Методика определения тетрациклиновой группы в томатах
Автор: Халявин И.А., Баиров А.Л.
Статья в выпуске: 3 т.259, 2024 года.
Бесплатный доступ
Различная растениеводческая продукция может содержать остатки ветеринарных препаратов, которые попадают в почву, удобренную побочным продуктом животноводства – навозом, используемым в сельском хозяйстве, особенно фермерами для повышения урожайности и качества. Необходим регулярный мониторинг продукции не только животного, но и растительного происхождения с целью контроля остаточных количеств анитибиотиков тетрциклиновой группы. В данной работе представлена быстрая и простая аналитическая методика определения антибиотиков тетрациклической группы (окситетрациклина, тетрациклина, хлортетрациклина и доксициклина) в овощах – томатах. Метод высокоэффективной жидкостной хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием является одним из наиболее чувствительных и селективных методов определения примесей органических веществ в пищевой продукции. Представленный авторами методика успешно проверена и эффективна для количественного определения тетрациклинов в томатах. Извлечение антибиотиков из образцов томатов с добавками варьировалось от 89,6 % до 108,1 %.
Антибиотики, тетрациклиновая группа, томаты, лабораторный контроль, экология, почва
Короткий адрес: https://sciup.org/142242497
IDR: 142242497 | УДК: 637.074 | DOI: 10.31588/2413_4201_1883_3_259_254
Method for determining the tetracycline group in tomatoes
Various crop products may contain residues of veterinary drugs that end up in soil fertilized with livestock byproduct - manure, used in agriculture, especially by farmers to increase yield and quality. Regular monitoring of products not only of animal, but also of plant origin is necessary in order to control residual amounts of tetracycline group anitibiotics. This work presents a quick and simple analytical method for the determination of tetracyclic antibiotics (oxytetracycline, tetracycline, chlortetracycline and doxycycline) in vegetables - tomatoes. The method of high-performance liquid chromatography with mass spectrometric detection is one of the most sensitive and selective methods for determining organic impurities in food products. The method presented by the authors has been successfully tested and is effective for the quantitative determination of tetracyclines in tomatoes. Recovery of antibiotics from spiked tomato samples ranged from 89.6 % to 108.1 %.
Текст научной статьи Методика определения тетрациклиновой группы в томатах
Антибиотики оказывают огромное влияние на нашу жизнь прямым и косвенным образом, исключить их применение не представляется возможным. Присутствие антибиотиков в окружающей среде даже в низких концентрациях представляет значительную экологическую проблему, которая оказывает негативное влияние на здоровье человека и животных [1-3]. При проведении мониторинга окружающей среды остатки антибиотиков обнаруживаются в сточных водах, в иле, переваренном осадке и твердых биоматериалах. Сельскохозяйственная почва и грунтовые воды служат двумя основными резервуарами остаточных количеств антибиотиков, по причине адсорбирования почвой, могут попадать в поверхностные и грунтовые воды [2].
Тетрациклиновая группа антибиотиков является одной из наиболее широко используемой в ветеринарии, животноводческой и птицеводческой отрасли сельского хозяйства. К антибиотикам этой группы относятся тетрациклин, окситетрациклин, доксициклин, хлортетрациклин и демеклоциклин. Для всех тетрациклинов характерен широкий спектр антимикробного действия, проявляющийся в отношении грамположительных и грамотрицательных бактерий, штаммов хламидий, микоплазм и риккетсий, простейших паразитов [1].
Антибиотики тетрациклиновой группы обладают значительным минусом, так как накапливаются в окружающей среде: почве, водоемах и сельскохозяйственных угодьях [4, 8].
Также применение антибактериальных препаратов, в том числе тетрациклиновой группы, приводит к нарушению работы микрофлоры кишечника и эндокринным заболеваниям. Живой организм теряет способность самостоятельно противостоять различным инфекциям и, кроме того, их широкое применение привело к тому, что появляются новые антибиотикорезистентные штаммы бактерий [5, 6].
Загрязнение антибиотиками овощей и фруктов возможно из-за нарушения технологии животноводства и санитарных норм, когда отходы с животноводческих и птицеводческих ферм утилизируются неправильно или органические отходы (навоз и помет) применяются в качестве удобрений, что ведет к загрязнению почв и грунтовых вод, и, как следствие, к попадаю остаточных количеств антибактериальных препаратов в растительную продукцию и корма для животных [7].
Возникает острая необходимость в мониторинге остатков антибиотиков не только в продукции животного происхождения, кормов и полуфабрикатов, но и плодовоовощной продукции [9].
Материал и методы исследований. При проведении научных испытаний авторы работы исследовали томаты 5 сортов по 1 кг каждый, приобретенные на продовольственных рынках города Москвы и Подмосковья. Опыты проводились на базе ФГБУ «ВНИИЗЖ», г. Москва.
