确保食物供应安全无虞的最大挑战之一，是如何在高度复杂的样品基质中侦测超威量具危害性的物质。由于液相层析串联四极柱质谱仪受到广泛使用，让食物基质干扰农药侦测的问题获得进展，不过，仍难以区隔与农药具有类似物性及化性的基质成分。此类样品独特性造成分析的干扰认知不足，会导致质量检验不良，而影响实验室的分析能力与声誉。

了解每一种样品基质的特性，对分析过程明显有益，相同的，监测样品间与各批次间的基质变化同样有助于分析，且这些能力可推动实验室的分析质量持续进步。传统的液相层析串联质谱仪系统，无法直接在高灵敏的多重反应监控 (MRM) 中监测样品基质，仅有最近上市的新一代仪器方具备此能力。

样品基质会对分析造成的困扰，包括会干扰层析分析条件、会增加化学性噪声，以及最明显的是会抑制离子化过程1-4。具有高度复杂基质的物质，例如植物和香料，很容易的与基质结合就会发生上述状况，导致更难以量测残余农药的浓度。

除了样品基质造成的困扰外，由于部分农药（相对）的反应系数不佳，因此较难使用液相层析串联四极柱质谱仪(LC/MS/MS) 进行分析。若考虑增加样品量以及与萃取基质浓度达成平衡的可行性，将不易以规定之药物浓度侦测极限分析此类药物成分。更可靠的解决方案是增加仪器的灵敏度，使分析效能在这些规定的药物浓度下达到优化，而且如果具有足够的分析感度，即有可能降低基质注入分析系统内。

本文件系叙述在分析81种农药残留时，运用超灵敏检测方式降低不同食品中之基质效应的影响，此外，本文亦将叙述使用一种全新的多重离子监控模式 (MRM) ，可获得直接监测每一个注入分析样品之基质背景的信息。

此应用的好处

WATERS 应用的产品

实验

使用Waters DisQue (EN 15662:2008)萃取试剂组 (QuEChERS) 萃取已添加农药的葡萄、酪梨、墨角兰与姜物，葡萄及酪梨的样品基质浓度为1g/ml，墨角兰及姜则为0.1g/ml。QuEChERS是使用乙?(acetonitrile) 萃取，再用移动相稀释10倍后，取10μl注入分析系统（称为原始样品），后续稀释此样品则可用于降低基质效应。

层析条件（LC conditions）

表一 : UPLC梯度：

质谱仪条件 (MS conditions)

质谱收集讯号参数设定

以Quanpedia 多重离子监控模式(MRM)产生的变量（完整的MRM表可参见附录一），可用于处理质谱数据。质谱数据可利用RADAR取得及处理，RADAR是属于将数据富集起来的做法，可在多重离子监控模式的模式下精确测量目标物，另一方面则可扫描背景环境以寻找其他成分讯号。

图一是说明质谱仪以RADAR信息处理模式，搭配定时多重离子监控模式方法侦测标的农药，并于同时间进行全质谱(MS2)扫瞄。

图一 : 质谱实验显示之RADAR信息处理模式

结果与讨论

侦测至规定值以下的限量

在摄取之食物中的农药允许暴露量方面，欧盟(EU)标准是全球最严格的规范之一。进口至欧洲之食物及食品的农药残留，必须低于该产品的表列最大残留限量(MRLs)⁵，在低于这些浓度范围下，需要有好的定量能力才能确认阳性结果，但是在复杂的基质环境下可能很难做到。

图二是说明添加0.005mg/kg农药至酪梨后的多重离子监控模式(MRM) 层析图。此添加量可确认定量和定性能力，且此添加量低于欧洲最大残留限量(MRL) 的10倍以下（除zoxamide为4倍以下），包括以电洒游离法分析时会出现相对较低讯号的巴拉松(paratjhion)。在这些低浓度下仍可准确定量/定性农药，使最大残留限量的检验报告也更加可靠。

