Перед химиками-аналитиками постоянно стоит задача разработки быстрых, безопасных и точных методов анализа, которые бы были способны гарантировать качество и достоверность отслеживания целевых соединение в различных матрицах.
В современной аналитической химии, наилучшим образом, себя зарекомендовал метод QuEChERS (Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged, and Safe — Быстрый, Простой, Дёшевый, Эффективный, Надежный и Безопасный). Он является одним из самых перспективных, удобных и высокопроизводительных методов экстракции, среди прочего, подход требует значительно меньших количеств отбираемой пробы и органических растворителей.
Метод QuEChERS был впервые представлен в 2002 году на Европейском симпозиуме по остататочным количествам пестицидов (European Pesticide Residue Workshop — EPRW 2002) в Риме. Оригинальный подход был разработан для выделения остаточных количеств пестицидов из фруктов и овощей, от неполярных до очень полярных соединений, покрывающий широкий аналитический спектр. Благодаря своим преимуществам и универсальности метод QuEChERS обрел значительную популярность в научном сообществе и начал применяться в различных сферах за пределами традиционной области. Подход используют для экстракции полифенолов, аминов, загрязнителей окружающей среды, микотоксинов из различных матриц, включая продукты питания, биологические жидкости, пробы из окружающей среды. Из-за большого количества анализируемых объектов и различных целей исследователей, метод пробоподготовки QuEChERS часто модифицируют. В США существует Ассоциация химиков-аналитиков (AOAC), которая разработала свой метод AOAC 2007.01. В Европе была разработана методика EN 15662 2007.
Метод QuEChERS включает в себя два этапа:
- Этап экстракции, основанный на комбинации различных диспергированных солей и органического растворителя.
- Этап дисперсионной твердофазной экстракции (дТФЭ), предполагающий дальнейшую очистку экстракта при помощи смеси пористых сорбентов и специальных солей. Для этого требуется значительно меньше сорбента и экстракта, по сравнению с классическими методам.
Качество пробоподготовки методом QuEChERS существенно зависит от свойств целевого аналита, состава матрицы и технического оснащения лаборатории. Таким образом, при разработке новой методики анализа с использованием QuEChERS, необходимо учитывать ряд параметров, влияющих на эффективность экстракции и оптимизировать условия. В первую очередь, нужно выбрать экстракционный растворитель, подобрать необходимое количество пробы, оптимальный pH, а также выбрать тип и количество соли для улучшения эффекта высаливания.
Классический метод QuEChERS был ориентирован исключительно на продукты с высоким содержанием воды и низким содержанием липидов. Особенно сложными для анализа являются продукты питания со средним или высоким содержанием пигмента. Продукты с низким содержанием влаги обычно требуют добавления воды для ослабления взаимодействия аналита с матрицей и обеспечения хорошего разделения.
На этапе очистки так же можно оптимизировать соотношение и набор компонентов, основываясь на специфике исследуемого аналита. Самыми часто используемыми сорбентами являются: смесь первичных и вторичных аминов (PSA), октадецилированный силикагель (С18) и графитированная углеродная сажа (GCB). PSA обычно используется для удаления из экстракта жирных кислот, сахаров, органических кислот, липидов и некоторых пигментов. Силикагель С18 эффективен в очистке от различных жиров. Сорбент GCB успешно применяется для удаления пигментов (каротиноидов и хлорофилла), типичных для сильнопигментированных матриц, GCB следует применять с осторожностью, так как есть вероятность сорбирования молекул пестицидов с планарной структурой.
Области применения метода QuEChERS
Изначально, QuEChERS был разработан как метод экстракции пестицидов из сельскохозяйственных культур. Однако, сейчас список исследуемых объектов и веществ – огромен. Так, например, помимо растительных матриц можно анализировать мясо, рыбу, лекарственные препараты и даже различные биологические ткани, кровь и другие био субстанции. Список исследуемых веществ (аналитов) достаточно огромен и зависит от конкретных целей исследователя. Помимо определения остаточных количеств пестицидов, подход так же используется для обнаружения фармацевтических препаратов, микотоксинов, полициклических ароматических углеводородов, красителей, акриламида, синтетических мускусов, бисфенолов, полибромированных дифениловых эфиров, антипиренов, эндокринных разрушителей и других химических соединений. Можно сказать, что при использовании данного метода возможности исследования ограничены лишь фантазией исследователя.
1. Остаточные количества пестицидов
Быстрый рост сельскохозяйственного производства, наблюдаемый в последние десятилетия в результате внедрения новых технологий и использования химических пестицидов, может представлять значительную опасность для здоровья потребителей. Остатки пестицидов, применяемых в агрономии могут сохраняться в культурах до стадии сбора урожая. Анализ остатков пестицидов играет важную роль в качестве пищевых продуктов, с его помощью производится оценка безопасности и возможного риска для здоровья человека. В научной литературе можно найти сотни исследовательских работ, в которых метод QuEChERS используется для анализа огромного количества пестицидов на различных матрицах.
