Рослинництво та ґрунтознавство

Гібридна методика вимірювання вмісту ксенобіотиків дикорослих та культивованих ягід чорниці

Наталія Терещенко, Лідія Олександрівна Ковшун, Олександр Юрійович Бобунов
Завантажити статтю
Анотація

Лабораторний контроль потребує здійснення випробувань продукції ягідництва на вміст залишкових кількостей сумішей різних ксенобіотиків: пестицидів, поліциклічних ароматичних вуглеводнів. У зв'язку з цим дана стаття спрямована на вивчення фізико-хімічних умов екстракційного вилучення ксенобіотиків із дикорослих та культивованих ягід чорниці та подальший хроматографічний аналіз отриманих витяжок. Провідним підходом для розробки гібридної методики лабораторного контролю залишкових кількостей ксенобіотиків у ягодах є побудова теоретичної моделі методики та емпіричні дослідження запропонованих умов методики. Перший етап дослідження – підготовка проби та екстракція ксенобіотиків. Встановлено, що вилучення пестицидів потрібно проводити з гомогенізованого рослинного матеріалу, а для екстракції поліциклічних ароматичних вуглеводнів застосовувати ягоди з неушкодженою шкуринкою. З’ясовано, що 1 % ацетонітрильний розчин мурашиної кислоти є уніфікованим екстрагентом ксенобіотиків. Обґрунтовано необхідність послідовного хроматографічного аналізу отриманих витяжок шляхом застосування високоефективної рідинної хроматографії з флуоресцентним детектором, методів високоефективної рідинної хроматографії та газової хроматографії з мас-селективними детекторами. Апробаційні вимірювання показали, що межа кількісного визначення залишкових кількостей пестицидів становить 0,01±0.001 мг/кг, а межа кількісного визначення поліциклічних ароматичних вуглеводнів значно нижча та складає 0,5±0.05 мкг/кг. Гібридна методика дозволяє протягом 90 хвилин виявити та виміряти вміст ксенобіотиків у витяжках ягід чорниці. Робочі діапазони для контролю вмісту пестицидів становлять від 1,0 мг/кг до 0,01 мг/кг, для поліциклічних ароматичних вуглеводнів – від 20 мкг/кг до 0,5 мкг/кг. Величину похибки кількісного аналізу оцінено за допомогою середнього квадратичного відхилення від середньої (σ, %). Повноту вилучення ксенобіотиків встановлено у відсотках (r, %) за допомогою серії досліджень модельних зразків, штучно збагачених ксенобіотиками. З’ясовано, що похибка вимірювання вмісту ксенобіотиків не перевищує 20%, величина вилучення аналітів знаходиться в діапазоні 90–108%, методика є придатною для виконання лабораторного контролю. Розроблений гібридний метод становить практичну цінність для виконання лабораторного контролю небезпечних для здоров’я людини хімічних сполук

Ключові слова

пестициди, поліциклічні ароматичні вуглеводні, екстракція, хроматографія, безпечність продуктів рослинного походження

ЦИТУВАТИ
Tereshchenko, N., Kovshun, L., & Bobunov, O. (2022). A hybrid technique for measuring the content of xenobiotics in wild and cultivated blueberries. Plant and Soil Science, 13(1), 51-59. https://doi.org/10.31548/agr.13(1).2022.51-59
Використані джерела

[1] Zavadskaya, O.V, Nasikovsky, V.A, Bober, A.V, Rozhko, V.I, & Podpryatov, G.I. (2021). Berry in Ukraine. Quality management of berry crops through the introduction of the latest technologies for growing, harvesting, post-harvest processing, storage and processing: Abstracts of the All-Ukrainian scientific-practical online conference. Kyiv: NULES.

[2] Vogel, F. (2021). Guide to the export of berries and fruits to the Netherlands and Germany. Kyiv: Ukrainian Berries Association.

[3] Miller, K., Feucht, W., & Schmid, M. (2019). Bioactive compounds of strawberry and blueberry and their potential health effects based on human intervention studies: A brief overview. Nutrients, 11(7), article number 1510.

[4] Smeriglio, A., Davide, B., Laganà, G., Bellocco, E., & Trombetta, D. (2019). Bilberry (Vaccinium myrtyllus L.). In Nonvitamin and nonmineral nutritional supplements (pp. 159-163). Cambridge: Academic Press.

[5] Law of Ukraine No.  771/97-VR “On Basic Principles and Requirements for Food Safety and Quality”. (1997, December). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/771/97-%D0%B2%D1%80#Text.

[6] Novokhatska, O.O., Kondratiuk, M.V., Stavnichenko, P.V., Antonenko, A.M., Vavrinevych, O.P., Omelchuk, S.T., & Bardov, V.G. (2018). Comparative hygienic evaluation of behavior of different pesticides groups in soil, prediction of risk of ground water contamination and its danger for human health in areas with irrigation farming. Rawal Medical Journal, 1, 129-136.