Испытательное оборудование: высокоэффективный жидкостный хроматограф масс селективным детектором LCMS-8060 Shimadzu (Япония).
Вспомогательное оборудование: напольная центрифуга Thermo Scientific SL40R, нагревательный модуль Thermo 18821, весы неавтоматического действия Secura 225D-1ORU, дозаторы механические 1-канальные «Biohit»
переменного объема.
Химические реактивы:
ацетонитрил HPLC, метанол HPLC, муравьиная кислота ОСЧ.
Стандартные образцы антибиотиков: тетрациклина, окситетрациклина, доксициклина, хлортетрациклина и демеклоциклин (фирма Sigma-Aldrich).
Результат исследований. С целью определения остатков антибиотиков тетрациклиновой группы в данном научном исследовании было исследовано 5 образцов томатов с внесением в испытуемую пробу стандартного образца тетрациклиновой группы (50 мкг/кг).
Образец томата измельчали, вносили навеску 2,0 в пробирки на 50 см3, добавляли стандартные образцы антибиотиков объемом 100 мкл с концентрацией 1000 нг/мл. В качестве внутреннего стандарта извлечения дополнительно добавляли раствор демеклоциклина объемом 100 мкл в метаноле. Затем готовили буферный раствор с последующим добавлением к пробе, закрывали крышкой, интенсивно перемешивали.
Далее виалы с образцами помещали в центрифугу и центрифугировали в течение 20 мин. Процедуру экстракции и центрифугирование повторяли. Экстракты собирали в чистые виалы. В дальнейшем проводили твердофазную экстракцию.
В качестве подвижной фазы А и В готовили 0,1% растворы муравьиной кислоты и 0,1% раствор муравьиной кислоты в метаноле, соответственно. Для каждого антибиотика тетрациклиновой группы измеряли сигнал для двух фрагментных ионов, согласно таблице 1.
Таблица 1 – Значения масс ионов-предшественников и ионов-фрагментов
|
Антибиотик тетрациклиновой группы |
Ион-предшественник, m/z <*> |
Ионы-фрагменты, m/z <*> |
|
Тетрациклин |
445,1 |
410 |
|
427,1 |
||
|
Окситетрациклин |
461,1 |
426,1 |
|
444,2 |
||
|
Доксициклин |
445,1 |
428 |
|
410 |
||
|
Хлортетрациклин |
479,1 |
444,1 |
|
462,1 |
||
|
Демеклоциклин |
465,1 |
448,1 |
|
430,1 |
||
|
<*> m/z – отношение массы иона к его заряду |
||
Время удерживания тетрациклиновой группы определяют при анализе градуировочных растворов. Расчеты содержания тетрациклиновой группы выполняют с помощью градуировочной характеристики следующим образом. Вычисляют отношение площади пика фрагментного иона к площади внутреннего стандарта с помощью программы обработки спектров, поставляемой вместе с хромато-масс-спектрометром. Затем, для найденного значения (абсциссы) находят точку на градуировочной характеристике. На рисунке 1 представлены хроматограммы стандарта доксициклина.
St1
St2
St3
St4
Cone 11,6701
Area 466721
R#1 445,201410,20 7,27(0,00)
Q 445,201428,20 (+) 3,80e4
Cone 52,7207
Area 2352420
R#1 445,20 >410,20 6,80(0,00)
Q 445,201428,20 (+) 1,95e5
Cone 95,7885
Area 4859892
R#1 445,20 1 410,20 6,58 (0,00)
Q 445,201428,20 (+) 4,07e5
Рисунок 1 – Хроматограммы стандарта доксициклина
Cone 0,8207
Area 57074
R#1 445,201410,20 6,26 (0,00)
Q 445,201428,20 (+) 4,65e3
Помидор 2
Cone 99,3975
Area 19592554
R#1 445,20 >410,20 2,38 (0,00)
Помидор 3
Cone 95,6899
Area 20175951
R#1 445,20>410,20 0,99 (0,00)
Помидор_1
Cone 95,8372
Area 16239627
R#1 445,20> 410,20 1,03 (0,00)
Помидор_5
СОПС 108,0921
Area 22103778
R#1 445,20>410,20 6,82 (0,00)
Помидор 4
Cone 106,5352
Area 20662827
R#1 445,20>410,20 2,96 (0,00)
Рисунок 2 – Хроматограммы доксициклина в испытуемых образцах томатов с добавкой
Таблица 2 – Результаты обнаружения тетрациклиновой группы в образцах томатов
|
Антибиотик тетрациклиновой группы |
Степень извлечения антибиотиков тетрациклиновой групп, % |
||||
|
Томат 1 |
Томат 2 |
Томат 3 |
Томат 4 |
Томат 5 |
|
|
Тетрациклин |
91,4 |
95,3 |
97,2 |
102,3 |
94,3 |
|
Окситетрациклин |
94,7 |
96,1 |
89,9 |
98,6 |
98,2 |
|
Доксициклин |
95,8 |
99,4 |
95,2 |
106,4 |
108,1 |
|
Хлортетрациклин |
89,6 |
101,9 |
95,2 |
102,9 |
95,6 |
Представлены хроматограммы доксициклина в испытуемых образцах томатов с добавкой (Рисунок 2), время удерживания основного пика на хроматограмме испытуемого раствора соответствует времени удерживания доксициклина на хроматограмме стандартного образца.
