DETERMINATION OF METRIBUZINE RESIDUES IN CORIANDER

Abstract


Here presented the results of research on the development of methods for the determination of metribuzine residues in coriander seeds, and the choice of QuEChERS as a method for sample preparation is justified. Sample preparation procedure includes the steps of: pre-adding water to the sample, extraction with acetonitrile containing 1% acetic acid in the presence of MgSO4 and NaCl, purification by dispersive solid-phase extraction using a mixture of sorbents based on the primary amine, octadecylsilane and graphitized carbon. The content of the pesticide was analyzed by capillary gas chromatography with a mass-selective detector. The range of detectable concentrations is 0,01-0,1 mg/kg, the standard deviation varies in the range of 1,31-3,49%.

Актуальность. Пестициды являются контаминантами культурных растений, осознанно вносимыми человеком в экосистемы, а, следовательно, требуют особенно тщательного внимания со стороны человека. На территории Российской Федерации контроль содержания пестицидов в сельскохозяйственной продукции проводится в соответствии с официальными нормативно-методическими документами, в частности, методическими указаниями (МУ, МУК). При расширении списка разрешенных для использования на территории России пестицидов проводится разработка методов определения остаточных количеств [5]. Метрибузин - гербицид избирательного действия [8]. Применяется для борьбы с однолетними двудольными и злаковыми сорняками в посадках томатов, картофеля, розы эфиромасличной, люцерны 2-го года вегетации. Метрибузин относится к химическому классу триазинонов. Эти гербициды отличаются широким спектром действия на ряд двудольных и злаковых сорняков. Препараты данной группы обладают продолжительным эффектом, поскольку действуют как через листья, так и через почву. Установлено, что триазины и триазиноны разрушают хлоропласты. Механизм гербицидного действия основан на торможении реакции Хилла и блокировании фотолиза воды. Реакция Хилла - составная часть нециклического фотосинтетического фосфорилирования, ее угнетение полностью подавляет синтез АТФ в процессе фосфорилирования. При недостатке этих богатых энергией веществ может прекратиться ассимиляция углекислоты. Из-за угнетения дыхания в растении нарушается энергетический баланс. Помимо этого, под влиянием триазинов инактивируются ферменты, резко и необратимо нарушаются синтетические процессы в корнях, функции минерального питания, дыхание и водный обмен, что неизбежно сказывается на общей жизнедеятельности растений и приводит к их гибели. Отсутствие разработанного метода определения остаточных количеств метрибузина в семенах кориандра определило актуальность данного исследования. Гигиенические нормативы содержания пестицидов в объектах окружающей среды включают МДУ метрибузина в картофеле - 0,25 мг/кг, в зерне кукурузы - 0,1 мг/кг, в бобах и масле сои - 0,1 мг/кг, в томатах - 0,25 мг/кг, ПДК в воздухе рабочей зоны - 1,0 мг/м3, ПДК в атмосферном воздухе - 0,003 мг/м3, ПДК в воде водоемов - 0,1 мг/дм3, ПДК в почве - 0,2 мг/кг, ДСД - 0,01 мг/кг [2]. За основу разработки метода определения метрибузина в кориандре взяты методические указания «Многоостаточное определение пестицидов различной химической природы в продукции растениеводства хроматографическими методами» МУК 4.1.3351-16, успешно использованные для определения действующих веществ в различных пищевых продуктах [1, 4]. В данных МУК установлен порядок определения массовых концентраций ряда действующих веществ пестицидов в продуктах растениеводства (томаты, виноград, картофель, морковь и другие). Все эти продукты относятся к одной репрезентативной группе №1 (высокое содержание воды) в соответствии с руководящим документом Европейской комиссии [7], что и позволило реализовать метод определения. Для матриц, относящихся к одной репрезентативной группе возможно использование одного метода пробоподготовки ввиду близкого процентного содержания жиров, белков, масел, воды. Этот документ так же предлагает возможность объединения репрезентативных групп между собой при соблюдении некоторых условий - например, продукты группы №3 (высокое содержание сахара + низкое содержание воды) возможно объединить с группой №1, если довести содержание воды в пробах до 70%. Кориандр можно отнести к группе №6 (сложные и уникальные продукты), но при этом он является продуктом с низким содержанием воды - всего 13% [3]. Для извлечения пестицидов из проб использован широко известный метод QuEChERS (официальный метод анализа пестицидов, принятый Европейским Союзом и Ассоциацией аналитических сообществ (AOAC)) [7]. Этот метод лишен таких недостатков традиционных методов пробоподготовки, как продолжительная процедура извлечения, использование вредных и дорогостоящих растворителей, а также значительно упрощает анализ остаточных количеств пестицидов в пищевых продуктах. Подход QuEChERS направлен на устранение компонентов матриц, которые можно разделить на различные категории в зависимости от пигментации и количества жиров и влаги в пробе [6]. Основные этапы QuEChERS: Экстракция. Этот процесс основан на комбинации органического растворителя и различных солей, а также добавлении воды (при необходимости) для выделения аналитов из пробы пищевых продуктов в органическом слое (обычно ацетонитрил). Очистка. Аликвота, отобранная из органического слоя на этапе экстракции, подвергается дальнейшей очистке с помощью дисперсионной ТФЭ (дТФЭ). Этот шаг избирательно удаляет нежелательные примеси, такие как липиды и пигменты. В итоге совокупность всех этих фактов предполагает возможность использования метода определения метрибузина в моркови для кориандра, с учетом соблюдения дополнительных требований - добавление воды для увеличения уровня содержания влаги в пробе, что и стало целью данного исследования. Материал и методы исследования. В качестве объектов исследования использовали семена кориандра, отобранные во второй и третьей почвенно-климатических зонах для определения остаточных количеств метрибузина. Использованы аналитический стандартный образец метрибузина фирмы “Bayer CropScience AG”, вода, уксусная кислота, ацетонитрил, фирмы Panreac (Испания). При пробоподготовке применяли оригинальную смесь солей для экстракции (Agilent Bond Elut., кат. № 5982-5550), смесь сорбентов для дисперсионной твердофазной экстракции в полипропиленовой пробирке на 2 мл (кат. № 5982-5421). Для приготовления основного градуировочного раствора с концентрацией 100 мкг/см3 и раствора для внесения в модельные пробы с концентрацией 1,0 мкг/см3 использован ацетон. Рабочие растворы метрибузина для градуировки с концентрациями 0,01-0,1 мкг/см3 готовили разбавлением ацетоном градуировочного раствора с концентрацией 1,0 мкг/см3.