ОРИГІНАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ

УДК: 613.2/.3:632.95

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДОВ СКРИНИНГА ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ОСТАТКОВ ПЕСТИЦИДОВ В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ

В.Д. Чмиль, доктор биол. наук, Е.И. Давидюк, кандидат биол. наук, Е.В. Голохова

Институт экогигиены и токсикологии им. Л.И. Медведя, г. Киев


РЕЗЮМЕ. У статті розглядаються питання щодо методів скринiнгу залишків пестицидів і наведені результати розробки методик скринінгу карбаматів в овочах і фруктах.

SUMMARY. The questions of the screening methods are dealt in this article. The results of the eleboration of methods of carbamate screening are demonstrated.


Одной из проблем, возникающей при обеспечении безопасности пищевых продуктов, потребляемых человеком, является необходимость проведения анализа большого количества проб на содержание остатков пестицидов, используемых в сельскохозяйственной практике. Как правило, для этих целей в настоящее время используются в основном инструментальные методы анализа на основе газовой и высокоэффективной жидкостной хроматографии [1]. В то же время для анализа большого числа проб необходимо располагать быстрыми, простыми и относительно дешевыми методами определения остатков пестицидов. В этом случае на помощь химику-аналитику приходят тест-методы химического анализа [2, 3, 4, 5, 6, 7] и методология скрининга, которая допускает неправильные положительные результаты, указывающие на присутствие остатков пестицидов в анализируемых пробах, но полностью исключает неправильные отрицательные результаты [8]. Пробы с положительными результатами далее исследуют каким-либо специфическим инструментальным методом, тогда как все отрицательные результаты рассматриваются как окончательные, не подлежащие какой-либо проверке. Следует заметить, что при этом допускается возможность получения неправильных положительных результатов.

Методология скрининга позволяет значительно сократить стоимость анализа и объем работы с использованием инструментальных методов. В основе тест-методов, которые используются в методологии скрининга, лежат специфические методы качественного и полуколичественного анализа. Классическим примером тест-метода является использование индикаторной бумаги для оценки рН водных растворов.

В большинстве тест-методов используются химические реакции определяемых компонентов с цветообразующими реагентами, которыми пропитывают полоски бумаги или содержимое индикаторных трубок, например трубок Дрегера. Для обнаружения и полуколичественной оценки содержания целевых компонентов используют интенсивность окрашивания бумаги или длину окрашенного слоя индикаторной трубки (в случае анализа газов) [9].

Несмотря на специфичность определения целевых компонентов анализируемых проб, которая достигается при использовании индикаторных бумаг и трубок, более привлекательно выглядит использование в качестве тест-метода тонкослойной хроматографии (ТСХ). В последнем случае достоверность обнаружения достигается не только вследствие специфичности хромогенного реагента, но и за счет хроматографического разделения целевого компонента и возможных примесей и веществ, составляющих основу анализируемой матрицы, которые могут давать такое же окрашивание, как и целевой компонент.

В данной работе рассматривается использование полуколичественного варианта адсорбционной ТСХ для разработки метода скрининга остатков пестицидов — производных карбаминовой кислоты (карбаматов) в овощах и фруктах.

Термин "карбаматы" в литературе, относящeйся к пестицидам, используется для обозначения класса органических соединений, являющихся производными карбаминовой кислоты и обладающих различной биологической активностью (инсектициды, гербициды, фунгициды, моллюскоциды) [10]. Карбаминовая кислота, которая в свободном состоянии неизвестна, является амидом угольной кислоты, которая в свободном состоянии тоже не существует [11]. Соли же карбаминовой кислоты, напротив, устойчивы и именно они носят название карбаматов. В качестве же пестицидов в сельском хозяйстве нашли применение не соли, а сложные эфиры карбаминовой кислоты — уретаны. В связи с этим использование термина "карбаматы" применительно к производным карбаминовой кислоты, являющимися пестицидами, некорректно. Тем не менее, в дальнейшем изложении при обозначении пестицидов, производных карбаминовой кислоты, будет использоваться термин "карбаматы".