[7] Antonenko, A.M., Vavrinevych, O.P., Korshun, М.М., & Omelchuk, S.T. (2018). Hygienic assessment of the effects of pesticides application on adult population morbidity with thyroid gland diseases. Wiadomosci Lekarskie, 2, 353-357.

[8] Toxicological review of Benzo[a]pyrene. (2017). Review of EPA’s draft assessment. U.S. Environmental protection agency. Washington: EPA.

[9] Bardenhagen, C.J., Howard, P.H., & Gray, S.A. (2020). Farmer mental models of biological pest control: Associations with adoption of conservation practices in blueberry and cherry orchards. Frontiers in Sustainable Food Systems, 4, article number 54.

[10] Urbonaviciene, D., Bobinaite, R., Viskelis, P., Bobinas, C., Petruskevicius, A., Klavins, L., & Viskelis, J. (2022). Geographic variability of biologically active compounds, antioxidant activity and physico-chemical properties in wild bilberries (Vaccinium myrtillus L.). Antioxidants, 11(3), article number 588.

[11] Melnychuk, S., Lohanska, V., Baranov, Y., Zemtsova, O., Maksymchuk, I., & Hribova, N. (2013). Monitoring in oils pesticides residues and polycyclic aromatic hydrocarbons for safety of vegetable oils. Potravinarstvo: Scientific Journal for Food Industry, 7, 45-52.

[12] European Committee for Standardization (CEN) Standard Method EN 15662 (2008) Food of plant origin. Determination of pesticide residues using GC–MS and/or LC–MS/MS following acetonitrile extraction/partitioning and clean-up by dispersive SPE. QuEChERS method.

[13] DSTU ISO 28540:2015 “Water quality. Determination of 16 polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) in water – Method using gas chromatography with mass spectrometric detection (GC-MS)”. (2015). Kyiv: State Standards of Ukraine.

[14] DSTU 4689:2006 “Food products. Methods for determining the mass fraction of Benz(a)pyrene”. (2006). Kyiv: Derzhstandart Ukrayiny.

[15] Biliaieva, I.M., Lykhovyd, P.V., Boiko, O.V., Havrysh, O.M., Butsiak, H.A., Kalyn, B.M., Shuliar, A.L., et al. (2021). Achievements of Ukraine and the EU in ecology, biology, chemistry, geography and agricultural sciences. Latvia: Baltija Publishing.

[16] Regulation (EC) No. 396/2005 of the European parliament and of the Council “On maximum residue levels of pesticides in or on food and feed of plant and animal origin and amending Council Directive 91/414/EEC”. (2005, February). Retrieved from https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX%3A02005R0396-20220214.

[17] Tereshchenko, N.Y., Khyzhan, O.I., Maksin, V.I., & Kovshun, L.O. (2020). Quantitation of polycyclic aromatic hydrocarbons and organochlorine pesticides in surface waters. Journal of Water Chemistry and Technology, 42(4), 281-286.

[18] Order of the Ministry of Agrarian Policy and Food of Ukraine No.  288 “On Approval of Sampling Methods to Determine the Maximum Permissible Levels of Certain Contaminants in Food for State Control”. (2018, June). Retrieve from https://zakon.rada.gov.ua/laws/card/z1039-18.

[19] Ferrer, I., Thurman, E.M., & Fernández-Alba, A.R. (2005). Quantitation and accurate mass analysis of pesticides in vegetables by LC/TOF-MS. Analytical Chemistry, 77(9), 2818-2825.

[20] Hassanzadeh, N., Bahramifar, N., & Zaheri, M.F. (2018). Food safety evaluation of imidacloprid residues in grape berries at a different dose of spraying. Archives of Hygiene Sciences, 7(3), 165-173.

[21] Grimalt, S., & Dehouck, P. (2016). Review of analytical methods for the determination of pesticide residues in grapes. Journal of Chromatography A, 1433, 1-23.

[22] Lazić, S., Šunjka, D., Jovanov, P., Vuković, S., & Guzsvány, V. (2018). LC-MS/MS determination of acetamiprid residues in sweet cherries. Romanian Biotechnological Letters, 23(1), 13317-13326.

[23] Guidance document on analytical quality control and validation procedures for pesticide residues analysis in food and feed No SANCO/12495/2011. European Commission, Health & Consumer Protection Directorate-General, Safety of the food chain Chemicals, contaminants, pesticides (2013).

[24] Sanford, J.L., Shields, V.D., & Dickens, J.C. (2013). Gustatory receptor neuron responds to DEET and other insect repellents in the yellow-fever mosquito, Aedes aegypti. Naturwissenschaften, 100(3), 269-273.

[25] Kosyanchuk, N. (2017). Prevention of myxomatosis in rabbits. Scientific Messenger of LNU of Veterinary Medicine and Biotechnologies. Series: Veterinary Sciences, 19(73), 145-148.