	GC
19	联苯菊酯 bifenthrin	LC + GC	119	盖草津 methoprotryne	GC
20	联苯菊酯 biphenyl	GC	120	异丙甲草胺 metolachlor	LC + GC
21	联苯三唑醇 bitertanol	LC	121	速灭磷 mevinphos	GC
22	啶酰菌胺 boscalid	GC	122	草达灭 molinate	LC + GC
23	除草定 bromacil	LC	123	久效磷 monocrotophos	LC
24	溴硫磷 bromophos-ethyl	GC	124	腈菌唑 myclobutanil	LC
25	溴螨酯 bromopropylate	GC	125	敌草胺 napropamide	LC + GC
26	乙嘧酚磺酸酯 bupirimate	GC	126	除草醚 nitrofen	GC
27	丁草胺 butachlor	LC + GC	127	三氯杀螨醇 dicofol	GC
28	克百威 carbofuran	LC + GC	128	氧乐果 omethoate	LC
29	萎锈灵 carboxin	LC	129	噁草灵 oxadiazon	GC
30	反式氯丹 trans-chlordane	GC	130	噁霜灵 oxadixyl	LC + GC
31	杀虫脒 chlordimeform	GC	131	乙氧氟草醚 oxyfluorfen	GC
32	杀螨酯 chlorfenson	GC	132	多效唑 paclobutrazol	LC + GC
33	毒虫畏 chlorfenvinphos	LC	133	对氧磷 paraoxon	LC
34	乙酯杀螨醇 chlorobenzilate	GC	134	对硫磷 parathion	LC
35	地茂散 chloroneb	GC	135	甲基对硫磷 parathion-methyl	LC
36	氯苯胺灵 chlorpropham	GC	136	戊菌唑 penconazole	LC
37	毒死蜱 chlorpyrifos	LC + GC	137	二甲戊灵 pendimethalin	LC + GC
38	甲基毒死蜱 chlorpyrifos-methyl	LC + GC	138	五氯苯胺 pentachloroaniline	GC
39	异噁草酮 clomazone	LC + GC	139	五氯硝基苯 pentachloronitrobenzene	GC
40	蝇毒磷 coumaphos	LC	140	氯菊酯 permethrin	LC + GC
41	环草敌 cycloate	GC	141	苯醚菊酯 phenothrin	GC
42	氟环菌胺 cyflufenamid	GC	142	甲拌磷 phorate	LC
43	氟氯氰菊酯 cyfluthrin	GC	143	甲拌磷砜 phorate sulfone	LC + GC
44	高效氯氟氰菊酯 lambda-cyhalothrin	GC	144	甲拌磷亚砜 phorate sulfoxide	LC + GC
45	环唑醇 cyproconazole	GC	145	伏杀硫磷 phosalone	LC
46	嘧菌环胺 cyprodinil	GC	146	亚胺硫磷 phosmet	LC
47	o, p′-滴滴滴 o, p′-DDD	GC	147	磷胺 Ⅰphosphamidon Ⅰ	GC
48	p, p′-滴滴滴 p, p′-DDD	GC	148	磷胺 Ⅱphosphamidon Ⅱ	GC
49	o, p′-滴滴伊 o, p′-DDE	GC	149	增效醚 piperonyl butoxide	GC
50	p, p′-滴滴伊 p, p′-DDE	GC	150	哌草磷 piperophos	GC
51	溴氰菊酯 deltamethrin	LC + GC	151	抗蚜威 pirimicarb	LC + GC
52	二嗪磷 diazinon	LC + GC	152	乙基虫螨磷 pirimiphos-ethyl	LC + GC
53	除线磷 dichlofenthion	GC	153	甲基虫螨磷 pirimiphos-methyl	LC + GC
54	敌草腈 dichlorobenzonitrile	GC	154	丙草胺 pretilachlor	GC
55	敌敌畏 dichlorvos	GC	155	咪鲜胺 prochloraz	LC
56	禾草灵 diclofop-methyl	GC	156	丙溴磷 profenofos	LC
57	百治磷 dicrotophos	LC	157	扑草净 prometryn	LC + GC
58	狄氏剂 dieldrin	GC	158	拿草特 pronamide	GC
59	乙霉威 diethofencarb	GC	159	克螨特 propargite	LC
60	苯醚甲环唑 difenoconazole	LC + GC	160	扑草津 propazine	LC + GC
61	哌草丹 dimepiperate	GC	161	胺丙威 propetamphos	GC
