Способ подготовки биологических проб для определения полициклических ароматических углеводородов


 


Владельцы патента RU 2461824:

Федеральное Государственное унитарное предприятие Азовский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства (RU)

Изобретение относится к области экологической химии. Способ включает гомогенизацию и обезвоживание пробы, экстракцию, очистку экстракта от липидов сорбентом, модифицированным гидроксидом натрия, элюирование полициклических ароматических углеводородов и их идентификацию с количественным определением, причем экстракцию осуществляют ацетонитрилом, очистку экстракта от липидов проводят в статических условиях не менее 8 часов на сорбенте, модифицированном гидроксидом натрия, где в качестве сорбента используют оксид алюминия, а элюирование ПАУ проводят 5-10 мл ацетонитрила. Достигается повышение точности и упрощение анализа. 3 табл., 3 пр.

 

Изобретение относится к области экологической химии и может быть использовано для определения полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в биологических пробах.

Из-за высокой устойчивости и токсичности ПАУ относятся к одним из наиболее опасных соединений, изучение уровня накопления которых в объектах окружающей среды включено в программы экологического мониторинга многих стран.

Рыбы, являясь неотъемлемыми участниками жизнедеятельности водоемов, способны в различной степени накапливать и трансформировать ПАУ, содержащиеся в воде, донных отложениях, фито- и зоопланктоне, а также высшей водной растительности. Некоторые ПАУ, содержащиеся в организме рыб даже в малых концентрациях, могут вызывать патологические изменения, проявляющиеся в индуциро-образовании биохимических реакций ферментных систем, повышении частоты гистопатологических нарушений, распространении уродств на стадии развития эмбрионов и личинок и т.д. Накопление ПАУ в организме рыб может сопровождаться метаболизмом этих веществ, в процессе которого образуются химически активные соединения, оказывающие повреждающее воздействие на ДНК, РНК, вызывающее мутагенез и канцерогенез в потомстве.

Определение ПАУ в гидробионтах довольно сложная задача, т.к. растворители, используемые для экстракции ПАУ, одновременно извлекают и липиды, мешающие дальнейшему определению и которые наиболее трудно удалить из экстракта по сравнению с другими соэкстрагируемыми веществами. Поэтому большинство известных способов выделения ПАУ из гидробионтов основано на предварительном, возможно полном удалении липидов.

Известен способ определения микроколичеств углеводородов в биологических объектах (Авт. свид. СССР №1390561, МКИ G01N 30/06) (1), основанный на извлечении углеводородов нефти из исследуемой пробы экстракцией хлороформом в статических условиях в течение суток, очистке экстракта от соэкстративных веществ и делении углеводородов на группы колоночной хроматографией, где в качестве адсорбента используют оксид алюминия, импрегнированный азотистокислым натрием. Группы углеводородов (нормальные и изопреноидные, моно-, би- и трициклические углеводороды) выделяют из колонки последовательно гексаном, затем смесью гексан:эфир=8:2 и снова гексаном. Выделенные фракции концентрируют и анализируют на газовом хроматографе. Этим способом определяют углеводороды в биопробах с жирностью не более 8%. Но при более высоком содержании липидов в органах и тканях исследуемых биологических объектов этот способ недостаточно эффективен, т.к. дальнейшая очистка экстракта в колонке не обеспечивает полное удаление мешающих анализу липидов. Кроме того, для экстракции углеводородов из рыб используется хлороформ, в растворе которого некоторые ПАУ претерпевают изменения, что приводит к искажению получаемых результатов анализа.

Известен способ выделения ПАУ из гидробионтов (Рекомендации по выделению, идентификации и количественному определению углеводородных компонентов нефтяных загрязнений в гидробионтах и в продуктах, вырабатываемых из них. Москва, ВНИРО, 1988, 27 с.) (2), включающий щелочной гидролиз (50 г образца кипятят 3 часа в 300 см3 92% этилового спирта в присутствии 24 г КОН); экстракцию (дважды 100 см3 гексана и затем 150 см3 смеси гексан:эфир=1:1); выделение суммы углеводородов - методом тонкослойной хроматографии в незакрепленном слое оксида алюминия; выделение полиаренов из суммы углеводородов при помощи тонкослойной хроматографии на силикагеле; идентификацию и количественное определение полиаренов - методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. Недостатками данного способа является трудоемкость, длительность, многостадийность, что влечет за собой увеличение потерь и снижение точности анализа, а также неэкономичность, т.к. используются большие количества дорогостоящих реактивов.