Для приготовления модельных проб с внесением вещества использован раствор метрибузина в ацетоне, концентрация 1,0 мкг/ см3, объем аликвоты 0,1, 0,2, 0,5 и 1 см3. Пробоподготовка образцов. На основе рекомендаций Европейского документа [7] и МУК 4.1.3351-16 [4] была составлена схема анализа для кориандра - гомогенизированные пробы помещают в центрифужную полипропиленовую пробирку вместимостью 50 см3, вносят 13 см3 (так же был проведен анализ образцов с добавлением 5 и 20 см3) воды и 10 см3 1% раствора уксусной кислоты в ацетонитриле, интенсивно встряхивают вручную 30 сек, вносят в пробирку смесь солей для экстракции, закрывают крышкой и снова интенсивно встряхивают (вручную) в течение 1 мин. Затем пробу центрифугируют в течение 5 мин при скорости вращения 4000 оборотов/мин и подвергают очистке с применением дисперсионной твердофазной экстракции: надосадочную жидкость (верхний слой в пробирке после центрифугирования) объемом 1,5-1,8 см3 с помощью пипетки переносят в полипропиленовую центрифужную пробирку, содержащую смесь сорбентов для дТФЭ. Закрывают крышку и интенсивно встряхивают вручную в течение 30 сек. Центрифугируют 15 мин при скорости вращения 4000 оборотов/мин. Отбирают с помощью медицинского шприца раствор, фильтруют через мембранный фильтр (размер пор 0,22 мкм) в стеклянную виалу на 1,5 см3. Условия хроматографирования. В исследованиях использован хромато-масс-спектрометр «Agilent 5977А» с газовым хроматографом «Agilent 7890В», США (номер в Государственном реестре средств измерений 54266-13) и капиллярной колонкой HP-5MS UI (30м*0,25мм*0,25мкм). Температура детектора: квадруполя - 150ºС, источника - 230 ºС, переходной камеры - 280ºС, температура испарителя: 250ºС. Температура термостата колонки программированная: начальная температура - 140ºС, выдержка 1 мин, нагрев колонки со скоростью 5 градусов в минуту до температуры 185ºС, выдержка 5 мин, затем нагрев колонки со скоростью 20 градусов в минуту до температуры 250ºС, выдержка 2 мин. Поток газа-носителя в колонке - 1,3 см3/мин. Ориентировочное время удерживания метрибузина - 12,0 мин. Для МСД-идентификации был использован режим регистрации индивидуальных ионов (SIM), ионы (отношение: масса/заряд): 198 (количественный расчет), 103, 144. Полученные результаты и их обсуждение. В соответствии с целями исследования проанализирована возможность использования МУК для определения остаточных количеств метрибузина в кориандре с учетом рекомендаций [6]. В случае, если продукты из группы №3 смешиваются с водой, то при достижении 70% содержания воды в пробе продукт можно отнести к группе №1, при этом предел обнаружения должен быть установлен для навесок меньшей величины. Вместе с тем уменьшить величину навески не представлялось возможным, поскольку поставлена задача достичь предел обнаружения 0,01 мг/кг. В избранных условиях хроматографирования минимальная концентрация аналитического стандарта составляет 0,01 мкг/см3. Для получения 70% содержания влаги к 10 г кориандра необходимо добавить 20 см3 воды, что негативно влияет на процесс пробоподготовки - для методики QuEChERS используются стандартные пробирки на 50 см3, 10 см3 экстрагента - ацетонитрила и 5 г смеси солей (MgSO4 и NaCl, 4:1) - работа с таким большим объемом водного растворителя негативно скажется на полноте извлечения метрибузина. Была проведена серия экспериментов с внесением на стадии пробоподготовки - разных количеств воды: 5, 13 и 20 см3, достигнутое содержание влаги в пробе: 42%, 62% и 71%, соответственно (при содержании в кориандре 13% влаги [6]). Результаты (табл.) показывают, что оптимальное для экстракции содержание влаги в пробе - 60%, так же установлено, что малый объем добавленной воды негативно влияет на степень извлечения вещества из матрицы, а излишнее количество воды дополнительно сказывается на прецизионности. Достигнутый предел обнаружения в кориандре: 0,01-0,1 мг/кг. Градуировочная характеристика, выражающая линейные (с угловым коэффициентом) зависимости площадей хроматографических пиков метрибузина от его концентрации в растворе, построены в диапазоне 0,01-0,1 мкг/см3, соотношение сигнал-шум на пределе обнаружения 25:1, коэффициент корреляции - более 0,99691. Для обеспечения точности, правильности и прецизионности результатов анализа в процессе измерений проведена метрологическая оценка погрешности результатов количественного химического анализа. Для оценки достоверности определения вещества в пробе использовали метод добавок («внесено-найдено»), позволяющий достичь более точного количественного определения и исключить влияние матричной основы на величину аналитического сигнала. Таблица Полнота извлечения метрибузина Номер пробы Объём добавки см3 5 13 20 Проба 1 60 96 85 Проба 2 65 95 102 Проба 3 63 97 83 Выводы. Результатом аналитических исследований является метод определения остаточных количеств метрибузина в семенах кориандра с помощью капиллярной газожидкостной хроматографии с масс-селективным детектором, имеющий нижний предел количественного измерения 0,01 мг/кг, предназначенный для химико-аналитического обеспечения контроля безопасности сельскохозяйственной продукции при расширении сферы применения пестицидных препаратов, содержащих метрибузин.

