Безопасность сельскохозяйственной продукции: многокомпонентное определение остаточных количеств пестицидов в зерне

Введение. Зерно составляет важную часть в питании человека и в настоящее время принадлежит к продуктам, в большом объёме производимым и потребляемым во всём мире. Зерновые культуры возделывают с применением целого ряда химических средств защиты растений (гербицидов, инсектицидов, фунгицидов, регуляторов роста). В этой связи анализ остаточных количеств пестицидов, включая оптимизацию, развитие методов и программ мониторинга, приобретает особую важность.

Цель работы состояла в создании многокомпонентного метода определения остаточных количеств пестицидов различных химических классов и их метаболитов в зерне хлебных злаков.

Материал и методы. Идентификацию и количественное определение действующих веществ пестицидов различных классов (неоникотиноиды, триазолы, имидазолы, пиретроиды, фосфорорганические соединения, стробилурины и др.) при совместном присутствии выполняли методами, основанными на применении жидкостной и газожидкостной хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием (ВЭЖХ-МС/МС и ГЖХ-МС). В качестве метода пробоподготовки использована технология QuEChERS, основанная на экстракции пестицидов органическим растворителем из гомогенизированного образца зерна в присутствии солей, содержащих цитратный буфер, и очистке экстрактов от полярных соединений дисперсионной твердофазной экстракцией.

Результаты. Созданный многокомпонентный метод определения остаточных количеств пестицидов различных химических классов и их метаболитов (всего 40 наименований) в зерне хлебных злаков использован для контроля уровней исследованных ксенобиотиков в образцах зерна пшеницы, ячменя и кукурузы, произведённых в различных регионах Российской Федерации (Московская, Ленинградская, Орловская, Омская, Воронежская, Рязанская, Ростовская, Волгоградская области, Краснодарский край), а также в зерне риса (страна происхождения Вьетнам), приобретённого на потребительском рынке. Идентифицированные уровни отдельных действующих веществ были существенно ниже установленных величин МДУ.

Заключение. Разработанный метод направлен на методическое обеспечение контроля безопасности пищевой продукции.

1. Мельников Н.Н. Пестициды. Химия, технология и применение. М.: Химия; 1987

2. Pimentel D. Environmental aspects of pest management, chemistry and world supplies. In: Shemilt L.W., ed. Chemistry and World Food Supplies: The New Frontiers, Chemarawn II. Oxford: Pergamon Press; 1983: 185-201

3. Антонович Е.А., Седокур Л.К. Качество продуктов питания в условиях химизации сельского хозяйства. Справочник. Киев: Урожай; 1990

4. Rodenburg J., Riches C.R., Kayeke J.M. Addressing current and future problems of parasitic weeds in rice. Crop Protection. 2009; 29(3): 210-21. https://doi.org/10.1016/j.cropro.2009.10.015

5. Ракитский В.Н. Токсикология пестицидов. Токсикологический вестник. 2010; (3): 21-3.

6. Тутельян В.А., Хотимченко С.А. Качество и безопасность пищевой продукции: современные аспекты. В кн.: Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Гигиена, токсикология, профпатология: традиции и современность». Мытищи; 2016: 242-8.

7. Справочник пестицидов и агрохимикатов, разрешённых к применению на территории Российской Федерации. М.: Листерра; 2020.

8. Lehotay S.J. QuEChERS sample preparation approach for mass spectrometric analysis of pesticide residues in foods. Methods Mol. Biol. 2011; 747: 65-91. https://doi.org/10.1007/978-1-61779-136-9_4

9. Bruzzoniti M.C., Checchini L., De Carlo R.M., Orlandini S., Rivoira L., Del Bubba M. QuEChERS sample preparation for the determination of pesticides and other organic residues in environmental matrices: a critical review. Anal. Bioanal. Chem. 2014; 406(17): 4089-116. https://doi.org/10.1007/s00216-014-7798-4

10. Mastovska K., Dorweiler K.J., Lehotay S.J., Wegfsheid J.S., Szpylka K.A. Pesticide multiresidue analysis in cereal grains using modified QuEChERS method combined with automated direct sample introduction GC-TOFMS and UPLC-MS/MS techniques. J. Agric. Food Chem. 2010; 58(10): 5959-72. https://doi.org/10.1021/jf9029892

11. He Z., Wang L., Peng Y., Luo M., Wang W., Liu X. Multiresidue analysis of over 200 pesticides in cereals using a QuEChERS and gas chromatography-tandem mass spectrometry-based method. Food Chem. 2015; 169: 372-80. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2014.07.102

12. Balinova A., Mladenova R., Shtereva D. Solid phase extraction on sorbents of different retention mechanisms followed by determination by gas chromatography mass spectrometric and gas chromatograpgy electron capture detection of pesticide residues in crops. J. Chromatogr. A. 2007; 1150(1-2): 136-44. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2007.02.002