В таблице 1 приведены некоторые характеристики действующих веществ пестицидных формуляций на основе производных карбаминовой кислоты, которые были использованы при разработке метода скрининга. В исследуемую группу входили ариловые и алкиловые эфиры n-метилкарбаминовой кислоты (карбарил, карбофуран, пропоксур, десмедифам, фенмедифам), оксимы карбаматов (альдикарб, оксамил, метомил). К этой группе могут быть также отнесены беномил и карбендазим, которые являются производными бензимидазола [13].

Для адсорбционной ТСХ использовали готовые пластинки Силуфол UV-254 (Хемапол, Чехия). Хроматографическое поведение карбаматов в условиях адсорбционной ТСХ определяется наличием в молекулах этих соединений амидных групп, которые образуют водородные связи с силанольными группами, находящимися на поверхности адсорбента (силикагеля) [14]. В качестве подвижных фаз для определения величин Rf карбаматов было использовано около 20 индивидуальных растворителей и их смесей (н-гексан, хлороформ, ацетон, бензол, диэтиловый эфир, метиловый спирт и др.). В таблице 2 приведены величины rf карбаматов в тех системах подвижных растворителей, которые впоследствии были использованы для разработки методики скрининга. Как следует из приведенных данных, ни одна из исследуемых неподвижных фаз не позволила достичь разделения всех компонентов смеси исследуемых соединений на одной хроматограмме. Следует заметить, что близость величин rf некоторых карбаматов, например беномила и карбендазима, не создает затруднений для их идентификации, так как в растениях беномил быстро превращается в карбендазим [15], то в анализируемых пробах возможно наличие только карбендазима.

Для оценки полноты экстракции в измельченные пробы (картофель, капуста, яблоки) вносили такие количества карбаматов в виде раствора в ацетоне, чтобы их содержание в анализируемых пробах было на уровне величин МДУ (0,02–0,5 мг/кг). Экспериментально было установлено, что полнота экстракции карбаматов при использовании в качестве экстрагента ацетонитрила составляла 67–94%.

В результате проведенных исследований предлагается следующая методика скрининга остатков карбаматов в овощах и фруктах. Из измельченной с помощью электроизмельчителя средней пробы овощей или фруктов массой 0,5 кг берут навеску массой 20 г, помещают ее в коническую колбу вместимостью 250 см3, приливают 25 см3 ацетонитрила, закрывают колбу пробкой, перемешивают содержимое колбы и помещают колбу в вытяжной шкаф на 10 минут, периодически встряхивая содержимое колбы. Затем содержимое колбы фильтруют под вакуумом с помощью воронки Бюхнера с бумажным фильтром "синяя лента", смоченным 2 см3 ацетонитрила, в колбу Бунзена вместимостью 250 см3. Промывают плоскодонную колбу и остаток на фильтре в воронке Бюхнера двумя 5 см3 порциями ацетонитрила, собирая растворитель в колбу Бунзена. Затем фильтрат из колбы Бунзена переносят в делительную воронку вместимостью 250 см3, приливают 150 см3 дистиллированной воды, перемешивают содержимое воронки и трижды экстрагируют н-гексаном (30, 20 и 20 см3), встряхивая воронку 1 минуту каждый раз. После расслоения фаз гексановый слой сливают через стеклянную воронку с 10 г безводного сульфата натрия, помещенного на бумажный фильтр "синяя лента", в грушевидную колбу вместимостью 100 см3 для упаривания растворителя. Растворитель упаривают на ротационном испарителе при температуре водяной бани 50–60°С до ~2 см3. Остаток количественно переносят в градуированную пробирку вместимостью 5 см3, используя для этого споласкивание грушевидной колбы 2 порциями н-гексана по 1 см3. Затем растворители упаривают в токе сухого воздуха до ~0,2 мл. Аликвоты этого раствора (20 мкл) наносят на 3 хроматографические пластинки. На первую пластинку наносят также ацетоновый раствор смеси аналитических стандартов альдикарба, метомила и оксамила; на вторую пластинку наносят с одной стороны от пробы ацетоновый раствор смеси аналитических стандартов карбарила, пропоксура, карбофурана и десмедифама, а c другой стороны от пробы — ацетоновый раствор смеси аналитических стандартов карбарила, пропоксура, карбофурана и фенмедифама; на третью пластинку наносят ацетоновый раствор аналитического стандарта карбендазима. Развитие хроматограмм проводят с использованием следующих подвижных фаз: 1 пластинка — н-гексан-ацетон (1,5:1), 2 пластинка — хлороформ-этиловый спирт (40:1). Третью пластинку вначале помещают в хроматографическую камеру с бензолом, затем, после высушивания пластинки на воздухе, в вытяжном шкафу развивают хроматограмму в смеси бензола с этиловым спиртом (9:1). Обнаружение карбаматов на хроматограммах проводят с помощью реактивов, приведенных в таблице 3. Минимально детектируемые количества карбаматов на хроматограммах приведены в таблице 4.

