Определение пестицидов в натуральном меде методом газовой хроматографии

Введение. Для получения устойчивых урожаев необходимо применение интенсивных технологий возделывания сельскохозяйственных культур, так использование химических средств защиты растений от вредителей и сорняков является одной из мер интенсификации сельскохозяйственного производства. Так интенсивная и очень длительная химизация сельского хозяйства привела к накоплению в агроценозах значительных остатков некоторых стойких веществ, таких как альдрин, гептахлор, ДДТ (дихлордифенилтрихлорэтан) и ГХЦГ (гексахлорциклогексан), относящихся к хлорорганическим пестицидам (ХОП). Если ХОП попали в почву, то они в ней остаются в ней на долгие годы. Этот класс токсикантов обладает не только высокой стойкостью, но и способностью к кумуляции в объектах окружающей среды [2].

Хлорорганические соединения, лежащие в основе хлорорганических пестицидов, имеют не только гепатотоксическое, но и что очень важно, имеют цитогенетическую активность и эмбриотоксические свойства и оказывают канцерогенное действие на организм человека, [3, 4]. Применение этих препаратов было запрещено в промышленно развитых странах, но до сих пор в природе находят следы этих веществ. Альдрин, гептахлор, ДДТ и его метаболиты, а также ГХЦГ и его изомеры способны мигрировать по цепям питания, загрязняя их, и вызывая тем самым нежелательные эффекты, например, потребление пищевых продуктов, с содержанием токсикантов, приводит к различным заболеваниям, в том числе и онкологическим [5]. Поэтому необходим постоянный контроль за содержанием пестицидов в пищевой продукции.

Однозначно, что основным, и самым известным продуктом, получаемым от пчел, является мёд натуральный. Мёд — естественный продукт питания, и наличие в нем каких-либо посторонних веществ в настоящем и ближайшем будущем может привести к очень печальным последствиям. Мёд может содержать остатки пестицидов из-за их присутствия в нектаре во время сбора корма медоносными пчелами [6]. Различные страны, в том числе и Россия, вводят и ужесточают документы, которые регулируют не только качество, но и безопасность продуктов питания, в том числе продуктов пчеловодства. Один из таких документов - Технический регламент Таможенного союза «О безопасности пищевой продукции, который нормирует содержание остаточных количеств пестицидов: альдрина, гептахлора, ДДТ и его метаболитов и ГХЦГ и его изомеров, для продуктов пчеловодства». В системе подтверждения соответствия качества и безопасности пищевой продукции в РФ обязательным требованием является определение остаточных количеств хлорорганических пестицидов во всех видах продукции пчеловодства [7].

Таким образом, содержание в мёде пестицидов приводит к необходимости постоянного мониторинга состава этого продукта на предмет безопасности для человека [8]. Мониторинг остатков пестицидов важен, еще и потому, что мёд является не только продуктом питания, но и лекарственным средством, используемым в народной медицине.

Проблема контроля по определению остатков пестицидов в продуктах питания и окружающей среде существует не один год, и в настоящее время эта проблема особо актуальна. Сложность контроля над остатками токсикантов связана с проведением пробоподготовки, включающей как стадию экстракцию, так и очистку эктрактов, идентификации и микроколичественного определения содержания пестицидов в пищевой продукции на уровне предельно допустимых концентраций [9]. Анализ остатков пестицидов в мёде представляет собой серьезную аналитическую задачу, поскольку мёд представляет собой смесь более 300 веществ, таких как сахара, ферменты, макро- и микроэлементы, витамины и др. которые могут варьироваться в зависимости от типа растения, с которого пчелы собирают нектар [10]. Основными трудностями при определении пестицидов является процесс и степень извлечения интересующих веществ, очистка и концентрирование экстрактов, аналитическое определения (идентификация, разделение и количественное определение). Все эти шаги необходимы из-за различных химических свойств сложных матриц и низкой концентрации пестицидов в образцах продукции пчеловодства [11].

При определении пестицидов в продуктах питания в настоящее время используются различные методы с применением современного оборудования. Газовая хроматография с обнаружением электронного захвата (ГХ-ЭЗД) избирательно и с очень хорошей чувствительностью реагирует на органические соединения, содержащие особенно галогены, [12, 13] и успешно применяется для изучения соединений, присутствующих в следовых количествах, таких как остатки пестицидов в пищевых продуктах.

Цель исследования Целью данного исследования явилось совершенствование методики определения остаточных количеств восьми хлорорганических пестицидов в мёде натуральном.

Материалы и методы исследования Определение остаточного содержания хлорорганических пестицидов в мёде было проведено методом газовой хроматографии, который основан на анализе полученных экстрактов аналитов, их идентификацией и определением концентраций хлорорганических пестицидов в исследуемой пробе.

В исследование были использованы образцы мёда натурального полученного с частных пасек Рязанской области с июля по август месяц включительно.

Условия хроматографирования: газовый хроматограф (ГХ) «Кристаллюкс-4000М», рабочая колонка (ЭЗД), колонка капиллярная ZB-5 имеющая длину 30 м и внутренним диаметром 0,32 мм., температура колонки - начальная 180°С, конечная 290°С, температура испарителя - 280°С, температура детектора - 305 °С, газ носитель – азот осч., параметр обработки – площадь пика.