13. Boccacci-Mariani M., D’Aiuto V., Giannetti V. Multiresidue method for the determination of organophosphorus pesticides in cereal matrixes. J. AOAC Int. 2010; 93(3): 999-1006. https://doi.org/10.1093/jaoac/93.3.999

14. Anastassiades M., Lehotay S.J., Stajnbaher D., Schenck F.J. Fast and easy multiresidue method employing acetonitrile extraction/partitioning and dispersive solid-phase extraction for the determination of pesticide residues in produce. J. AOAC Int. 2003; 86(2): 412-31. https://doi.org/10.1093/jaoac/86.2.412

15. Gonzalez-Curbelo M.A., Herrera-Herrera A.V., Ravelo-Perez L.V., Hernandes-Borges J. Sample-preparation methods for pesticide-residue analysis in cereals and derivatives. Trends Anal. Chem. 2012; 38: 32-51. https://doi.org/10.1016/j.trac.2012.04.010.

16. Mondal R., Kole R.K., Bhttacharyya A. Validation of multiresidue method for analysis of 31 pesticides in rice using gas chromatography-tandem mass spectrometry. J. AOAC Int. 2017; 100(4): 1094-101. https://doi.org/10.5740/jaoacint.16-0377

17. Nguyen T.D., Han E.M., Seo M.S., Kim S.R., Yun M.Y., Lee D.M., et al. A multi-residue method for the determination of 203 pesticides in rice paddies using gas chromatography/mass spectrometry. Anal. Chim. Acta. 2008; 619(1): 67-74. https://doi.org/10.1016/j.aca.2008.03.031

18. Leandro C.C., Hancock P., Fussell R.J., Keely B.J. Comparison of ultraperformance liquid chromatography and high-performance liquid chromatography for the determination of priority pesticides in baby foods by tandem quadrupole mass spectrometry. J. Chromatogr. A. 2006; 1103(1): 94-101. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2005.10.077

19. Nguen T.D., Lee B.S., Lee B.R., Lee D.M., Lee G.H. A multiresidue method for the determination of 109 pesticides in rice using the Quick Easy Cheap Effective Rugged and Safe (QuEChERS) sample preparation method and gas chromatography/mass spectrometry with temperature control and vacuum concentration. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2007; 21(18): 3115-22. https://doi.org/10.1002/rcm.3199

20. Paya’ P., Anastassiades M., Mack D., Sigalova I., Tasdelen B., Oliva J., et al. Analysis of pesticide residues using the Quick Easy Cheap Effective Rugged and Safe (QuEChERS) pesticide multiresidue method in combination with gas and liquid chromatography and tandem mass spectrometric detection. Anal. Bioanal. Chem. 2007; 389(6): 1697-714. https://doi.org/10.1007/s00216-007-1610-7

21. Mol H.G., Plaza-Bolaños P., Zomer P., de Rijk T.C., Stolker A.A., Mulder P.P. Toward a generic extraction method for simultaneous determination of pesticides, mycotoxins, plant toxins, and veterinary drugs in feed and food matrixes. Anal. Chem. 2008; 80(24): 9450-9. https://doi.org/10.1021/ac801557f

22. ЕС № SANTE/12682/2019. Guidance document on analytical quality control and method validation procedures for pesticides residues analysis in food and feed. Imp. 2020-01-01; 2020.

23. SANCO/825/00. European Commission: Guidance Document on Pesticide Residue Analytical Methods. Imp. 2010-11-16; 2010.

24. Андоралов А.М., Кузнецов С.В., Афонин М.Б. Матричный эффект при анализе остаточных количеств пестицидов во фруктах и овощах методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с квадруполь-времяпролетным масс-спектрометрическим детектированием. Научно-технический вестник Брянского государственного университета. 2017; (1): 9-17

25. Takatori S., Okihashi M., Okamoto Y., Kitagawa Y., Kakimoto S., Murata H., et al. A rapid and easy multiresidue method for the determination of pesticide residues in vegetables, fruits, and cereals using liquid Chromatography/tandem mass spectrometry. J. AOAC Int. 2008; 91(4): 871-83. https://doi.org/10.5772/14008

26. Koesukwiwat U., Lehotay S.J., Mastovska K., Dorweller K.J., Leepipatpiboon N. Extension of the QuEChERS method for pesticide residues in cereals to flaxseeds, peanuts, and doughs. J. Agric. Food Chem. 2010; 58(10): 5950-8. https://doi.org/10.1021/jf902988b

27. Food and Agriculture Organization of the United Nations. Available at: http://faostat.fao.org