62	乐果 dimethoate	LC	162	丙环唑 propiconazole	LC + GC
63	烯酰吗啉 dimethomorph	LC + GC	163	异丙草胺 propisochlor	GC
64	烯唑醇 diniconazole	LC + GC	164	残杀威 propoxur	LC + GC
65	二苯胺 diphenylamine	GC	165	戊炔草胺 propyzamide	LC
66	异丙净 dipropetryn	GC	166	丙硫磷 prothiofos	LC + GC
67	灭菌磷 ditalimfos	GC	167	吡唑硫磷 pyraclofos	LC
68	硫丹 endosulfan ii	GC	168	吡菌磷 pyrazophos	LC
69	异狄氏剂 endrin	GC	169	哒螨灵 pyridaben	GC
70	氟环唑 epoxiconazole	GC	170	哒嗪硫磷 pyridaphenthion	LC
71	乙丁烯氟灵 ethalfluralin	GC	171	嘧霉胺 pyrimethanil	LC + GC
72	硫草敌 ethiolate	GC	172	吡丙醚 pyriproxyfen	GC
73	乙硫磷 ethion	LC	173	喹硫磷 quinalphos	LC + GC
74	乙氧呋草黄 ethofumesate	GC	174	喹氧灵 quinoxyfen	LC
75	灭线磷 ethoprophos	LC + GC	175	八甲磷 schradan	GC
76	土菌灵 etridiazole	GC	176	西玛津 simazine	GC
77	乙嘧硫磷 etrimfos	LC + GC	177	螺螨酯 spirodiclofen	LC
78	噁唑菌酮 famoxadone	LC + GC	178	治螟磷 sulfotep	LC + GC
79	克线磷 fenamiphos	LC	179	刘丙磷 sulprofos	LC
80	氯苯嘧啶醇 fenarimol	LC + GC	180	戊唑醇 tebuconazole	LC
81	腈苯唑 fenbuconazole	LC + GC	181	吡螨胺 tebufenpyrad	LC
82	杀螟硫磷 fenitrothion	LC	182	丁嘧硫磷 tebupirimfos	GC
83	仲丁威 fenobucarb	LC + GC	183	四氯硝基苯 tecnazene	GC
84	苯硫威 fenothiocarb	LC + GC	184	特丁硫磷砜 terbufos sulfone	GC
85	甲氰菊酯 fenpropathrin	LC + GC	185	特丁津 terbuthylazine	GC
86	丁苯吗啉 fenpropimorph	LC	186	杀虫畏 tetrachlorvinphos	LC
87	倍硫磷 fenthion	LC	187	四氟醚唑 tetraconazole	LC + GC
88	氰戊菊酯 fenvalerate	GC	188	三氯杀螨砜 tetradifon	GC
89	氟虫腈 fipronil	LC	189	禾草丹 thiobencarb	LC
90	氟吡禾草灵 fluazifop-butyl	LC + GC	190	虫线磷 thionazin	GC
91	氟氰戊菊酯 flucythrinate	GC	191	甲基立枯磷 tolclofos-methyl	LC + GC
92	氟喹唑 fluquinconazole	LC + GC	192	三唑酮 triadimefon	LC + GC
93	氟酰胺 flutolanil	LC + GC	193	三唑醇 triadimenol	GC
94	氟胺氰菊酯 fluvalinate	GC	194	野麦畏 triallate	GC
95	地虫硫磷 fonofos	LC	195	三唑磷 triazophos	LC
96	噻唑膦 fosthiazate	LC	196	敌百虫 trichlorfon	GC
97	六氯苯 hexachlorobenzene	GC	197	毒壤磷 trichloronat	GC
98	己唑醇 hexaconazole	LC + GC	198	肟菌酯 trifloxystrobin	GC
99	环嗪酮 hexazinone	GC	199	蚜灭磷 vamidothion	LC
100	抑霉唑 imazalil	LC	200	乙烯菌核利 vinclozolin	GC
注：^GC表示该农药使用GC-MS/MS检测；LC表示该农药使用UPLC-MS/MS检测；LC + GC表示该农药同时使用2种仪器检测。Note:^ GC means the pesticide was determined by GC-MS/MS; LC means the pesticide was determined by UPLC-MS/MS; LC + GC means the pesticide was determined by both equipments.

