揭秘质谱分析：基质效应的背后故事与破解之道

基质效应是质谱分析中，对定量结果造成重大偏差的主要原因之一，其产生的原因主要是因为样品中的内源性物质没有与目标化合物有效分离，导致其在离子源中与目标化合物互相竞争离子化，从而影响目标化合物的离子化程度，最终使响应强度出现严重偏差。

一般情况下，基质效应分为两种，正效应和负效应，也可以理解为增强效应和抑制效应。评定标准一般是以阴性样品的前处理溶液（待上机测定溶液或最终定容液）配制相应浓度的标准曲线，拟合后与纯溶剂（甲醇、乙腈、水等）配制的标准曲线斜率作比值，如果其比值超过±10%，就可以认为基质效应明显。

在日常实验中，我们经常使用的校正手段是使用空白基质液配制基质曲线进行定量，这是很有效的方法，但也有一些缺点：

一是需要用空白基质液，会造成实验操作步骤增多；

二是对于不同的样品基质，基质效应往往是不一样的，这就需要配制多种基质曲线；

三是对于基本呈阳性样品（如保健品中的维生素），需要先对样品本底准确定量，然后才能得到准确的基质曲线；

四是对于定容液很少的前处理（如液液微萃取），要得到较多的定溶液去配制基质曲线就很麻烦了。

因此，作者在这里分享几个应对方案以及对应的适用情况。

顾名思义就是在前处理过程中除去杂质，这点难度是最大的。

举个通用的例子，绝大部分能用质谱检测的化合物，都是含有N和O等元素的，这些元素一般是以胺基、羟基、羰基等基团存在于化合物中。而样品中的杂质也能与其竞争离子化，说明杂质也是含有类似的基团的，因此要在前处理中分离杂质，难度是较大的。但尽管如此，我们也可以尝试最大限度地进行净化，如多重液液萃取、固相萃取柱的梯度淋洗、多种分散固相萃取的联合净化和分子印迹等。

由于四极杆对非同分异构体的母离子的分离能力强大，因此很多的质谱分析方法中，化合物的保留时间均较短，甚至很多情况下，流动相及梯度洗脱程序一样也能完全适用于不同化合物的测定。这是很正常的，但这也成为了很多分析方法的盲点，因为在保留时间短的情况下，杂质是很难和目标物分离的，这很可能会形成严重的基质效应。

我们可以通过多段梯度变化进行分离，也可以通过改变流动相组成去延长保留时间，甚至使用双色谱柱进行分离。由于杂质并不是我们的目标物，因此好像是难以看到效果，但我们仍然可以根据基质效应作为评判的依据。

举个例子，马拉硫磷是一种可以同时形成加H⁺、加NH₄⁺、加Na⁺等母离子的化合物（这类化合物还有很多）。当样品中含有大量含胺基的杂质时（如氨基酸），这类杂质就会和马拉硫磷互相竞争氢离子，导致基质抑制效应。这时候我们可以尝试使用含20mmol/L的乙酸铵流动相进行长时间冲洗仪器管路。

目的是为了尽量排走系统内的氢离子，在测定时，我们选择马拉硫磷加NH₄⁺的母离子质荷比进行筛选。而氨基酸产生加NH₄⁺母离子的响应强度是很低的，说明这类杂质与NH₄⁺形成母离子的能力较弱，这样就不会与马拉硫磷竞争，可以有效减弱基质效应。

内标法是一种很好的校正方法，对于不同的基质，内标法都可以使用纯溶剂配制标准曲线，不需要考虑不同基质所造成的差异，但唯一的缺点是同位素内标可能价格较贵，对于多化合物的测定，成本较高。

根据作者的经验，如果基质效应严重，可以尝试增大稀释倍数，此操作的目的是在于降低杂质的浓度，即进样量，从而使离子化竞争大幅度降低，而待测化合物的浓度的极限大概在定量限的2~3倍即可。这对于样品含量较高的阳性样品来说，降低基质效应的效果会非常明显。

听到衍生处理，可能我们都会觉得麻烦，所以这也是放在最后一点分享的原因。

衍生的好处是，对于前处理而言，衍生后极性的改变往往通过简单的液液萃取就能有效地与杂质分离。因为假如杂质是极性较大的物质，容易与水形成氢键，但目标物衍生后，极性降低，就能更容易溶于有机相被提取。另外，极性的降低，意味着在反相色谱系统中，相对于极性大的杂质，衍生物会具有更强的色谱保留能力，并且所得到的质谱碎片也会更多，分析依据也更多。

在日常的检测实验中，我们都会遇到很多的问题，每一个项目都有每一个项目的难点，光是从基质效应来分析，我们就需要从杂质类型、分离手段、分离原理、离子化模式等方面进行分析，但只要深入了解实验原理，从每一个关键点出发，我们就可以找到最适合我们的解决办法。