2. Остаточные количества ветеринарных препаратов
Ветеринарные препараты (ВП) широко используются в сельском хозяйстве для увеличения продуктивности животных, лечения инфекций в профилактических целях или даже в качестве стимуляторов роста при интенсивном животноводстве. Однако ВП могут накапливаться в тканях животных и оставаться в пищевых продуктах. Наличие ВП в пище способно представлять потенциальный риск для потребителей, поскольку они провоцируют аллергические реакции и могут вызывать устойчивость патогенов к антибиотикам, используемым в медицине. В настоящее время метод QuEChERS уже активно применяется при анализе мяса и мясных изделий на остаточное количество ветеринарных препаратов. Так же разработана методика определения остатков ВП в мышцах курицы с использованием данного подхода.
3. Микотоксины
Микотоксины — это токсичные вещества, которые естественным образом вырабатываются грибами в качестве вторичных метаболитов, в основном видами Fusarium, Aspergillus, Penicillium и Claviceps. Из-за широкого распространения плесени, в окружающей среде присутствуют тысячи различных микотоксинов, но лишь некоторые из них представляют серьезную угрозу безопасности пищевых продуктов. Наиболее известными микотоксинами являются афлатоксины, дезоксиниваленол, зеараленон, охратоксин, фумонизин и патулин. Эти соединения приводят к неблагоприятным проблемам со здоровьем, таким как повреждение почек и печени, мутагенные и тератогенные эффекты, врожденные дефекты и даже рак. На сегодняшний день уже разработана методика быстрого и одновременного определения пяти микотоксинов (зеареленон, дезоксиниваленол, фузаренон X, 15-ацетилдезоксиниваленол и ниваленол) в хлопьях и муке и зерне методом ГХ-МС. Микотоксины извлекаются из образцов с помощью подхода QuEChERS с некоторыми модификациями.
4. Полициклические ароматические углеводороды
Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) представляют собой разнообразный класс органических соединений, содержащих два или более ароматических кольца. Сотни различных ПАУ могут образовываться и выделяться во время различных процессов сжигания и пиролиза. Пища может быть загрязнена ПАУ из окружающей среды, в результате промышленных методов обработки пищевых продуктов (например, нагревания, сушки и копчения) и домашнего приготовления пищи (например, процессов приготовления на гриле и жарки). ПАУ классифицируются как высокоопасные загрязнители окружающей среды, поскольку они могут нарушать нормальное функционирование ДНК, поэтому без контроля качества окружающей среды и пищевых продуктов не обойтись. Традиционные методы экстракции ПАУ часто основывались на экстракции неполярными или низкополярными растворителями, такими как гексан или метиленхлорид, или методом Сокслета с последующим омылением или разделением жидкость-жидкость для удаления растворимых в воде примесей и очистки с помощью ТФЭ. Эти методы трудоемки, требуют много времени и часто недостаточная очистка приводит к помехам при хроматографическом анализе. Благодаря модифицированному методу QuEChERS удалось значительно улучшить извлечение аналитов. Ключевой модификацией было внедрение трехкомпонентной системы экстракционных растворителей, состоящей из ацетона, этилацетата и изооктана в соотношении 2: 2: 1, преимущества применяемой системы растворителей заключаются в способности разрушать прочные ассоциации между планарными гидрофобными ПАУ и жировыми компонентами биологических веществ.
Области применения метода QuEChERS
Оценивая современные тенденции, можно с большой долей вероятности сказать, что метод QuEChERS будет и дальше совершенствоваться и модифицироваться под все большее и большее количество аналитов и матриц. Наилучший путь развития аналитической химии – это разработка аналитических методов, позволяющих определять как можно больше аналитов за один прогон. Метод экстракции QuEChERS с последующим анализом на ВЭЖХ-МС или ГХ- МС, по-видимому, способен решить эту проблему. В ближайшее время должны появиться многоклассовые методы множественных остатков, которые позволят одновременно идентифицировать и количественно определять целый ряд аналитов в сложных матрицах.
EVA Science готова стать вашим надежным поставщиком для решения любых проблем, связанных с идентификацией широкого спектра пестицидов, антибиотиков, микотоксинов и других соединений. Мы производим высококачественные и проверенные в российских лабораториях экстракционные наборы EVA Q.
Мы предлагаем готовые к использованию премиальные экстракционные наборы и высококачественные дисперсионные смеси QuEChERS EVA Q с различными видами сорбентов, солей и центрифужных пробирок в соответствии с вашими потребностями. Мы всегда рады предложить вам стандартизированные или индивидуальные продукты, которые будут соответствовать вашим требованиям на все 100 %.
С полным ассортиментом производимых наборов вы можете ознакомиться по ссылке — товары QuEChERS