Obecny protokół opisuje wykorzystanie mrówczanu amonu do podziału faz w QuEChERS, wraz z chromatografią gazową i spektrometrią mas, do skutecznego określania pozostałości pestycydów chloroorganicznych w próbce gleby.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Obecny protokół opisuje wykorzystanie mrówczanu amonu do podziału faz w QuEChERS, wraz z chromatografią gazową i spektrometrią mas, do skutecznego określania pozostałości pestycydów chloroorganicznych w próbce gleby.
Obecnie, metoda QuEChERS stanowi najczęściej stosowany protokół przygotowania próbek na świecie do analizy pozostałości pestycydów w szerokiej gamie matryc, zarówno w oficjalnych, jak i nieoficjalnych laboratoriach. Metoda QuEChERS wykorzystująca mrówczan amonu okazała się wcześniej korzystna w porównaniu z oryginalną i dwiema oficjalnymi wersjami. Z jednej strony, proste dodanie 0,5 g mrówczanu amonu na gram próbki jest wystarczające do wywołania separacji faz i osiągnięcia dobrych wyników analitycznych. Z drugiej strony, mrówczan amonu zmniejsza potrzebę konserwacji w rutynowych analizach. W tym przypadku zastosowano zmodyfikowaną metodę QuEChERS z wykorzystaniem mrówczanu amonu do jednoczesnej analizy pozostałości pestycydów chloroorganicznych (OCP) w glebie rolniczej. W szczególności 10 g próbki uwodniono 10 ml wody, a następnie wyekstrahowano 10 ml acetonitrylu. Następnie przeprowadzono separację faz przy użyciu 5 g mrówczanu amonu. Po odwirowaniu supernatant poddano etapowi oczyszczania z dyspersyjnej ekstrakcji do fazy stałej za pomocą bezwodnego siarczanu magnezu, aminy pierwszorzędowej i oktadecylosililanu. Jako technikę analityczną zastosowano chromatografię gazową ze spektrometrią mas. Wykazano, że metoda QuEChERS z wykorzystaniem mrówczanu amonu jest skuteczną alternatywą dla ekstrakcji pozostałości OCP z próbki gleby.
Potrzeba zwiększenia produkcji żywności doprowadziła do intensywnego i powszechnego stosowania pestycydów na całym świecie w ciągu ostatnich kilku dekad. Pestycydy są stosowane w uprawach w celu ochrony ich przed szkodnikami i zwiększenia plonów, ale ich pozostałości zwykle trafiają do środowiska glebowego, zwłaszcza na obszarach rolniczych1. Co więcej, niektóre pestycydy, takie jak pestycydy chloroorganiczne (OCP), mają bardzo stabilną strukturę, więc ich pozostałości nie rozkładają się łatwo i utrzymują się w glebie przez długi czas2. Ogólnie rzecz biorąc, gleba ma dużą zdolność do gromadzenia pozostałości pestycydów, zwłaszcza gdy ma wysoką zawartość materii organicznej3. W rezultacie gleba jest jednym z elementów środowiska najbardziej zanieczyszczonych pozostałościami pestycydów. Na przykład jedno z dotychczasowych kompletnych badań wykazało, że 83% z 317 gleb rolnych z całej Unii Europejskiej było zanieczyszczonych jedną lub kilkoma pozostałościami pestycydów4.
Zanieczyszczenie gleby pozostałościami pestycydów może wpływać na gatunki niebędące celem ataku, funkcjonowanie gleby i zdrowie konsumentów poprzez łańcuch pokarmowy ze względu na wysoką toksyczność pozostałości5,6. W związku z tym ocena pozostałości pestycydów w glebie jest niezbędna do oceny ich potencjalnego negatywnego wpływu na środowisko i zdrowie ludzkie, szczególnie w krajach rozwijających się z powodu braku ścisłych przepisów dotyczących stosowania pestycydów7. To sprawia, że analiza wielu pozostałości pestycydów staje się coraz ważniejsza. Jednak szybka i dokładna analiza pozostałości pestycydów w glebie jest trudnym wyzwaniem ze względu na dużą liczbę substancji zakłócających, a także niski poziom stężenia i różnorodne właściwości fizykochemiczne tych analitów4.
Spośród wszystkich metod analizy pozostałości pestycydów, metoda QuEChERS stała się najszybszą, najłatwiejszą, najtańszą, najbardziej efektywną, solidną i najbezpieczniejszą opcją8. Metoda QuEChERS składa się z dwóch etapów. W pierwszym etapie przeprowadza się ekstrakcję w mikroskali polegającą na dzieleniu poprzez wysalanie między warstwą wodną a acetonitrylową. W drugim etapie przeprowadzany jest proces czyszczenia za pomocą dyspersyjnej ekstrakcji do fazy stałej (dSPE); technika ta wykorzystuje niewielkie ilości kilku kombinacji porowatych sorbentów do usuwania składników zakłócających matrycę i przezwycięża wady konwencjonalnego SPE9. W związku z tym QuEChERS jest podejściem przyjaznym dla środowiska, w którym niewielka ilość rozpuszczalników/chemikaliów trafia do marnotrawstwa, co zapewnia bardzo dokładne wyniki i minimalizuje potencjalne źródła przypadkowych i systematycznych błędów. W rzeczywistości został z powodzeniem zastosowany do rutynowej analizy setek pestycydów o wysokiej przepustowości, z dużym zastosowaniem w prawie wszystkich typach próbek środowiskowych, rolno-spożywczych i biologicznych8,10. Prace te mają na celu zastosowanie i walidację nowej modyfikacji metody QuEChERS, która została wcześniej opracowana i sprzężona z GC-MS w celu analizy OCP w glebie rolniczej.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1. Przygotowanie roztworów podstawowych
UWAGA: Zaleca się noszenie rękawiczek nitrylowych, fartucha laboratoryjnego i okularów ochronnych podczas całego protokołu.
