基質(zhì)效應(yīng)可對(duì)方法的定量限(LOQ)、檢出限(LOD)、線性、準(zhǔn)確度和精密度產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。基質(zhì)是樣品中被測(cè)物以外的組分，常對(duì)被測(cè)物分析有顯著的干擾，并影響測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性，這些干擾和影響被稱為基質(zhì)效應(yīng)。基質(zhì)效應(yīng)表現(xiàn)為離子抑制或離子增強(qiáng)。
液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜中的基質(zhì)效應(yīng)產(chǎn)生的原因一般認(rèn)為是由于基質(zhì)中的非揮發(fā)性組分與待測(cè)物質(zhì)，在霧滴表面離子化的過(guò)程中產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)，影響電噴霧接口處的離子化效率。這些非揮發(fā)性的基質(zhì)組分將霧滴吸引在一起，阻止其裂解成更小的微滴。
根據(jù)接口處離子化和離子蒸發(fā)過(guò)程中的變化情況，這種競(jìng)爭(zhēng)可能會(huì)增強(qiáng)(離子增強(qiáng))或者妨礙(離子抑制)被分析物離子的形成效能，也就是說(shuō)被分析物離子的形成效能與進(jìn)入電噴霧離子源的基質(zhì)密切相關(guān)。也有人認(rèn)為基質(zhì)效應(yīng)是由于待測(cè)組分與基質(zhì)中內(nèi)源性物質(zhì)共洗脫而引起的色譜柱超載所致。
產(chǎn)生基質(zhì)效應(yīng)的干擾性物質(zhì)分為兩類。
一類叫做“內(nèi)源性物質(zhì)”：它源自于被分析物本身，并保留在最終提取液中的物質(zhì)，包括鹽、強(qiáng)極性化合物、表面活性劑以及與目標(biāo)化合物結(jié)構(gòu)類似的脂類、胺類、肽類等。
另一類叫做“外源性物質(zhì)”：它并非來(lái)自基質(zhì)本身，而是來(lái)源于方法建立過(guò)程中外部環(huán)境，包括塑料和聚合物殘留、離子對(duì)試劑、有機(jī)酸、緩沖溶液等。
因此，在方法建立過(guò)程中，全面了解基質(zhì)效應(yīng)的消除(或最小化)方法至關(guān)重要。目前，在液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜方法建立過(guò)程中詳細(xì)說(shuō)明基質(zhì)效應(yīng)消除方法的文章在國(guó)內(nèi)還較少。消除基質(zhì)效應(yīng)的方法有：
(1) 選擇合適的樣品前處理方法；
(2) 選擇合適的色譜分離條件；
(3) 優(yōu)化質(zhì)譜分析條件；
(4) 使用合適的內(nèi)標(biāo)；
(5) 采用基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液校正。
1、選擇合適的樣品前處理方法
樣品溶液上機(jī)前提取、凈化的程度，決定了樣品溶液中基質(zhì)成分以及殘留數(shù)量的不同，從而導(dǎo)致不同程度的基質(zhì)效應(yīng)。因此，樣品前處理方法的選擇直接影響基質(zhì)效應(yīng)的強(qiáng)度。
傳統(tǒng)的消除基質(zhì)效應(yīng)的前處理方法有：蛋白質(zhì)沉淀(PPT)、液液萃取(LLE)、固相萃取(SPE)、樣品稀釋(或減少進(jìn)樣量)等。
對(duì)蛋白質(zhì)沉淀、液液萃取、固相萃取(反相固相萃取柱、離子交換柱、混合型固相萃取柱)等幾種常規(guī)的樣品前處理方法進(jìn)行了比較。
結(jié)果顯示，蛋白質(zhì)沉淀方法的效果最差；其次是反相固相萃取和離子交換固相萃取；效果最好的是兼具反相和離子交換機(jī)理的混合型固相萃取柱； 液液萃取也可以達(dá)到較好的凈化效果，但是對(duì)于極性化合物的回收率較低。在使用了混合型離子交換柱，使液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜方法檢測(cè)人體血液中的美沙特羅殘留量的基質(zhì)效應(yīng)降到最低。