Разработанная методика может быть использована для скрининга остатков карбаматов в сахарной, столовой и кормовой свекле, капусте, томатах, картофеле, огурцах, яблоках, винограде, землянике и смородине.

Литература
1. Чмиль В. Д. Современные тенденции развития методов анализа остатков пестицидов // Современные проблемы токсикологии. —2004. —№1. —С. 27–36.
2. Золотов Ю. А. Тест-методы // Журн. аналит. химии. —1994. —Т. 49, №2. —С. 149.
3. Золотов Ю. А. Еще раз о тест-методах // Журн. аналит. химии. —1996. —Т. 51, №10. —С. 10–29.
4. Варфоломеев С., Курочкин И., Еременко А., Ефременко Е. Биосенсоры и нанотехнические методы определения и мониторинга химических и биологических супертоксикантов // Специальный симпозиум по проблемам биобезопасности и биотерроризма. —С.-Петербург, 2002 (28–29 июня).
5. Fernandez-Alba Amadeo R., Guel Loli Hernando, Lohez Gema Diaz, Chisti Yusuf Toxicity of pesticides in wastewater: a comparative assessment of rapid bioassays // Anal. chim. acta. —2001. —Vol.426, №2. —С. 289–301.
6. Allareda-Sirvent Miquel, Merkoci Arben, Alegret Salvador Pesticide determination in tap water and juice sample using disposable amperometric biosensors made using thick-film technology // Anal. chim. acta. —2004. —Vol.442, №1. —С. 35–44.
7. Дружинин А.А. Тест средства обнаружения опасных химических веществ. Исторический обзор // Всероссийский симпозиум "Тест-методы химического анализа": Тезисы докладов. —Москва (28–30 ноября). —М., 2001.
8. Байерман К. Определение следовых количеств органических веществ: Пер. с англ. —М.: Мир, 1987. —429 с.
9. Методы определения вредных веществ в воздухе индикаторными трубками: Обзорная информация. —М.: НИИТЭХИМ, 1983. —49 с.
10. Геррет Р. Метил- и фенилкарбаматы // Разложение гербицидов / Под ред. Г. Керни и Д. Кауфмана; пер. с англ. / под ред. проф. Н.Н. Мельникова. —М.: Мир, 1971. —360 с.
11. Гауптман З., Грефе Ю., Ремане Х. Органическая химия: Пер. с нем. / Под ред. проф. В.М. Потапова. —М.: Химия, 1979. —832 с.
12. The e-Pesticide Manual 2001–2002 (Twelfth Edition) Version 2.1. Ed.Tomlin C.D.S. British Crop Protection Council.
13. Мельников Н. Н. Пестициды. Химия, технология и применение. —М: Химия,1987. —712 с.
14.Чмиль В. Д., Васягина Р. Д. Тонкослойная хроматография производных карбаминовой кислоты // Журн. аналит. химии. —1989. —Т. 44, № 4. —С. 757–759.
15. Мельников Н.Н., Волков А.И., Короткова О.А. Пестициды и окружающая среда. —М.: Химия, 1977. —240 с.


| Зміст |