表 1 供试200种农药及其检测仪器 Table 1 200 pesticides and the equipment for their detection

1.2 主要仪器

Neofuege 23R离心机 (香港Heal Force公司)；Vortex Mixi Ⅱ涡旋振荡器 (美国Thermo公司)；N-EVAP氮吹仪 (美国Organomation公司)；Qtrap 4500超高效液相色谱-串联质谱仪 (美国Sciex公司)；7890A-7000C气相色谱-串联质谱仪 (美国安捷伦公司)。

1.3 样品前处理方法

称取10 g样品 (精确至0.01 g) 于50 mL塑料离心管中，依次加入10 mL乙腈、萃取盐包及1颗陶瓷均质子，盖上离心管盖，剧烈振荡1 min，于4 200 r/min下离心5 min；吸取6 mL上清液，加入到内含900 mg硫酸镁及150 mg PSA的15 mL塑料离心管中 (对于颜色较深的样品，如普通白菜、辣椒、菠菜、黄瓜、豇豆、韭菜、芹菜、生菜，则加入885 mg硫酸镁、150 mg PSA及15 mg GCB)，涡旋混匀1 min，于4 200 r/min下离心5 min；取上清液过微孔滤膜，即为蔬菜空白基质溶液，用于配制基质匹配标准溶液。

1.4 基质匹配标准溶液配制及标准曲线绘制 1.4.1 GC-MS/MS基质匹配标准溶液

用乙酸乙酯逐级稀释混合标准溶液，配制成质量浓度分别为5、10、20、50、100和200 μg/L的标准溶液。分别吸取1 mL各蔬菜空白基质溶液于玻璃离心管中。每种蔬菜吸取6份。于40 ℃水浴下氮气吹干后，分别用1 mL上述标准溶液复溶，制备成6个浓度梯度的基质匹配标准溶液。以农药定量离子峰面积为纵坐标，农药标准溶液质量浓度为横坐标，绘制标准曲线。

1.4.2 UPLC-MS/MS基质匹配标准溶液

用乙腈逐级稀释混合标准溶液，配制成5、10、20、50、100和200 μg/L的溶剂标准溶液。分别用蔬菜空白基质溶液逐级稀释混合标准溶液，将17种蔬菜基质分别配制成5、10、20、50、100和200 μg/L的基质匹配标准溶液。以农药定量离子峰面积为纵坐标，农药标准溶液质量浓度为横坐标，绘制标准曲线。

1.4.3 基质效应

将上述溶剂标准溶液和基质匹配标准溶液分别进行UPLC-MS/MS和GC-MS/MS测定。根据每种农药在标准溶液和基质匹配标准溶液中的峰面积获得线性方程，按公式 (1) 计算基质效应 (M_E)。当M_E = –20% ~ 20%时为弱基质效应；当 M_E = –50% ~ –20%或20% ~ 50%时为中等基质效应；当 M_E = < –50%或 > 50%时为强基质效应 ^[1]。

$ M_{\rm E} / {\text{%}}=\left( \frac{{{S}_{\text{m}}}}{{{S}_{\text{s}}}}-1 \right) \times 100 $

(1)