D N Sobolev

Federal Scientific Center of Hygiene named after F. F. Erisman

  1. Баюшева В.В. Валидация метода определение остаточных количеств тиаметоксама и его метаболита клотианидина в пищевых продуктах методом тандемной масс-спектрометрии ВЭЖХ-МС/МС с использованием QuEChERS // Современные проблемы эпидемиологии и гигиены: материалы VIII Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов Роспотребнадзора. 2016. С. 35-36.
  2. ГН 1.2.3111-13. Гигиенические нормативы содержания пестицидов в объектах окружающей среды (перечень): Гигиенические нормативы: - М: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2014.
  3. ГОСТ 29055-91. Пряности. Кориандр. Технические условия - Москва: Изд-во стандартов, 1993.
  4. Многоостаточное определение пестицидов различной химической природы в продукции растениеводства хроматографическими методами: МУК 4.1.3351-16 (утв. Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации 10.03.2016 - М.: 2016.
  5. Справочник пестицидов и агрохимикатов разрешенных к применению на территории Российской Федерации, 2017. Версия 1.2 (26.12.2016). М.: АГРОРУС, 2016: С. 218.
  6. AOAC Official Method 2007.01, Pesticide Residues in Foods by Acetonitrile Extraction and Partitioning with Magnesium Sulfate, 2007: [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.weber.hu/PDFs/QuEChERS/AOAC_2007_01.pdf (дата обращения: 10.03.2018)
  7. SANTE/11813/2017 Guidance document on analytical quality control and method validation procedures for pesticide residues and analysis in food and feed. - 01.01.2018: [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://ec.europa.eu/food/sites/food/files/plant/docs/pesticides_mrl_guidelines_wrkdoc_2017-11813.pdf (дата обращения: 10.03.2018)
  8. The Pesticide Manual. 17th Edition, Editor C. MacBean, BCPS, 7 Omni Bisiness Centre, Omega Park, Alton, Hampshire, GU34 2QD, UK. 2017: [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://bcpcdata.com/_assets/files/PM16-supplementary-BCPC.pdf (дата обращения: 10.03.2018)

Views

Abstract - 2

PDF (Russian) - 1

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies