確保食物供應安全無虞的最大挑戰之一，是如何在高度複雜的樣品基質中偵測超微量具危害性的物質。由於液相層析串聯四極柱質譜儀受到廣泛使用，讓食物基質干擾農藥偵測的問題獲得進展，不過，仍難以區隔與農藥具有類似物性及化性的基質成分。此類樣品獨特性造成分析的干擾認知不足，會導致品質檢驗不良，而影響實驗室的分析能力與聲譽。
瞭解每一種樣品基質的特性，對分析過程明顯有益，相同的，監測樣品間與各批次間的基質變化同樣有助於分析，且這些能力可推動實驗室的分析品質持續進步。傳統的液相層析串聯質譜儀系統，無法直接在高靈敏的多重反應監控 (MRM) 中監測樣品基質，僅有最近上市的新一代儀器方具備此能力。
樣品基質會對分析造成的困擾，包括會干擾層析分析條件、會增加化學性雜訊，以及最明顯的是會抑制離子化過程1-4。具有高度複雜基質的物質，例如植物和香料，很容易的與基質結合就會發生上述狀況，導致更難以量測殘餘農藥的濃度。
除了樣品基質造成的困擾外，由於部分農藥（相對）的反應系數不佳，因此較難使用液相層析串聯四極柱質譜儀(LC/MS/MS) 進行分析。若考慮增加樣品量以及與萃取基質濃度達成平衡的可行性，將不易以規定之藥物濃度偵測極限分析此類藥物成分。更可靠的解決方案是增加儀器的靈敏度，使分析效能在這些規定的藥物濃度下達到最佳化，而且如果具有足夠的分析感度，即有可能降低基質注入分析系統內。
本文件係敘述在分析81種農藥殘留時，運用超靈敏檢測方式降低不同食品中之基質效應的影響，此外，本文亦將敘述使用一種全新的多重離子監控模式 (MRM) ，可獲得直接監測每一個注入分析樣品之基質背景的資訊。
此應用的好處
- 大量多種農藥殘留量測定法可在複雜食物基質中，偵測出規定之最低偵測濃度以下的農藥。
- 能監測樣品基質在樣品間及批次間的改變。
- 可在維持偵測能力的同時降低基質濃度，最小化基質效應。
WATERS 應用的產品
- Xevo TQ-S 系統
- ACQUITY UPLC 系統
- DisQuE
- Quanpedia
- RADAR
實驗
使用Waters DisQue (EN 15662:2008)萃取試劑組 (QuEChERS) 萃取已添加農藥的葡萄、酪梨、墨角蘭與薑物，葡萄及酪梨的樣品基質濃度為1g/ml，墨角蘭及薑則為0.1g/ml。QuEChERS是使用乙?(acetonitrile) 萃取，再用移動相稀釋10倍後，取10μl注入分析系統（稱為原始樣品），後續稀釋此樣品則可用於降低基質效應。
層析條件（LC conditions）
- 層析系統：ACQUITY UPLC
- 層析管柱：ACQUITY BEH C18
- 100mm*2.1mm,1.7um
- 移動相A：0.1%甲酸 溶於水中
- 移動相B：0.1%甲酸 溶於甲醇
質譜儀條件 (MS conditions)
- 質譜儀系統：Xevo TQ-S
- 離子化模式：ES positive
- 毛細管電壓：0.60kV
- 源頭溫度：130℃
- 去溶劑溫度：650℃
- 錐孔氣體流量：150 升／小時
- 去溶劑氣體流量：1200升／小時
質譜收集訊號參數設定
以Quanpedia 多重離子監控模式(MRM)產生的變數（完整的MRM表可參見附錄一），可用於處理質譜資料。質譜數據可利用RADAR取得及處理，RADAR是屬於將資料富集起來的做法，可在多重離子監控模式的模式下精確測量目標物，另一方面則可掃描背景環境以尋找其他成分訊號。
圖一是說明質譜儀以RADAR資訊處理模式，搭配定時多重離子監控模式方法偵測標的農藥，並於同時間進行全質譜(MS2)掃瞄。
結果與討論
偵測至規定值以下的限量
在攝取之食物中的農藥允許暴露量方面，歐盟(EU)標準是全球最嚴格的規範之一。進口至歐洲之食物及食品的農藥殘留，必須低於該產品的表列最大殘留限量(MRLs)5，在低於這些濃度範圍下，需要有好的定量能力才能確認陽性結果，但是在複雜的基質環境下可能很難做到。
圖二是說明添加0.005mg/kg農藥至酪梨後的多重離子監控模式(MRM) 層析圖。此添加量可確認定量和定性能力，且此添加量低於歐洲最大殘留限量(MRL) 的10倍以下（除zoxamide為4倍以下），包括以電灑游離法分析時會出現相對較低訊號的巴拉松(paratjhion)。在這些低濃度下仍可準確定量/定性農藥，使最大殘留限量的檢驗報告也更加可靠。
定量
定性
監測基質的複雜度
每一項分析後的樣品，皆附有全圖譜掃描質譜資料(MS/MS)，因為Ｘevo TQ-S的RADAR功能已啟動，這些資料可用於監測每一個樣品基質的複雜背景。
從BPI譜圖可觀察到葡萄、酪梨、墨角蘭及薑的基質背景差異性。針對墨角蘭及薑樣品使用QuECHERS萃取稀釋10倍以下樣品可得出0.1g/mL的基質，相對於葡萄及酪梨通常是有1g/mL的基質的，主要原因是這種食物樣品的基質成分皆極端複雜。圖三是顯示在不同基質中添加1.0×105 g/Kg的農藥後，BPI譜圖與多重離子監控模式 (MRM) 層析圖重疊的情形。
儘管基質濃度降低，但是相較於葡萄及酪梨，墨角蘭及薑的可離子化背景值卻很高，因此，此類物質會抑制或增強離子化的可能性高。
若同時使用全質譜掃瞄，可觀察到與標的分析物一起萃取出的特定成分。圖四是顯示將0.01mg/kg的大滅松 (dimethoate) 添加葡萄樣品後的BPI 與MRM層析圖。從大滅松訊號的沖提範圍取得全圖譜掃描質譜後，找出質譜中訊號最強的離子結合成一張萃取離子層析圖 (XIC)，即可見到與大滅松同時共析出的獨立訊號峰，如圖四所示。
如果這種成分或其他成分在基質中造成顯著的問題，則能觀察它們做進一步的分析及執行補救措施，同時，此資訊處理模式能協助追溯樣品處理的淨化效率。
降低基質的干擾效應
減低基質干擾，可提升分析數據的信賴度。減低注入分析系統之基質的量是一種簡單且有效的方法，若以標準電灑游離 (ESI) 方式為離子源時，則可利用減少欲萃取物之樣品量、減少樣品濃縮次數，或稀釋最終萃取物以達成。在任何情況下，當分析方法的靈敏度能在要求的偵測濃度範圍內運作時，這些做法將僅可做為選項之一。
如圖三所示，即使薑的基質濃度 (0.1g/mL) 相當低，但是相較於其他物質，依然具有最高的離子化背景值，且可觀察到薑之樣品基質的干擾效應，尤其是抑制離子化及層析分析問題最顯著。
將薑萃取物稀釋10倍，可恢復已變形的賽滅淨 (cyromazine)的訊號形狀，以及減低基質對某些農藥的離子抑制作用（如圖5）。表二是顯示10倍稀釋後，離子化抑制效果降低的情形。在比較農藥在薑萃取物中之峰面積與無基質存在的標準品時，抑制效果會更明顯減低，而農藥的峰面積與標準品峰面積，則會隨著基質濃度的降低變得更緊密相關。
結論
1.使用Xevo TQ-S分析多重農藥殘留分析方法，可從複雜食物基質中偵測出要求之偵測濃度以下的農藥，包括具有低相對反應因子的化合物。
2.RADAR之資料處理模式可同時收集樣品基質中之背景成分化合物的圖譜資料，以及多重離子監控模式MRM數據，以協助發現潛在的離子化抑制區域、觀察是否有非檢測標的物的汙染，並協助發展降低基質干擾的措施。
3.當觀察到基值效應時，可使用Xevo-TS的高靈敏減低基質濃度，以降低這些效應，同時可在規範之濃度內與報告數據中維持檢測能力的高可信度。
（本文作者均任職於Waters公司）