定量

定性

图二 : 将农药（添加量0.005mg/kg）添加酪梨后的多重离子监控模式 (MRM) 定量及定性

监测基质的复杂度

每一项分析后的样品，皆附有全图谱扫描质谱数据(MS/MS)，因为Ｘevo TQ-S的RADAR功能已启动，这些数据可用于监测每一个样品基质的复杂背景。

从BPI谱图可观察到葡萄、酪梨、墨角兰及姜的基质背景差异性。针对墨角兰及姜样品使用QuECHERS萃取稀释10倍以下样品可得出0.1g/mL的基质，相对于葡萄及酪梨通常是有1g/mL的基质的，主要原因是这种食物样品的基质成分皆极端复杂。图三是显示在不同基质中添加1.0×10⁵ g/Kg的农药后，BPI谱图与多重离子监控模式 (MRM) 层析图重迭的情形。

尽管基质浓度降低，但是相较于葡萄及酪梨，墨角兰及姜的可离子化背景值却很高，因此，此类物质会抑制或增强离子化的可能性高。

图三 : 将 (0.01mg/kg) 的农药添加至葡萄（1.0 g/ml 基质）、酪梨 (1.0 g/ml)、墨角兰 (0.1 g/ml) 及姜 (0.1g/ml) 内后，其BPI谱图与多重离子监控模式(MRM)层析图重迭

若同时使用全质谱扫瞄，可观察到与标的分析物一起萃取出的特定成分。图四是显示将0.01mg/kg的大灭松 (dimethoate) 添加葡萄样品后的BPI 与MRM层析图。从大灭松讯号的冲提范围取得全图谱扫描质谱后，找出质谱中讯号最强的离子结合成一张萃取离子层析图 (XIC)，即可见到与大灭松同时共析出的独立讯号峰，如图四所示。

如果这种成分或其他成分在基质中造成显著的问题，则能观察它们做进一步的分析及执行补救措施，同时，此信息处理模式能协助追溯样品处理的净化效率。

图四 : 显示将0.01mg/kg的大灭松 (dimethoate) ?入葡萄样品后，RADAR全质谱扫瞄的BPI 与 MRM 质谱层析图。此外，亦会显示出同时共析之其他成分萃取离子层析图 (XIC)。小图为扣除背景之后的质谱图。

降低基质的干扰效应

减低基质干扰，可提升分析数据的信赖度。减低注入分析系统之基质的量是一种简单且有效的方法，若以标准电洒游离 (ESI) 方式为离子源时，则可利用减少欲萃取物之样品量、减少样品浓缩次数，或稀释最终萃取物以达成。在任何情况下，当分析方法的灵敏度能在要求的侦测浓度范围内运作时，这些做法将仅可做为选项之一。

如图三所示，即使姜的基质浓度 (0.1g/mL) 相当低，但是相较于其他物质，依然具有最高的离子化背景值，且可观察到姜之样品基质的干扰效应，尤其是抑制离子化及层析分析问题最显著。

图五 : 以稀释方式降低姜之样品基质浓度的效应。上方为全质谱扫描之RADAR背景层析图，下方是部分农药的多重离子监控模式 (MRM) 层析图。

将姜萃取物稀释10倍，可恢复已变形的赛灭净 (cyromazine)的讯号形状，以及减低基质对某些农药的离子抑制作用（如图5）。表二是显示10倍稀释后，离子化抑制效果降低的情形。在比较农药在姜萃取物中之峰面积与无基质存在的标准品时，抑制效果会更明显减低，而农药的峰面积与标准品峰面积，则会随着基质浓度的降低变得更紧密相关。

表二 : 将原样品10倍稀释后，可降低姜萃取物抑制离子化的效果。数字为检测出农药之峰值面积与不含基质之标准品的比例

结论

1.使用Xevo TQ-S分析多重农药残留分析方法，可从复杂食物基质中侦测出要求之侦测浓度以下的农药，包括具有低相对反应因子的化合物。

2.RADAR之数据处理模式可同时收集样品基质中之背景成分化合物的图谱数据，以及多重离子监控模式MRM数据，以协助发现潜在的离子化抑制区域、观察是否有非检测标的物的污染，并协助发展降低基质干扰的措施。

3.当观察到基值效应时，可使用Xevo-TS的高灵敏减低基质浓度，以降低这些效应，同时可在规范之浓度内与报告数据中维持检测能力的高可信度。

（本文作者均任职于Waters公司）