2. Pobieranie próbek
3. Przygotowanie próbki za pomocą zmodyfikowanej metody QuEChERS z użyciem mrówczanu amonu
UWAGA: Rysunek 1 przedstawia schematyczną reprezentację zmodyfikowanej metody QuEChERS.
4. Analiza instrumentalna przez GC-MS
5. Akwizycja danych
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Pełna walidacja metody analitycznej została przeprowadzona pod kątem liniowości, efektów macierzy, odzysku oraz powtarzalności.
Do oceny liniowości wykorzystano krzywe kalibracyjne dopasowane do matrycy z próbkami ślepymi wzbogaconymi na sześciu poziomach stężeń (5 µg/kg, 10 µg/kg, 50 µg/kg, 100 µg/kg, 200 µg/kg oraz 400 µg/kg). Współczynniki determinacji (R2) dla wszystkich OCP były większe lub równe 0,99. Najniższy poziom kalibracyjny (LCL) ustalono na poziomie 5 µg/kg, co spełnia...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oryginalnawersja 9 i dwie oficjalne wersje13,14 metody QuEChERS wykorzystują siarczan magnezu wraz z solami chlorku sodu, octanu lub cytrynianu w celu ułatwienia separacji mieszaniny acetonitrylu i wody podczas ekstrakcji. Jednak sole te mają tendencję do osadzania się w postaci ciał stałych na powierzchniach w źródle spektrometrii mas (MS), co powoduje potrzebę zwiększonej konserwacji metod opartych na chromatografii cieczowej (LC)-MS. Je...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Nie mam żadnych konfliktów interesów, które mógłbym ujawnić.
Chciałbym podziękować Javierowi Hernándezowi-Borgesowi i Cecilii Ortedze-Zamorze za ich nieocenione wsparcie. Pragnę również podziękować Universidad EAN i Universidad de La Laguna.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Jednorazowe szklane stożkowe probówki wirówkowe 15 ml | PYREX | 99502-15 | |
| Eppendorf | 30120094 | ||
| 50 ml z nakrętkami | VWR | 21008-169 | |
| 5977B Detektor masowo-selektywny | Agilent Technologies | 1617R019 | |
| 7820A System chromatografii gazowej | Agilent Technologies | ||
| Aceton | Supelco | 1006582500 | |
| Acetonitryl | VWR | 83642320 | |
| Mrówczan amonu | VWR | 21254260 | |
| Wytrząsarka automatyczna KS 3000 i sterowanie | IKA | 3940000 | |
| Balance | Sartorius Lab Instruments Gmbh & Co | ENTRIS224I-1S | |
| Bondesil-C18, 40 & mikro; m | Agilent Technologies | 12213012 | |
| Bondesil-PSA, 40 & mikro; m | Agilent Technologies | 12213024 | |
| Cykloheksan | VWR | 85385320 | |
| EPA Mieszanka pestycydów TCL | Sigma Aldrich | 48913 | |
| Octan etylu | Supelco | 1036492500 | |
| G4567A Automatyczny próbnik | Agilent Technologies | 19490057 | |
| HP-5ms Ultra Inert (5%-fenylo)-metylopolisiloksan 30 m x 250 & Mikro; m x 0,25 i mikro; m kolumna | Agilent Technologies | 19091S-433UI | |
| Siarczan magnezu jednowodny | Sigma Aldrich | 434183-1KG | |
| Mega Star 3.R wirówka | VWR | 521-1752 | |
| Milli-Q gradient A10 | Millipore | RR400Q101 | |
| p,p'-DDE-d8 | Dr Ehrenstorfer | DRE-XA12041100AC | |
| Końcówki do pipet 2 - 200 & Mikro; L | BRAND | 732008 | |
| Końcówki do pipet 5 mL | BRAND | 702595 | |
| Końcówki do pipet 50 - 1000 uL | BRAND | 732012 | |
| Pippette Transferpette S variabel 10 - 100 µ L | BRAND | 704774 | |
| Pippette Transferpette S variabel 100 - 1000 µ L | BRAND | 704780 | |
| Pippette Transferpette S variabel 20 - 200 µ L | BRAND | 704778 | |
| Pippette Transferpette S variabel 500 - 5000 µ L | MARKA | 704782 | |
| Fiolki z wtopioną wkładką | Sigma Aldrich | 29398-U | |
| OCPs | numer rejestru CAS | ||
| α-BHC | 319-84-6 | ||
| β-BHC | 319-85-7 | ||
| Lindan | 58-89-9 | ||
| δ-BHC | 319-86-8 | ||
| Heptachlor | 76-44-8 | ||
| Aldrin | 309-00-2 | ||
| heptachloru | 1024-57-3 | ||
| &alfa;-Endosulfan | 959-98-8 | ||
| 4,4'-DDE-d8 (IS) | 93952-19-3 | ||
| 4,4'-DDE | 72-55-9 | ||
| Dieldrin | 60-57-1 | ||
| Endryna | 72-20-8 | ||
| β-Endosulfan | 33213-65-9 | ||
| 4,4'-DDD | 72-54-8 | ||
| Siarczan | 1031-07-8 | ||
| 4,4'-DDT | 50-29-3 | ||
| Keton endryny | 53494-70-5 | ||
| Metoksychlor | 72-43-5 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.