Агрохимия, 2022, № 4, стр. 88-93

ВВЕДЕНИЕ

Известно, что в настоящее время бóльшая часть выращиваемой сельскохозяйственной продукции обрабатывается пестицидами для защиты урожая от вредителей, сорных растений и возбудителей болезней. Однако пестициды являются токсичными веществами для теплокровных животных и человека. Также среди ассортимента химических средств защиты растений выделяется группа препаратов, в состав которых входит не одно, а 2 и более действующих веществ [1].

Анализ растительных образцов на содержание остаточных количеств пестицидов после обработки сельскохозяйственных культур многокомпонентными препаратами достаточно трудоемкий процесс. Для каждого из компонентов по существующим методам анализа проводят отдельную пробоподготовку с последующим качественным и количественным определением [2]. Разработка универсальных методик, которые позволяют совместно определять действующие средства многокомпонентных пестицидов, является приоритетным направлением.

Препарат Стилет, МД (индоксакарб 100 г/л + + абамектин 40 г/л), содержит в своем составе 2 действующих вещества – индоксакарб и абамектин. Абамектин относится к авермектинам – инсектицидам и акарицидам, которые получают из почвенных бактерий Streptomyces avermitilis. Абамектин – естественный продукт брожения этой бактерии [3], является нейротоксикантом. Абамектин способствует выделению γ-аминомасляной кислоты, что приводит к ингибированию передачи нервного импульса и, как следствие, параличу у насекомых и клещей [4] (рис. 1).

Рис. 1.

Структурная формула абамектина (Авермектин B1a) [5].

Индоксакарб – химическое действующее вещество пестицидов из класса оксидиазины, используется в сельском хозяйстве и личных подсобных хозяйствах для борьбы с вредными насекомыми. Индоксакарб блокирует движение ионов натрия в каналах нервных клеток, что приводит к параличу и гибели вредителей [6, 7] (рис. 2).

Рис. 2.

Структурная формула индоксакарба [8].

На сегодняшний день в основе большинства современных методик определения остаточных количеств пестицидов лежит метод пробоподготовки QuEChERS. QuEChERS (Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged, and Safe – Быстро, Просто, Дешево, Эффективно, Надежно и Безопасно) – быстрый и эффективный метод, позволяющий извлекать из проб остаточные количества целевых соединений, удаляя нежелательные помехи, такие как органические кислоты, липиды, пигменты, сахара и другие соединения [9].

Одной из задач исследователей является разработка методов, которые могли бы определять сразу несколько действующих веществ в анализируемом объекте. Такие методы позволяют проводить экотоксикологический анализ быстрее и дешевле. На сегодняшний день существует несколько разработанных методов, которые позволяют одновременно определять десятки пестицидов в различных матрицах [10, 11]. Однако это возможно только с использованием дорогих масс-спектрометрических (МС) детекторов, которые не всегда доступны в большинстве лабораторий. Современные диодно-матричные детекторы, работающие с системой высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ-УФ), позволяют идентифицировать разные вещества одновременно, благодаря использованию широкого диапазона длин волн. Существуют методы, позволяющие определять несколько пестицидов с использованием метода детектирования ВЭЖХ-УФ [12, 13]. Однако чаще всего определяемые данными методами пестициды принадлежат одному классу. Стоит отметить, что действующие вещества большинства комбинированных препаратов часто относятся к разным химическим классам. Поэтому разработка быстрых и дешевых мультиметодик по определению остаточных количеств на основе методов QuEChERS и ВЭЖХ-УФ является перспективным направлением.

Цели работы – разработка мультиметода определения остаточных количеств абамектина и индоксакарба в картофеле, капусте, сое и масле сои, а также его апробирование при изучении препарата Стилет, МД.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Модифицированный метод пробоподготовки QuEChERS. Навеску измельченной матрицы помещают в полипропиленовую центрифужную пробирку вместимостью 50 см³, последовательно добавляют 10 см³ ацетонитрила и 1 г хлористого натрия. При анализе сои дополнительно добавляют 10 см³ дистиллированной воды. Пробирку плотно закрывают и помещают в перемешивающее устройство на 10 мин, затем центрифугируют в течение 10 мин при скорости 4000 об./мин. От верхнего ацетонитрильного слоя отбирают 5 см³, переносят в центрифужную пробирку вместимостью 15 см³, содержащую 150 мг сорбента на основе силикагеля с привитыми пропиламинными группами (PSA) и 900 мг безводного сульфата магния. Пробирку плотно закрывают и помещают в перемешивающее устройство на 10 мин, затем центрифугируют в течение 10 мин при скорости 4000 об./мин. Далее отбирают 2 см³ экстракта, упаривают досуха и растворяют в 1 см³ смеси ацетонитрил : 0.005 М раствор ортофосфорной кислоты (1 : 1 по объему).