В работе были использованы ГСО пестицидов: альдрин, гептахлор ГХЦГ (α, β, γ); 4,4'-DDD; 4,4'-DDE; 4,4'-ДДТ, из которых в ацетоне готовили стандартный раствор в концентрации 0,1 мг/мл. Далее разбавлением стандартного раствора получали градуировочные растворы - 0,01 мг/мл, 0,0025 мг/кг, 0,05 мг/кг. Все растворы хранили при температуре +4 °C. Градуировку прибора проводили согласно инструкции к ГХ.

Результаты и обсуждение Предложенная пробоподготовка основана на жидкостной экстракции хлорорганических пестицидов органическими растворителями и очистке экстракта. Для экстакции пестицидов из пробы используют различные растворители. В данной работе для экстракции в качестве экстрагентов в одном случае применяли смесь гексана и ацетона (60:40 по объему), в другом – ацетонитрил.

Экстракты образцов мёда содержат большое количество матричных компонентов. Это различные соединения - органические и минеральные вещества, витамины, ферменты и др. Все эти соединения препятствуют непосредственному инструментальному анализу и их можно отнести к мешающим примесям при анализе пестицидов, от которых необходимо избавиться, поэтому при подготовке пробы к хроматографирафическому анализу необходим этап очистка полученных экстрактов, позволяющий уменьшить помехи, а также избежать повреждения капиллярной колонки.

Для очистки экстрактов используют метод пропускания экстрактов через хроматографическую колонку, заполненную различными сорбентами. В нашей работе мы использовали доступные нам сорбенты силикогель и Florisil и, из которых Florisil показал лучшие результаты.

Пестициды идентифицировались по времени удерживания, устанавливаемому с помощью градуировочного раствора, а их количественное определение проводилось методом абсолютной градуировки по площади пиков.

Проводили оценку степени извлечения пестицидов в мёде, для этого проводился анализ чистых образцов мёда, и образцов мёда в которые был добавлен стандартный раствор, состоящий из смеси 8 пестицидов до получения концентраций: 0,01 мг/кг мг/кг.

Результаты, полученные по степени извлечения пестицидов, представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Степень извлечения пестицидов из мёда при уровне добавки пестицидов 0,01 мг/кг органическими растворителями

Наименование пестицида	Экстракция раствором гексан:ацетон		Экстракция ацетонитрилом
	Обнаружено мг/кг	Степень экстракции, %	Обнаружено мг/кг	Степень экстракции, %
альфа-ГХЦГ	0,0072	72,0	0,0089	89,0
бетта-ГХЦГ	0,0075	75,0	0,0092	92,0
гамма-ГХЦГ	0,0080	80,0	0,0093	93,0
4,4'-ДДТ	0,0076	76,0	0,0095	95,0
4,4'-ДДЭ	0,0077	71,0	0,0093	93,0
4,4'-ДДД	0,0082	82,0	0,0088	88,0
альдрин	0,0076	76,0	0,0091	91,0
гептахлор	0,0082	82,0	0,0089	89,0

Установлено, что применение в качестве эестрагента смеси растворителей гексана с ацетоном (60:40 по объему) не приводит к высокой степени экстракции, а экстракция ацетонитрилом показала наивысшую степень извлечения. Так степень извлечения пестицидов из мёда смесью гексана с ацетоном составила 72,0 - 82,0%. Степень извлечения пестицидов при применении в качестве экстрагента ацетонитрила составила 88,0 - 95,0%. Поэтому дальнейшую работу проводили с использованием этого экстрагента. Данный метод определения пестицидов в мёде протестирован на 5 образцах мёда разного ботанического вида. Продолжительность анализа одного образца составила 2 часа.

Таблица 2 – Содержание остаточных количеств хлорорганических пестицидов в мёде, мг/кг

Наименование пестицида	содержание пестицидов, мг/кг
	подсолнеч-никовый	гречишный	разнотравье	липовый	мед      с донника
сумма ДДТ и его	0,00160±	0,00126±	0,00148±	0,00061±	0,00075±
метаболитов	0,00009	0,00007	0,000012	0,00003	0,00009
ГХЦГ и сумма его изомеры	0,00135± 0,00011	0,00102± 0,00005	0,00129± 0,00021	0	0,00011± 0,00009
альдрин	0,00018± 0,00009	0	0	0	0,00006± 0,00002
гептахлор	0,00005± 0,00001	0,00016± 0,00004	0	0	0,00014± 0,00005

В соответствии с документами, регулирующими безопасность продуктов питания, ПДК хлорорганических пестицидов для мёда натурального составляет не более 0,005 мг/кг [14]. Как видно из таблицы 2 уровень остаточных количеств хлорорганических соединений в меде не превышает установленных ПДК. Наибольшее количество пестицидов наблюдалось в гречишном меде и подсолнечниковом. В липовом меде их практически нет их количество было на грани определения метода (менее 0,001 мг/кг).

Выводы В данном исследовании найден экстрагент с наибольшей степенью экстракции пестицидов из навески мёда. Определено оптимальное соотношение навески мёда и растворителя для проведения экстракции. Используя данный метод можно отслеживать концентрации хлорорганических пестицидов в мёде натуральном за небольшой промежуток времени.

Корсунь-Шевченковский: ЧП Майдаченко. 2002. 464 с.

100-108.

M.: Nauka. 2013. 405 s.