在此兩組實(shí)驗(yàn)中，對(duì)于這幾種常規(guī)的前處理方法，混合型固相萃取柱的凈化效果最佳。同時(shí)，固相萃取柱上樣前的處理以及淋洗、洗脫條件的不同，都會(huì)導(dǎo)致最終基質(zhì)效應(yīng)的不同。
比較硅膠基質(zhì)和聚合物基質(zhì)的反相固相萃取柱，結(jié)果表明，對(duì)于這兩種固相萃取柱, 以甲醇魏洗脫液，減少干擾物磷脂的洗脫，必須減小洗脫液中甲醇的比例，而對(duì)于硅膠基質(zhì)反相固相萃取柱100%的乙腈可以顯著降低干擾物磷脂的洗脫，同時(shí)，使目標(biāo)物得到最佳的回收率。因此，使用硅膠基質(zhì)固相萃取柱，以乙腈洗脫，使實(shí)驗(yàn)達(dá)到最佳效果。
在上述研究中，固相萃取柱作為最有效的消除基質(zhì)效應(yīng)的方式應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)中。但是，對(duì)于不同分析物，還要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定最優(yōu)(基質(zhì)效應(yīng)影響最小)的前處理方法。對(duì)尿液、口腔液、血漿中的違禁藥進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)各種前處理方式對(duì)不同基質(zhì)的凈化效果、不同樣品的預(yù)期濃度、最低檢出限要求,確定不同的基質(zhì)效應(yīng)消除方法。尿液采用稀釋的前處理方法，口腔液采用乙腈沉淀蛋白質(zhì)的前處理方法，血漿采用固相萃取的前處理方法，均達(dá)到最佳效果。
比較兩種前處理方法對(duì) LC-MS/MS 測(cè)定家兔血清中淫羊藿黃酮類化合物基質(zhì)效應(yīng)的影響。以乙酸乙酯液－液萃取法進(jìn)行樣品前處理后，家兔血清中淫羊藿黃酮類化合物的絕對(duì)基質(zhì)效應(yīng)大于100%，提取回收率和方法過(guò)程效率均較高且穩(wěn)定；以 C18 小柱固相萃取法進(jìn)行樣品前處理后，家兔血清中淫羊藿黃酮類化合物的絕對(duì)基質(zhì)效應(yīng)低于100%，提取回收率和方法過(guò)程效率均較低且不穩(wěn)定。因此，采用乙酸乙酯液－液萃取法，適合作為樣品前處理方法。
近年來(lái)，出現(xiàn)了許多新型的前處理方法，例如，在線前處理技術(shù)的發(fā)展，使得基質(zhì)效應(yīng)有了新的、更高效的解決方式。在線固相萃取(SPE)、渦流色譜技術(shù)(turbulent flow, TFC)，與傳統(tǒng)的前處理方式相比具有速度快、回收率高、成本低的特點(diǎn)。這種方式在近年來(lái)文獻(xiàn)中已有很多報(bào)道。
2、選擇合適的色譜分離條件
由于LC-MS/MS分析中的基質(zhì)效應(yīng)是由被分析物的共流出組分影響電噴霧接口的離子化效率所致。因此，合理的色譜分離條件，使目標(biāo)物與干擾物分離，即可有效改善基質(zhì)效應(yīng)的影響。流動(dòng)相的 pH值可改變目標(biāo)物與雜質(zhì)的保留行為，且不同的pH值可改變離子源的電離行為，因此合理調(diào)節(jié)流動(dòng)相的pH值可改善基質(zhì)效應(yīng)的影響，提高靈敏度。
同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)縮短流動(dòng)相的梯度洗脫時(shí)間，在不同 pH 值條件下，不同程度的增加了阿米替林的基質(zhì)效應(yīng)。因此，延長(zhǎng)梯度時(shí)間，使目標(biāo)物與雜質(zhì)有效分離，可改善基質(zhì)效應(yīng)的影響。
同時(shí)，由于不同種類色譜柱的分離效果不同，也會(huì)對(duì)基質(zhì)效應(yīng)產(chǎn)生不同的影響，例如，使用HILIC色譜柱與反相色譜柱相比可以有效的延長(zhǎng)極性化合物的保留時(shí)間，有效的除去雜質(zhì)分子，避免基質(zhì)效應(yīng)，同時(shí) HILIC 色譜柱使用的高比例揮發(fā)性有機(jī)相亦有助于質(zhì)譜響應(yīng)值的提高，因此選擇合適類型的色譜柱進(jìn)行樣品分析至關(guān)重要。
