Пробоподготовка способом QuEChERS при определении пестицидов методом хромато-масс-спектрометрии

Пробоподготовка способом QuEChERS при определении пестицидов методом хромато-масс-спектрометрии

В статье рассматривается применение современного простого, эффективного и доступного способа экстракции QuEChERS («быстро», «просто», «бюджетно», «эффективно», «надежно», «безопасно»), для выделения следовых содержаний нормируемых в объектах окружающей среды, кормах, продовольственном сырье и пищевой продукции пестицидов – потенциальных объектов токсикологического контроля.

Показана эффективность способа QuEChERS при подготовке проб для исследования методами газовой хроматографии – масс-спектрометрии (ГХ-МС) и высокоэффективной жидкостной хроматографии - тандемной масс-спектрометрии (ВЭЖХ-МС/МС) на содержание остаточных количеств пестицидов в кормах, продовольственном сырье и пищевой продукции.

Аннотация статьи
хромато-масс-спектрометрия
токсикологический контроль объектов жизнедеятельности
пестициды
пробоподготовка QuEChERS
Ключевые слова

Присутствие остаточных количеств пестицидов в объектах окружающей среды, кормах, продовольственном сырье и пищевой продукции, ведет к их аккумуляции, возникновению потенциально опасных химических смесей, способствующих различным нарушениям физиологических процессов в живых организмах. В связи с этим осуществление контроля токсикологической безопасности объектов окружающей среды, кормов, продовольственного сырья и пищевой продукции с применением современных высокочувствительных методов хромато-масс-спектрометрии, таких как ГХ-МС и ВЭЖХ-МС/МС, представляется актуальным [1]. Вмесите с этим, процесс пробоподготовки – выделения и концентрирования целевого пестицида из сложных по своему химическому составу матриц, для его последующего определения методами хромато-масс-спектрометрии, достаточно трудоемок. Для этих целей наиболее широкое применение нашли жидкость-жидкостная экстракция (ЖЖЭ) [2], твердофазная экстракция (ТФЭ) [3], а также дисперсионная жидкостно-жидкостная микроэкстракция (ДЖЖМЭ) [4]. С целью ускорения процесса подготовки проб для исследований методами хромато-масс-спектрометрии, в настоящее время предложен способ экстракции, основанный на технологии QuEChERS [5]. В отличие от традиционных способов экстракции, направленных на селективную экстракцию определяемых компонентов, пробоподготовка QuEChERS направлена на устранение компонентов матриц, разделяемых на различные категории в зависимости, например, от пигментации и количества жиров в пробе. Имеются сведения [6], что применение QuEChERS способно выделить из исследуемой пробы до 111 контролируемых гигиеническими нормативами пестицидов [7].

Цель настоящей работы состояла в применении способа пробоподготовки QuEChERS при количественном определении пестицидов различных классов методами ГХ-МС и ВЭЖХ-МС/МС.

Исследования методом ГХ-МС выполняли на хромато-масс-спектрометрическом комплексе «Кристалл 5000.2» (ЗАО СКБ Хроматэк, Россия) с масс-спектрометрическим детектором «DSQ II» (Thermo Fisher Scientific, США), регистрируя масс-спектры электронной ионизации (ЭИ, 70 эВ) в диапазоне m/z=30-550. Качественный и количественный ГХ-МС анализ проводили на кварцевой капиллярной колонке «TraceGold TG-5 MS» (30 м×0.25 мм×0.25 мкм, Thermo Fisher Scientific, США). Условия ГХ разделения: температура испарителя – 280 °С, температура интерфейса – 280 °С, начальная температура термостата - 70 °С, скорость подъема температуры колонки - 10 °С/мин, конечная температура термостата колонки – 280 °С, ввод пробы без деления потока, объем пробы – 1 мкл, объёмная скорость газа-носителя (He, 99,999%) – 0,9 мл/мин – постоянный поток. Обработку масс-спектральных данных проводили с использованием программного обеспечения (ПО) «XCalibur» (Thermo Fisher Scientific, США), электронной библиотеки масс-спектров ЭИ «NIST’17».

ВЭЖХ-МС/МС проводили на жидкостном хроматографе «Dionex UltiMate 3000» (Thermo Fisher Scientific, США) в сочетании с квадруполь-времяпролетным масс-спектрометрическим детектором «Bruker Impact II» с электрораспылительной ионизацией (ESI) «ionBooster» (Bruker Daltonics, Германия). Масс-спектры положительной электрораспылительной ионизации регистрировали в диапазоне m/z=100-550 при следующих условиях: напряжение на щите капилляра – 400 В, на капилляре – 1000 В, давление газа-распылителя (азота) – 4,70 атм, поток газа-осушителя (азота) – 6 л/мин, температура газа-осушителя – 200 °C, поток газа-испарителя (азота) – 250 л/ч, температура газа-испарителя – 250°C. Хроматографическое разделение выполняли на ВЭЖХ-колонке «Zorbax® RRHT SB-C18» (250 мм × 2.1 мм, 1.8 мкм, Agilent Technologies Inc., США) в режиме градиентного элюирования, термостатируя ее при 40°C. Состав подвижных фаз: А - 0,1 % муравьиной кислота (Merck, Германия) в деонизированной воде (15 – 18 МОм/см, ТУ 2123-002-00213546–2004); Б - 0,1 % муравьиная кислота в ацетонитриле, квалификации «ос.ч». Скорость потока подвижной фазы – 0,5 мл/мин/, объем вводимой пробы 50 мкл. Обработку масс-спектральных данных проводили с использованием программного обеспечения (ПО) «DataAnalysis» и «TargetAnalysis» (Bruker Daltonics, Германия).