Условия детектирования. Используют ультраэффективный жидкостной хроматограф (“ACQUITY” фирмы Waters) с быстросканирующим УФ-детектором, снабженный дегазатором, автоматическим пробоотборником и термостатом колонки, и аналитическую колонку, заполненную сорбентом с привитыми монофункциональными полярными группами С18 (ACQUITY BEH C-18 (Waters)) (100 × 2.1) мм, 1.7 мкм. Температура колонки – 30 ± 1°С, скорость потока элюента – 0.2 см³/мин, рабочая длина волны УФ-детектора – 310 и 245 нм, объем вводимой пробы – 10 мм³, режим элюирования – градиентный. Элюент А – ацетонитрил, элюент В – 0.005 М раствор ортофосфорной кислоты (табл. 1).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Для первичной экстракции пестицидов из растительных матриц по методу QuEChERS EN 15 662 обычно используют следующие соли: безводный сульфат магния, цитратный буфер, состоящий из двухосновного сесквигидрата цитрата натрия и трехосновного дигидрата цитрата натрия, и хлористый натрий. Данные соли повышают ионную силу раствора, создают комфортный для экстракции pH, что увеличивает долю (в %) извлечения аналитов. Однако нами было выдвинуто предположение, что использование дорогостоящих реактивов для создания стабильного pH не целесообразно, т.к. исследуемые матрицы не обладают выраженными кислотными или основными свойствами и скорей всего не смогут оказать сильный эффект на процесс экстракции. Также из опыта прошлых исследований было отмечено, что для увеличения эффективности экстракции необходимо, чтобы в системе присутствовала вода. Безводный сульфат магния связывает часть воды, а также может сорбировать на себе некоторые количества действующих веществ. Поэтому было принято решение отказаться от него. Для разделения жидкой и органической фазы добавляется NaCl в количестве 1 г. Данного количества хватает для разделения фаз и повышения ионной силы водного раствора.

Было проведено 2 испытания: первичная экстракция по классическому методу и по модифицированному методу. Первичная экстракция с использованием только NaCl и ацетонитрила показала лучшее извлечение действующих веществ. Поэтому данный вариант был принят за основной.

Так как в пробе присутствует достаточно много сопутствующих веществ (жиры, пигменты и т.п.), которые могут мешать точной идентификации целевого аналита, а также могут привести к загрязнению хроматографической колонки, что непосредственно может сказаться на точности анализа, необходимо провести очистку первичного экстракта. Очистку было решено провести насыпными сорбентами. Были апробированы следующие сорбенты: силикагель, PSA, С18Е, силикагель и GCB (графитированая сажа), PSA.

GCB и его сочетания обеспечивают хорошую очистку, но сильно уменьшают долю выхода (в %) действующего вещества. Сорбент С18Е оказал эффект только при очистке экстрактов сои и продукта его переработки – масла. Ощутимое уменьшение хроматографического фона происходит при использовании сорбента PSA, при этом он никак не влияет на долю выхода действующих веществ и эффективен для всех исследуемых матриц. На рис. 3 представлены хроматограммы картофеля до и после очистки PSА. Таким образом, было принято проводить пробоподготовку по схеме, приведенной выше. Полнота извлечения абамектина и индоксакарба по данной методике приведена в табл. 2.

Рис. 3.

Хроматограммы экстрактов клубней картофеля до и после очистки PSA.

Для совместного определения настройки диодно-матричного детектора были выставлены 2 длины волны – 310 и 245 нм. Для быстроты проводимого анализа было принято использовать градиентный режим хроматографирования, что позволяет детектировать действующие вещества за 10 мин. На рис. 4 представлены хроматограммы сои с внесением индоксакарба и абамектина, полученные из одной пробы. С использованием данной методики были проанализированы пробы сои и капусты после обработки препаратом Стилет, МД в 3-х почвенно-климатических зонах в  2019 г. Результаты представлены в табл. 3, 4. В урожае и продуктах переработки остаточных количеств действующих веществ обнаружено не было. Таким образом, при соблюдении регламентов препарат Стилет, МД может быть использован для защиты капусты и сои от вредителей.

Рис. 4.

Хроматограммы сои с внесением: (а) – индоксакарба и (б) – абамектина в количестве 0.1 мг/кг.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разработанный метод имеет ряд неоспоримых преимуществ: во-первых, он позволяет детектировать 2 действующих вещества, относящихся к разным химическим классам, одновременно. Во-вторых, он значительно сокращает время, затраченное на пробоподготовку и непосредственно на хроматографический анализ. В-третьих, данный метод позволяет отказаться от использования дорогостоящих и труднодоступных реактивов, что положительно сказывается на стоимости анализа. Разработанный метод показал высокую долю извлечения действующих веществ. Преимущества данного метода подтверждены в процессе изучения динамики деградации действующих веществ в сое и капусте при обработке препаратом Стилет, МД. Данный метод может быть использован для экотоксикологической оценки препаратов на основе данных действующих веществ не только в комбинации, но и в отдельности. Также данная методика будет актуальна для изучения остаточных количеств действующих веществ в импортной продукции.