Результаты опытов обнаружения антибиотиков тетрациклиновой группы (тетрациклин, окситетрациклин, доксициклин и хлортетрациклин) в томатах представлены в таблице 2.
Как видно из данных таблицы 2, погрешность в определении искомых веществ составила около 10 %, что является допустимым значением. Методика пробоподготовки, использованная в данном научном исследовании, и дальнейшее обнаружение остатков тетрациклинов в томатах, с применением высокоэффективной жидкостной хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием является одним из наиболее чувствительных и селективных методов с целью определения примесей органических веществ в пищевой продукции.
Заключение. В современное время на территории Российской Федерации не осуществляется в полной мере контроль за содержание тетрациклиновой группы в плодовоовощной продукции. Поэтому определение остаточных количеств антибиотиков в овощах является актуальной и важной задачей для обеспечения пищевой безопасности.
В своем научном исследовании мы представили результаты собственных исследований по методике, разработанной авторским коллективом для определения антибиотиков тетрациклиновой группы в овощах – а именно в томатах. Предложенная методика обнаружения ветеринарных препаратов в томатах методом ВЭЖХ МС/МС позволит повысить уровень контроля качества проверяемой продукции и ее безопасность для потребителя.
Таким образом, необходим мониторинг продуктов животного и растительного происхождения, почвы и воды, в отношении присутствия в них остаточных количеств антибактериальных препаратов, а также углубленное изучение поставленного вопроса.
Список литературы Методика определения тетрациклиновой группы в томатах
- Лаврухина, О. И. Определение остаточных количеств антибиотиков в объектах окружающей среды и пищевых продуктах / О. И. Лаврухина, В. Г. Амелинa, Л. К. Киш // Журнал аналитической химии. – 2022. – Т. 77. – № 11. – С. 969-1015.
- Aust, M. O. Distribution of Sulfamethazine, Chlortetracycline and Tylosin in Manure and Soil of Canadian Feedlots after Subtherapeutic Use in Cattle / M. Aust, F. Godlinski, G. R. Travis [et all.] // Environ. Pollut. – 2008. – № 156. – Р. 1243–1251.
- Azanu, D. Uptake of Antibiotics from Irrigation Water by Plants / D. Azanu, C. Mortey, G. Darko [et all.] // Chemosphere. – 2016. – № 157. – Р. 107-114.
- Hamscher, G. Determination of Persistent Tetracycline Residues in Soil Fertilized with Liquid Manure by High- Performance Liquid Chromatography with Electrospray Ionization Tandem Mass Spectrometry. / G. Hamscher, S. Sczesny, H. Höper [et all.] // Anal. Chem. – 2002. – № 74. – Р. 509-1518.
- Huygens, J. Impact of Fertilization with Pig or Calf Slurry on Antibiotic Residues and Resistance Genes in the Soil / J. Huygens, G. Rasschaert, M. Heyndrickx [et all.] // Sci. Total Environ. – 2022. – № 822. doi: 10.1016/j.scitotenv.2022.153518. PMID: 35101484.
- Metcalfe, C. D. An Introduction to the Sources, Fate, Occurrence and Effects of Endocrine Disrupting Chemicals Released into the Environment / C. D. Metcalfe, S. Bayen, M. Desrosiers et all. // Environ. Res. – 2022. – № 207. doi: 10.1016/j.envres.2021.112658. PMID: 34990614.
- Selvam, A. Fate of Tetracycline, Sulfonamide and Fluoroquinolone Resistance Genes and the Changes in Bacterial Diversity during Composting of Swine Manure / A. Selvam, D. Xu, Z. Zhao [et all.] // Bioresour. Technol. – 2012. – № 126. – Р. 383-390.
- Tasho, R. P. Veterinary Antibiotics in Animal Waste, Its Distribution in Soil and Uptake by Plants: A Review / R. P. Tasho, J. Y. Cho // Sci. Total Environ. – 2016. – Р. 563-564.
- Zhang, Y.L. Sorption–Desorption and Transport of Trimethoprim and Sulfonamide Antibiotics in Agricultural Soil: Effect of Soil Type, Dissolved Organic Matter, and PH. Environ / Y. L. Zhang, S. S. Lin, C. M. Dai [et all.] // Sci. Pollut. Res. – 2014. – № 21. – Р. 5827-5835.