Использовали аналитические стандарты определяемых соединений «Pestanal®» (Supelco, США), а также ГСО 7736-99 и СОП-28-06 (чистотой < 96 %, ЛабХимОс, Россия). Растворы аналитов (100 мкг/мл), а также рабочие растворы для построения градуировочных зависимостей готовили в подходящих растворителях (ацетоне, ацетонитриле, марки «для хроматографии», воде). Пробоподготовку объектов исследования осуществляли стандартными наборами «Agilent SampliQ QuEChERS» (Agilent Technologies, США).

В результате использования пробоподготовки способом QuEChERS для исследований методами ГХ-МС и ВЭЖХ-МС-МС были проанализированы различные объекты: корма, продовольственное сырье и пищевая продукция.

Результаты определения содержания в указанных объектах некоторых из нормируемых пестицидов различных классов, проиллюстрированы данными, приведенными в таблице.

Таблица

Результаты определения методами ГХ-МС и ВЭЖХ-МС-МС ципермерина и имидаклоприда в пробах пищевого сырья и продовольственной продукции (n=6, P=0,95)

Объект исследования

Определяемый пестицид,

метод исследования,

Найдено,

( ± d), мг/кг

Стандартное отклонение,

S, %

МДУ*, мг/кг, согласно литературным данным

Ячмень периода вегетации образования семян

 

циперметрин

ГХ-МС,

(9.20 ± 0.60) ×10-1

4.0

2.0, [7]

Рапс периода вегетации цветения

циперметрин

ГХ-МС

(0.90 ± 0.05) ×10-1

4.1

0.1, [7]

 

Яйцо куриное

циперметрин

ГХ-МС

(0.2 ± 0.03) ×10-1

4.0

0.1, [7]

 

Пшеничные отруби, непереработанные

имидаклоприд ВЭЖХ-МС-МС

 

(1.02 ± 0.06) ×10-1

4.1

 

0.3, [7]

 

Масло подсолнечника

имидаклоприд ВЭЖХ-МС-МС

 

(0.52 ± 0.05) ×10-1

4.0

 

0.2, [7]

 

Горох (сухой, шелушеный)

 

имидаклоприд ВЭЖХ-МС-МС

 

(1.13 ± 0.02) ×10-1

 

4.0

 

5.0, [7]

МДУ* - максимально допустимый уровень

Приведенные в таблице данные свидетельствуют о том, что в представленных на исследование кормах, продовольственном сырье и пищевой продукции обнаружены нормируемые в них пестициды – циперметрин и имидаклоприд с содержанием, ниже максимально допустимого уровня.

Таким образом, с применением пробоподготовки QuEChERS для определения некоторых нормируемых гигиеническими нормативами пестицидов в кормах, продовольственном сырье и пищевых продуктах удается существенно снизить влияние матричного эффекта компонентов указанных проб и проводить экспрессное (0,5-1 ч) обнаружение их следовых количеств с удовлетворительными метрологическими характеристиками.

Текст статьи
  1. Амелин В. Г., Лаврухина О. И. Обеспечение безопасности пищевых продуктов средствами химического анализа // Журнал аналитической химии. 2017. Т. 72. № 1. С. 3–49.
  2. Петров Б.И. Жидкость-жидкостная экстракция: вчера, сегодня, завтра // Известия Алтайского государственного университета. Химические науки. 2010. №3-1 (67). С.184-191.
  3. Твердофазная экстракция (ТФЭ). Обзор. URL: http://www.prochrom.ru/ru/?idp=SPE (дата обращения: 09.04.2020).
  4. Hadjmohammadi M. R., Ghoreishi S.S. Determination of Estrogens in Water Samples Using Dispersive Liquid Liquid Microextraction and High Performance Liquid Chromatography // Acta Chimica Slovenica. 2011. Vol. 58. № 4. P. 765-771.
  5. Mastovska K., Dorweiler K.J., Lehotay S.J., Wegscheid J.S., Kelli A. Szpylka K.A. Pesticide Multiresidue Analysis in Cereal Grains Using Modified QuEChERS Method Combined with Automated Direct Sample Introduction GC-TOFMS and UPLC-MS/MS Techniques // J. Agric. Food Chem. 2010. Vol. 58. №10. P.5959-5972.
  6. Амелин В. Г., Андоралов А.М. Высокоэффективная жидкостная хроматография – времяпролетная масс-спектрометрия в идентификации и определении 111 пестицидов в пищевых продуктах, кормах, воде и почве // Журнал аналитической химии. 2016. Т. 71. № 1. С. 85–96.
  7. Гигиенические нормативы содержания пестицидов в объектах окружающей среды (перечень): ГН 1.2.3539-18. // Бюллетень нормативных и методических документов Госсанэпиднадзора. 2019. Вып. 3(77). С. 7-103.
Список литературы
Ведется прием статей
Прием материалов
c 17 мая по 31 мая
Осталось 6 дней до окончания
Препринт статьи — после оплаты
Справка о публикации
БЕСПЛАТНО
Размещение электронной версии
04 июня
Загрузка в elibrary
04 июня
Рассылка печатных экземпляров
08 июня