式中，S_m和S_s分别表示基质匹配标准曲线和溶剂标准曲线的斜率。

1.5 检测条件 1.5.1 GC-MS/MS条件

　色谱条件：HP-5 ms UI色谱柱 (30 m × 0.250 mm，0.25 μm)，载气为氦气 (99.999%)；流速1 mL/min；进样量1 μL，不分流进样；柱温箱升温程序：初始温度60 ℃，保持1 min，40 ℃/min升至120 ℃，5 ℃/min升至310 ℃，保持6 min，总运行时间40.5 min；进样口温度280 ℃。

质谱条件：电子轰击离子源；电离能70 eV；传输线温度和离子源温度均为280℃；多反应监测模式 (MRM)。各农药保留时间和质谱参数参见文献方法^[17]。

1.5.2 UPLC-MS/MS条件

　色谱条件：Waters HSS T3 C₁₈色谱柱 (2.1 mm × 100 mm，1.8 μm)；柱温40 ℃；流动相A相为甲醇，B相为2 mmol/L的醋酸铵溶液；进样量5 μL；流速0.3 mL/min；梯度洗脱程序见表2。

表 2 超高效液相色谱-串联质谱流动相梯度洗脱参数 Table 2 The UPLC-MS/MS gradient elution procedure of mobile phase

2 结果与分析 2.1 整体基质效应分析

在GC-MS/MS检测中，大部分农药在蔬菜^[19]、水果、谷物^[20]、植物油^[17]和茶叶^[21]等基质中表现出明显的基质增强效应，这是因为当待测物进入气相色谱系统后，会与进样口色谱柱等部位的活性位点结合，从而出现拖尾和降解等现象，蔬菜基质中的化合物可降低上述位点的活性，使待测物顺利通过气相色谱系统到达检测器，因此表现出良好的峰形和响应值，从而表现出基质增强效应^[22]。相比于GC-MS/MS，在UPLC-MS/MS检测中绝大部分农药表现出基质抑制效应^{[18, 23-24]}。这是由于在液相色谱-串联质谱检测中，基质效应主要是由于基质干扰成分的共流出抑制了目标物的离子化效率，从而导致了抑制效应。此外，基质成分和农药结构的差异也会导致基质效应的不同。

本研究选择17种典型蔬菜品种，考察了200种农药在这17种蔬菜基质中的基质效应，其中采用GC-MS/MS测定150种 (见图1和图2)，采用UPLC-MS/MS测定105种 (见图3和图4)。由图可以看出，在GC-MS/MS检测中，供试的150种农药在17种蔬菜基质中几乎都表现为基质增强效应。除苯胺和氯苯胺灵在葱中分别表现出弱和中等基质效应外，其余148种农药在17种蔬菜中全部表现为强基质效应，其中，中等基质效应的数量约占供试农药总数的50%，中等和强基质效应的数量之和占85%以上，部分农药如磷胺、土菌灵、氟胺氰菊酯、噁唑菌酮等的基质效应强度甚至超过了400%(见表3)。但萝卜、茄子和姜的基质效应较低，弱基质效应农药数量占43%以上，强基质效应农药分别只占农药总数的12.7%、14%和22.7%。其他蔬菜品种整体基质效应差异不大，大部分农药品种表现为中等基质效应，而且总体基质效应强度在100%以下。

图 1 150种农药在17种蔬菜基质中的基质效应 (GC-MS/MS) Fig. 1 Matrix effect of 150 pesticides in 17 vegetables(GC-MS/MS)

图 2 150种农药在17种蔬菜中的弱、中等和强基质效应数目 (GC-MS/MS) Fig. 2 Number of pesticides with weak, medium and strong matrix effects in 17 vegetables(GC-MS/MS)

图 3 105种农药在17种蔬菜中的基质效应 (UPLC-MS/MS) Fig. 3 Matrix Effect of 105 Pesticides in 17 vegetables(UPLC-MS/MS)

图 4 105种农药在17种蔬菜中的弱、中等和强基质效应数目 (UPLC-MS/MS) Fig. 4 Number of pesticides with weak, medium and strong matrix effects in 17 vegetables(UPLC-MS/MS)

表 3 在不同检测方法下17种供试蔬菜不同强度基质效应的农药数量 Table 3 The number of pesticides with different matrix effects in 17 vegetables

编号 No.	蔬菜 Vegetables	GC-MS/MS			UPLC-MS/MS
编号 No.	蔬菜 Vegetables	弱 Weak	中等 Medium	强 Strong	弱 Weak	中等 Medium	强 Strong
1	萝卜 Radish	70	61	19	52	46	7
2	普通白菜 Chinese cabbage	26	85	39	79	23	3
3	胡萝卜 Carrot	15	93	42	85	18	2
4	花椰菜 Broccoli	15	95	40	59	36	10
5	茄子 Eggplant	68	61	21	90	10	5
6	西葫芦 Zucchini	21	92	37	97	7	1
7	大蒜 Garlic	11	77	62	3	24	78
8	辣椒 Pepper	24	89	37	67	32	6
9	番茄 Tomato	28	83	39	75	25	5
10	葱 Green onion	1	1	148	15	65	25
11	菠菜 Spinach	16	81	53	37	58	10
12	黄瓜 Cucumber	14	94	42	76	24	5
13	豇豆 Cowpea	11	86	53	52	44	9
14	韭菜 Leek	4	66	80	21	66	18
15	芹菜 Celery	7	69	74	6	84	15
16	生菜 Lettuce	6	85	59	71	28	6
17	姜 Ginger	62	54	34	3	38	64

表 3 在不同检测方法下17种供试蔬菜不同强度基质效应的农药数量 Table 3 The number of pesticides with different matrix effects in 17 vegetables

在UPLC-MS/MS检测中，供试的105种农药中绝大部分在17种蔬菜中都表现出基质抑制效应，除芹菜、葱、姜和大蒜外，大部分农药的基质效应在0~–40%之间，只有抑霉唑和噁唑菌酮表现出比较强的基质增强效应。大蒜和姜的基质效应很强，分别有74%和61%的农药表现为强基质抑制效应；葱、韭菜、芹菜和菠菜基质效应较强，分别有62%、63%、80%和55%的农药表现为中等基质抑制效应 (见表3)。西葫芦相对其他蔬菜基质效应最弱，只有联苯菊酯在其中表现出强基质效应 (–56%)，绝大部分表现为弱基质效应。此外，普通白菜、胡萝卜、茄子、番茄、黄瓜和生菜的基质效应也较弱，超过70%的农药在这些基质中表现为弱基质效应。对于不同农药品种的检测结果显示，莠去津、丙硫磷、乙酰甲胺磷、萎锈灵和氯菊酯等表现出较强的基质抑制效应。

2.2 GC-MS/MS检测中代表基质的选择

实际农药残留检测中涉及的蔬菜多种多样，若对每种蔬菜都进行基质匹配标准溶液的配制和使用，会明显降低样品前处理和数据处理的效率。因此，在样品初筛时可选择代表性的蔬菜基质配制基质匹配标准溶液对不同品种蔬菜进行定量，在保证定量结果准确的前提下简化流程，提高样品前处理效率。如Kwon等使用黄瓜基质制备基质匹配标准溶液来校正基质效应对气相色谱测定的影响^[25]。本研究选择日常检测中有代表性的8类17种蔬菜基质，考察其基质效应的差异。总体上，除萝卜和茄子基质效应偏低，葱、姜、大蒜基质效应偏高外，其他蔬菜均表现出了相似的基质效应，这为选择代表性蔬菜基质提供了可能。但萝卜、茄子、葱、姜和大蒜在使用其他蔬菜的基质匹配标准溶液进行定量校正时基质效应也很难消除，如用生菜进行校正时发现葱的基质效应仍然较高，大部分农药在葱中的基质效应强度在60%~100%之间。大蒜经校正后部分农药仍表现为中等基质增强效应。萝卜、茄子和姜因基质效应较弱，经校正后有超过32%的农药表现为中等基质抑制效应，因此建议这5种蔬菜单独使用各自的空白基质进行定量。除上述5种蔬菜外，使用其中任意一种蔬菜基质对其他蔬菜进行定量时，都有超过85%的农药表现为弱基质效应，说明这些蔬菜能较好地进行基质效应校正。其中芹菜、菠菜、豇豆和生菜作为代表性基质对其他蔬菜的基质效应校正结果最好，对韭菜和辣椒等相对复杂的基质也都有比较好的校正效果。使用生菜、芹菜、豇豆和菠菜对除萝卜、茄子、葱、姜和大蒜外的12种蔬菜的基质效应校正结果见图5，校正后强基质效应的农药数目在4种以下，表现出了很好的基质效应校正能力。因此在GC-MS/MS检测中推荐使用芹菜、菠菜、豇豆和生菜作为代表性基质进行定量。

A. 生菜；B.芹菜；C. 豇豆；D. 菠菜。
A.Lettuce; B. Celery; C. Cowpea; D. Spinach. 图 5 GC-MS/MS检测中代表性蔬菜作为定量基质时150种供试农药在不同蔬菜品种中的基质效应分布情况 Fig. 5 Matrix effects of different vegetables using typical vegetable as blank matrix(GC-MS/MS)

2.3 UPLC-MS/MS检测中代表性基质的选择

与GC-MS/MS相比，在UPLC-MS/MS检测中，除了葱、姜和大蒜表现出很强的基质抑制效应外，韭菜、芹菜也表现出较强的基质效应，其他蔬菜品种的基质效应差别也较大。因此在选用几种代表性蔬菜基质对所有蔬菜品种进行基质效应校正时，其校正效果比GC-MS/MS的差。图6给出了在UPLC-MS/MS检测中分别使用4种代表性蔬菜的基质匹配标准溶液校正后除葱、姜、大蒜外的14种蔬菜的基质效应校正结果。由图可以看出，相对于溶剂标准溶液，使用黄瓜、普通白菜、番茄和生菜的基质匹配标准溶液获得了较好的基质效应校正结果。但韭菜和芹菜经校正后的基质效应仍较强，分别有约41%和49%的农药表现为中等基质效应。因此对于葱、姜、大蒜、韭菜和芹菜进行UPLC-MS/MS测定时还需进一步考察选择合适的代表蔬菜品种。目前，对于降低UPLC-MS/MS检测中的基质效应除基质匹配标准溶液法外，直接稀释法也是一个比较可行的方法，有研究表明，通过采用合适的稀释倍数溶液进行稀释，可以将基质效应降低到20%以下^{[7, 26]}。因此实际检测中在灵敏度允许的情况下可对提取溶剂进行适当稀释以降低基质效应的影响。

A. 生菜；B.黄瓜；C. 普通白菜；D. 番茄。
A. Lettuce; B. Cucumber; C. Chinese cabbage; D. Tomato. 图 6 UPLC-MS/MS检测中代表性蔬菜作为定量基质时105种供试农药在不同蔬菜品种的基质效应分布情况 Fig. 6 Matrix effects of different vegetables using typical vegetable as blank matrix (UPLC-MS/MS)

3 结论

基质效应是农药残留检测中影响定量准确性的一个重要因素。本研究采用GC-MS/MS及UPLC-MS/MS方法对基于QuEChERS前处理方法的17种常见蔬菜中的200种农药的基质效应进行了研究。结果表明，采用GC-MS/MS检测，绝大部分农药表现出基质增强效应，其中，中等和强基质效应农药数量占总数的85%以上，葱表现出极强的基质效应；采用UPLC-MS/MS检测，绝大部分农药表现出基质抑制效应，但大部分抑制效应较弱，对于不同的蔬菜品种而言，大蒜和姜的基质效应最强，葱、韭菜、菠菜、芹菜的基质效应较强。通过数据分析找出了适用于采用GC-MS/MS和UPLC-MS/MS检测的典型基质。其中，适用于GC-MS/MS检测的典型蔬菜为菠菜、芹菜、豇豆和生菜，适用于UPLC-MS/MS检测的典型蔬菜为黄瓜、普通白菜、番茄和生菜。使用典型蔬菜作为空白基质配制基质匹配标准溶液对其他蔬菜品种中的农药残留进行定量，可很好地对基质效应进行校正，从而得到准确的定量结果。

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