CC BY
33
УДК 543.51
Г. О. Торосян (д.х.н., проф., зав. каф.) Е. К. Армуджян (магистрант) М. А. Айриянц (д.м.н., проф.) 2, Г. О. Алексанян (ст. эксп.) 3, В. А. Давтян (к.т.н., исп. дир.) 4
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАЛАТИОНА В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ
___ _ _ _ _ _ _
МЕТОДОМ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОМ ЖИДКОСТНОМ
ХРОМАТОГРАФИИ С ТАНДЕМНЫМ МАСС СПЕКТРОСКОПИЧЕСКИМ ДЕТЕКТИРОВАНИЕМ
1 Национальный политехнический университет Армении, кафедра химико-биологических и экологических технологий 0009, Армения, г. Ереван, ул. Теряна, 105, тел. (37493)998830, e-mail: [email protected] 2 Ереванский государственный медицинский университет им. М. Гераци, кафедра «Детская офтальмология» 0025, Армения, г. Ереван, ул. Корюна, 2, e-mail: [email protected] 3 Министерство юстиции Республики Армения 0010, Армения, г. Ереван, ул. Вазгена Саргсяна, 3/8 4 Фонд восстановления, сохранения и развития озера Севан 0010, Армения, г. Ереван, пр. Азатутяна, 27, тел. (374) 10200515, e-mail: [email protected]
G. O. Torosyan1, Ye. K. Armudgyan1, M. A. Hayriyants2, G. O. Aleksanyan3, V. A. Davtyan4
QUANTITATIVE DETERMINATION OF MALATHION IN WATER USING TANDEM SYSTEM LC-MC/MC
1 National Polytechnic University of Armenia, 105, Teryana Str., 0009, Yerevan, Armenia, ph. (37493)998830, e-mail: [email protected] 2 Yerevan State Medical University after M. Heratsi 2, Koryuna Str., 0025, Yerevan, Armenia, e-mail: [email protected] 3 Ministers of Justice of the Republic of Armenia 3/8, Vazgena Sargsyana Str, 0010, Yerevan, Armenia 4 Fund for the restoration, conservation and development of Lake Sevan 27, pr. Azatutyana Str, 0010, Yerevan, Armenia, ph. (374) 10200515, e-mail: [email protected]
Целью настоящего исследования является разработка метода количественного определения пестицида малатиона в разбавленных водных растворах аналитической системой ВЭЖХ MC/MC (LC-MS / MS). Известно, что этот метод обеспечивает результаты тестирования, проведенного для оценки чувствительности, селективности, линейности, точности, и различных дополнительных испытаний на стабильность. Использовалась жидкостная хромато-графическая система Shimadzu Nexera X2 Ultra Performance, подключенная к квадрупольному масс-спектрометру SciexTriple Quad ™ 4500, с целью разработки надежного, быстрого, селективного и чувствительного метода обнаружения следов малатиона.
Ключевые слова: вода; высокая точность; количественное определение; малатион; метод LC-MS/MS; низкая концентрация; пестицид.
The purpose of this study was to develop and validate an LC-MS/MS method for the quantitative determination of malathion in water solutions. This method will provide experimental results from testing conducted to evaluate sensitivity, selectivity, linearity, precision, accuracy, and various additional stability tests. This method used Shimadzu Nexera X2 Ultra Performance Liquid Chromatography system coupled to a SciexTriple Quad™ 4500 Tandem Quadrupole Mass Spectrometry, which will provide a rugged, rapid, selective and sensitive UHPLC-MS/MS method for MLT detection. It is found that the method LC-MS / MS provides quantification with high accuracy pesticide.
Key words: high precision; low concentration; malathion; method LC-MS; pesticide; quantification; water.
Дата поступления 13.06.17
Производство и использование пестицидов в сельском хозяйстве приводит к загрязнению окружающей среды стойкими органическими загрязнителями (СОЗ). Сильной токсичностью и исключительно высокой биолого-физиологическая активностью отличаются фосфорорганические соединения (ФОС) 1>2, которые создают также опасность для людей при разложении на более низкомолекулярные составляющие.
Малатион (МЬТ) в качестве инсектицида широко используется в различных областях человеческой деятельности — от бытовых до сельскохозяйственных и зарегистрирован для применения на пищевых, кормовых и декоративных культурах сн.
В последние годы метод LC-MS/MS стал инновационной аналитической технологией в медицинской практике и в фармацевтике. Так, в работах 3' 4 этот метод предложен для анализа содержания пестицидов в пищевых продуктах и лекарственных препаратах, а такжедля мониторинга пестицидов в водной среде 5. Он начинает приобретать практическое применение и в других отраслях 6-8. Его применение ориентировано также на разделение, общее обнаружение и выявление потенциально опасных химических веществ в присутствии других химических соединений (например, в сложных смесях). Метод позволяет производить анализ и обнаружение даже мельчайших количеств вещества .
Целью настоящей работы является выяснение возможности использования такого быстрого и чувствительного метода для обнаружения малатиона в водной среде.
Материалы и методы исследования
Использованы малатион фирмы CCM International Ltd (Germany), ацетонитрил, де-ионизированная вода, муравьиная кислота (98% ACS) — «Carl Roth, Germany».
Исследование осуществлялось с использованием жидкостной хроматографической сис-
темы Shimadzu Nexera X2 ( контроллер CBM-20A, два насоса Binary LC-30AD соединенные с дегазатором DGU-20A5R, автосамплер SIL-30ACMP и блок температуры колонки CTO-30A (Sciex, Germany. Использована колонка X Bridge C8 размером 1.0 мм х 100 мм с размерами пор 3.5 мкм и колоночной площадью 136A ( Waters,USA).
Жидкостный хроматограф соединен с тан-демным масс-спектрометрическим детектором SciexTriple Quad TM 4500, использующим в качестве источника ионов Turbo VTM ( Sciex, USA). Обработка данных выполнялась с использованием программного обеспечения Analyst 1.63 ( Sciex, Germany).
Результаты и обсуждение
Условия проведения хроматографичес-кого разделения
Условия хроматографического анализа были оптимизированы с целью достижения эффективного разделения и разрешения в изократических условиях. В качестве подвижной фазы использовали метанол и ацетонитрил в различных объемных соотношениях, содержащие муравьиную кислоту (0.1—1 %), а также формиат аммония (5—25 мМ), ацетат аммония (5—25 мМ) и их комбинации; неподвижной фазой служили носители C8, C18, «бифе-нил», «фенилгексил » и PFP
(пентафторфенил) в колонках различных типов и размеров
Кроме того, изучалось также влияние скорости потока от 0.3 до 0.6 мл / мин и температуры колонки от 30 °C до 50 °С.
Эффективное хроматографическое разделение с достаточным удержанием оказалось возможным при использовании колонки X Bridge C8 размером 1.0 х 100 мм, с размерами частиц 3.5 мкм и размером пор 136 ангстрем для обеспечения подходящего времени удерживания и симметричности пика. Подвижная фаза состояла из 55% формиата аммония, содержащего 0.1% муравьиной кислоты, и 45% ацетонитрила.
Обнаружено, что скорость потока 0.4 мл/ мин является наиболее подходящей для получения приемлемых форм пиков и времени пробега. Наблюдаемое для MLT время удерживания составило около 1.25 мин (рис. 1, 2). Надежность удерживания проверялась с использованием различных концентраций буфера, которые не оказали на время удерживания существенного влияния.
Рис. 2. Хроматограмма водного раствора малатиона с концентрацией 1 нг/мл
Рис. 3. Результаты ионного сканирования малатиона
Рис. 4. Предполагаемая фрагментация малатиона
Условия проведения масс-спектрометри-ческого анализа.Настройку параметров масс-спектрометрического анализа малатиона (МЛТ). проводили в положительном режиме ионизации, используя хроматограф Scix Triple Quad ™ 4500 MS . Образец MLT в концентрации 1 нг / мл, разбавленный в соотношении 1:1 метанолом, содержащим 0.1% муравьиной кислоты, вводили в прибор при скорости потока 7 мкл / мин, в условиях преобладающего процесса однозарядного протонирования M + H+ --->[M+H]+. В результате получались ионы с m/z=331.1 а.е.м. В масс-спектре (рис. 3) наблюдаются ионы MLT, а также последовательные распады на ионы с m/z=127.1
а.е.м. Для достижения максимального влияния на спектральный отклик поддерживались следующие условия эксперимента: ускоряющий потенциал +5500 V, потенциал рарушения кластеров (ЭР) 55 V, потенциал входа 10 V, энергия столкновений (СЕ) 15 eV, потенциал столкновений в ячейке (СХР) 10 eV. При этих параметрах наблюдались воспроизводимые результаты. Время задержки 200 мс было оптимальным при температуре источника 450 °С.
Известно, что одновременное или последовательное расщепление нескольких связей может происходить с образованием высоко-стабилизированного катиона и/или стабильного радикала, а также нейтральной молекулы.
Вероятность расщепления конкретной связи связана с ее прочностью, возможностью низких переходов энергии, а также стабильностью как заряженных, так и незаряженных фрагментов, образующихся в процессе фрагментации.
Известно, что высокая интенсивность пика фрагмента является результатом относительно более стабильного иона. Таковым в настоящей масс-спектрограмме является пик в области 127.1.
Литература
1. Давтян В.А., Айриянц М.А., Алесканян Г.О., Оганисян И.К. Извлечение эфиров фосфорной кислоты из водной среды // Вестник НПУА. Сб. научн. ст.- 2015.- Т.2.- С.688-693.
2. Алексанян Г. О., Оганисян И. К., Давтян В. А. Деградация малатиона в водно-щелочной среде / Международная научная экологическая гонференция: «Совмещенные посевы полевых культур в севообороте агроландшафта».- 29-30 марта 2016 г., Краснодар, пленарный доклад.
3. ТЬигшан E. M., Ferrer I., Zweigenbaum J. A. Multiresidue Analysis of 301 Pesticides in Food Samples by LC / Triple Quadrupole Mass Spectrometry.- Agilent Technologies, 2008.
4. Lozowicka B., Kaczyski P., Szabuiko J., Ignatowicz K., Warentowicz D., Lozowicki J. New rapid analysis of two classes of pesticides in food wastewater by quechers-liquid chromatography/mass spectrometry // Journal of Ecological Engineering.- 2016.- V.17, №3.-Pp. 97-105.
5. Majzik-Solymos E., Visi E., Karoly G., Beke-Berczi B., Gyorfi L. Comparison of Extraction Methods to Monitor Pesticide Residues in SurfaceWater // Journal of Chromatographic Science.- 2001.- V.39, №8.- Рр.325-331.
6. Adaway J.E., Keevil B.G., Owen L.J. Liquid chromatography tandem mass spectrometry in the clinical laboratory // Annals of Clinical Biochemistry.- 2015.- №52.- Рр.18-38.
7. Adaway J.E., Keevil B.G. Therapeutic drug monitoring and LC-MS/MS // J. Chromatography B: Analytical Technologies in the Biomedical and Life Sciences.- 2012.-V.883-884.- Рр.33-49.
8. Vogeser M., Parhover K.G. Liquid chromatography tandem-mass spectrometry (LC-MS-MS)-technique and applications in endocrinology // Exp. Clin. Endocrinol. Diabetes.- 2007.- V.115, №9.- Рр.559-570.
9. Gao S., Zhan Q., Li J., Yang Q., Li X., Chen W., Sun L. LC-MS-MS method for the simultaneous determination of ethyl gallate and its major metabolite in rat plasma // Biomed. Chromatogr.- 2010.- V.24, is.5.- Pp.472-478.
Вероятные фрагменты деградации мала-тиона, образующиеся при сканировании с различными потенциалами энергии столкновения, показаны на рис. 4.
Таким образом, метод LC-MS/MS обеспечивает количественное определение малати-она в водной фазе с высокой точностью. Это позволит обнаружить следы данного пестицида во всех объектах, где он применялся.
References
1. Davtyan V.A., Hayriants M.A., Aleskanyan G.O., Oganisyan I.K. Izvlecheniye efirov fosfornoy kisloty iz vodnoy sredy [Extraction of esters of phosphoric acid from the aquatic environment]. Vestnik NPUA. Sb. nauchn. st. [Bulletin of NPPA. Sat. sci. Art.], 2015, vol.2, pp.688-693.
2. Aleksanyan G.O., Hovhannisyan I.K., Davtyan V.A. Degradatsiya malationa v vodno-shchelochnoy srede [Degradation of malathion in water-alkaline environment]. Mezhdunarodnaya nauchnaya ekologicheskaya ronferentsiya: «Sovmeshchennyye posevy polevykh kul'tur v sevooborote agrolandshafta» [International Scientific Ecological Conference «Combined field crops in the crop rotation of the agrolandscape»], 2016, Krasnodar, plenary report.
3. Thurmaн E. M., Ferrer I., Zweigenbaum J. A. [Multiresidue Analysis of 301 Pesticides in Food samples by LC / Triple Quadrupole Mass Spectrometry]. Agilent Technologies, 2008.
4. Lozowicka B., Kaczyski P., Szabuiko J., Ignatowicz K., Warentowicz D., Lozowicki J. [New rapid analysis of two classes of pesticides in food wastewater by quechers-liquid chromatography/mass spectrometry]. Journal of Ecological Engineering, 2016, vol.17, no.3, pp. 97-105.
5. Majzik-Solymos E., Visi E., Karoly G., Beke-Berczi B., Gyorfi L. [Comparison of Extraction Methods to Monitor Pesticide Residues in SurfaceWater]. Journal of Chromatographic Science, 2001, vol.39, no.8, pр.325-331.
6. Adaway J.E., Keevil B.G., Owen L.J. [Liquid chromatography tandem mass spectrometry in the clinical laboratory]. Annals of Clinical Biochemistry, 2015, no.52, pр.18-38.
7. Adaway J.E., Keevil B.G. [Therapeutic drug monitoring and LC-MS/MS]. J. Chromatogra-phy B: Analytical Technologies in the Biomedical and Life Sciences, 2012, vol.883884, pр.33-49.
8. Vogeser M., Parhover K.G. [Liquid chromatography tandem-mass spectrometry (LC-MS-MS)-technique and applications in endocrinology]. Exp. Clin. Endocrinol. Diabetes, 2007, vol.115, no.9, pр.559-570.
9. Gao S., Zhan Q., Li J., Yang Q., Li X., Chen W., Sun L. [LC-MS-MS method for the simultaneous determination of ethyl gallate and its major metabolite in rat plasma]. Biomed. Chromatogr., 2010, vol.24, is.5, pp.472-478.
