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2023-08-12
评价化学分析方法中的基质效应影响
【摘要】：实验室应充分考虑可能的基质效应影响，排除其对校准曲线的干扰。基质效应的评价是化学分析方法确认的重要内容。在校准曲线法评价基质效应中，是对代表基质与试剂得到的校准直线为研究对象，采用t检验法比较不同校准直线的斜率的差异，从而评价基质效应影响的显著性。
化学分析中，基质（matrix）指的是样品中被分析物之外的组分。基质效应（matrix effect）指样品基质中的一种或多种成分对目标分析物检测结果的影响［3］。相比于试剂中目标分析物检测结果，基质效应可能会造成目标分析物响应信号增强或减弱，这种现象常称为基质增强效应或基质减弱（抑制）效应。
实验室应充分考虑可能的基质效应影响，排除其对校准曲线的干扰。通常，若经过评价的结果证实不存在基质效应，则可用溶剂或试剂直接配制标准溶液，制作校准曲线；若存在基质效应，则需要采用相关措施，以尽可能克服基质效应对检测结果正确度的影响。其中，相关的措施包括：空白基质配标校正法、内标法、同位素内标法、改进样品前处理的净化方法、标准加入法等［8］。
基质效应的评价是化学分析方法确认的重要内容。评价机制效应的常用方法主要包括柱后注射法、提取后添加法、相对响应值法、校准曲线法等。在校准曲线法评价基质效应中，是对代表基质与试剂得到的校准直线为研究对象，采用t检验法比较不同校准直线的斜率的差异，从而评价基质效应影响的显著性。在t检验中，t值得计算按照式（2－9）计算获得。
若t统计量小于自由度为（f＝n1+n2－2）及给定显著性水平a（通常a＝0.05）的临界值ta（f），则基质效应不显著；反之，则说明存在显著的基质效应。
式中校准直线斜率合并标准差（s合）由式（2－10）计算获得。
式中s1和s2代表基质或试剂校准曲线的斜率标准差，可由式（2－7）计算获得。
例2－7给出了校准曲线测定方法评价基质效应的示例。
【例2－7】 校准曲线测定方法评价基质效应
采用YC/T 207—2014［9］方法，以接装纸原纸空白基质（20cm×4cm）和不使用原纸基质为研究对象，通过校准曲线法评价接装纸原纸对目标分析物乙醇、丙二醇甲醚、乙苯的基质效应。
解：
按照YC/T 207—2014方法，以三乙酸甘油酯为溶剂，配制5级系列标准工作溶液，系列标准工作溶液中乙醇、丙二醇甲醚、乙苯的浓度如表2－2所示。
表2－2 系列标准工作溶液浓度
按照YC/T 207—2014标准方法，采用所配制的系列标准工作溶液，以接装纸原纸空白基质和不使用原纸基质制作标准样品进行测定，乙醇、丙二醇甲醚、乙苯的色谱峰面积检测结果如表2－3所示。
表2－3 色谱峰面积检测结果
以色谱峰面积为y，将系列标准工作溶液浓度为x，按照YC/T 207—2014标准方法要求，将校准曲线强制过原点。最终按照校准直线函数的估计方法获得校准曲线相关参数估计值结果如下。
无原纸基质校准直线方程分别为：
y 乙醇1＝18749695.53 ( ± 155064.62 )x，r2＝0.9995
y 丙二醇甲醚1＝2396642.89 ( ± 24688.72 )x，r2＝0.9992
y 乙苯1＝29056526.53 ( ± 130682.77 )x，r2＝0.9947
接装纸原纸基质校准直线方程分别为：
y 乙醇2＝15763918.38 ( ± 63542.78 )x，r2＝0.9999
y 丙二醇甲醚2＝2206118.32 ( ± 42961.86 )x，r2＝0.9997
y 乙苯2＝29516502.86 ( ± 79775.01 )x，r2＝0.9999
根据无原纸基质和接装纸原纸基质校准直线结果，首先对校准直线斜率标准差进行等精度F检验，确认两组数据齐方差后，按照式（2－9）计算t统计量，结果如表2－4所示。
表2－4 t统计量计算结果
续表
结论：从表2－4的统计检验结果可以看出，对于乙醇、丙二醇甲醚、乙苯3种物质，无原纸基质校准直线的斜率与接装纸原纸校准直线斜率的t检验结果均大于t0.95（8）临界值。由此说明，无原纸基质校准直线的斜率与接装纸原纸校准直线斜率差异显著。说明在使用YC/T 207—2014标准方法中，接装纸原纸会导致显著的基质效应。这也是YC/T 207—2014标准方法之所以采用不同类型烟用纸张原纸作为基质配标的主要原因。比较不同类型挥发性有机化合物的基质效应可以看出，醇类物质基质效应＞醚类物质基质效应＞苯系物基质效应。
图2－9、图2－10和图2－11给出了乙醇、丙二醇甲醚、乙苯的无原纸基质与接装纸原纸基质校准直线直观图。
图2－9 乙醇的无原纸基质与接装纸原纸基质校准直线
○无原纸基质×接装纸原纸基质
图2－10 丙二醇甲醚的无原纸基质与接装纸原纸基质校准直线
○无原纸基质×接装纸原纸基质
图2－11 乙苯的无原纸基质与接装纸原纸基质校准直线
○无原纸基质×接装纸原纸基质
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