通過(guò)實(shí)驗(yàn)比較了 HPLC和UPLC分別串聯(lián)質(zhì)譜分析地表水中9 種藥物的基質(zhì)效應(yīng)。在HPLC-MS/MS 分析中，色譜分離效率低，無(wú)法消除基質(zhì)效應(yīng)的影響，使定量不準(zhǔn)。UPLC-MS/MS 擁有更好的分離度和更窄的峰型，使分析物與共流出物更好的分離，以類似物為內(nèi)標(biāo)，消除了基質(zhì)效應(yīng)的影響。另外，有研究亦表明，基質(zhì)效應(yīng)的大小直接依賴于色譜分離性。
運(yùn)用二維色譜，使目標(biāo)物與雜質(zhì)更有效的得到分離，從而，使基質(zhì)效應(yīng)得到明顯改善。二維液相色譜是運(yùn)用了柱反沖技術(shù)，即第一根色譜柱將待測(cè)組分保留在色譜柱上，基質(zhì)組分不被保留而除去，然后將第一根色譜柱上的待測(cè)組分反沖到第二根色譜柱進(jìn)行分離。
3、優(yōu)化質(zhì)譜分析條件
實(shí)驗(yàn)表明，多數(shù)化合物基質(zhì)效應(yīng)對(duì)ESI影響顯著，而對(duì)于 APCI、APPI 的影響很小或者沒(méi)有影響。因此在儀器條件允許的情況下，合理選擇離子源，是簡(jiǎn)便有效的消除基質(zhì)效應(yīng)的方法。
4、使用合適的內(nèi)標(biāo)
同位素內(nèi)標(biāo)是消除基質(zhì)效應(yīng)首選的內(nèi)標(biāo)物，同位素內(nèi)標(biāo)與目標(biāo)物具有相同的化學(xué)性質(zhì)和相同的保留時(shí)間，因此可以抵消質(zhì)譜離子化過(guò)程中的基質(zhì)效應(yīng)，同時(shí)消除前處理過(guò)程中的差異。但是，一些同位素內(nèi)標(biāo)難以合成或價(jià)格昂貴，使同位素內(nèi)標(biāo)的應(yīng)用受到一定的限制。使用類似物做為內(nèi)標(biāo)，在合理的試驗(yàn)條件下，亦得到了滿意的效果。
5、采用基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液校正
基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液, 即將空白樣品經(jīng)前處理后，加入一定量待測(cè)物標(biāo)準(zhǔn)，用以對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行校正。采用基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液校正，是最常用的補(bǔ)償基質(zhì)效應(yīng)的方法。在國(guó)內(nèi)外液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜方法研究中應(yīng)用十分廣泛。
綜上所述，在具體的液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜方法開發(fā)過(guò)程中，首先要根據(jù)目標(biāo)化合物的性質(zhì)、基質(zhì)類型、檢出限要求等對(duì)前處理方法進(jìn)行優(yōu)化，比較多種前處理方法的凈化效果，兼顧基質(zhì)效應(yīng)和回收率，盡可能多的消除可引起基質(zhì)效應(yīng)的內(nèi)源性物質(zhì)；
其次，選擇合適的離子源并對(duì)色譜條件進(jìn)行優(yōu)化，以得到最優(yōu)的分離效果，避免共流出物的影響。選擇合適的內(nèi)標(biāo)物、采用基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液校正是對(duì)產(chǎn)生的基質(zhì)效應(yīng)的補(bǔ)償，以抵消基質(zhì)效應(yīng)的影響，是在前處理以及儀器條件無(wú)法消除基質(zhì)效應(yīng)的情況下的補(bǔ)償措施，以保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