Известен способ экстракции полиароматических углеводородов из объектов с органической и органоминеральной матрицей (Пат. RU №2281480, МПК G01N 21/64) (3), в котором экстракцию ПАУ из исследуемых проб проводят на ультразвуковой бане смесью н-гексана и гидрофильного органического растворителя (в соотношении 10:1), затем переводят упаренный экстракт в бензольный раствор и фракционируют последний методом ТСХ на силикагеле. Недостатком данного способа является то, что смесь н-гексана и полярного органического растворителя, используемая для экстракции ПАУ, одновременно извлекает значительное количество как полярных, так и неполярных соэкстрагируемых веществ, мешающих дальнейшему определению ПАУ.

Известен способ подготовки биологических проб, осуществляемый в соответствии с рекомендациями Международного совета по исследованию ИКЕС (ICES. Report of the ICES Advisory Committee 2008. Book 1. Introduction, Overviews and Special Requests, 2008. pp.243-278) (4). Замороженные после отбора образцы рыбы размораживают, гомогенизируют и подвергают щелочному гидролизу с последующей экстракцией углеводородов н-гексаном и очисткой экстракта на колонке с силикагелем. Основными недостатками способа являются потери ПАУ из-за многостадийности анализа и неполная очистка экстракта от липидов, мешающих дальнейшему анализу, а также трудоемкость и неэкономичность, т.к. используются большие количества дорогостоящих реактивов.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является, выбранный в качестве прототипа, способ определения полициклических ароматических углеводородов в биологических объектах (Пат. RU №2187106, МПК G01N 33/12) (5), включающий гомогенизацию пробы, обезвоживание безводным сульфатом натрия, экстракцию н-гексаном, хроматографирование сконцентрированного экстракта в колонке, заполненной силикагелем, импрегнированным гидроксидом натрия, и элюирование ПАУ 50-80 мл н-гексана. Недостатком данного способа является то, что н-гексан, используемый для экстракции ПАУ, одновременно извлекает и значительное количество мешающих дальнейшему определению липидов. Кроме того, отделение липидов методом колоночной хроматографии требует затрат большого количества элюента, что делает подготовку проб неэкономичной.

Цель изобретения - повышение эффективности извлечения ПАУ из биологических проб, повышение эффективности отделения липидов, уменьшение расхода дорогостоящих реактивов.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности анализа полициклических ароматических углеводородов в биологических пробах, уменьшение трудовых и материальных затрат.

Это достигается тем, что в способе подготовки биологических проб для определения полициклических ароматических углеводородов, включающем гомогенизацию и обезвоживание пробы, экстракцию, очистку экстракта от липидов сорбентом, модифицированным гидроксидом натрия, элюирование с выделением полициклических ароматических углеводородов и их идентификацию с количественным определением, согласно изобретению экстракцию осуществляют ацетонитрилом, очистку экстракта от липидов проводят в статических условиях не менее 8 часов на сорбенте, модифицированном гидроксидом натрия, где в качестве сорбента используют оксид алюминия, а элюирование ПАУ проводят 5-10 мл ацетонитрила.

Использование ацетонитрила вместо наиболее широко распространенного н-гексана позволяет уже на первой стадии пробоподготовки решить 2 задачи - значительно повысить эффективность извлечения ПАУ из биологических проб и одновременно уменьшить количество липидов в экстракте. Связано это с тем, что при экстракции биологических проб ацетонитрилом липиды, из-за плохой их растворимости в ацетонитриле, значительно в меньшей степени извлекаются из исследуемых проб. При этом ацетонитрил более эффективно, чем н-гексан, извлекает ПАУ.

Выбор статических условий для очистки экстракта от липидов позволяет повысить эффективность очистки по сравнению с хроматографированием экстракта через колонку с сорбентом, а также значительно уменьшить затраты элюента. Очистка экстракта от липидов происходит за счет адсорбционных процессов на развитой поверхности сорбента, а также процесса щелочного гидролиза омыляемых липидов на поверхности сорбента. В статических условиях время контакта экстракта с гидроксидом натрия и сорбентом увеличивается многократно (в 10 раз), что обеспечивает более полную очистку экстракта от липидов. При этом для элюирования ПАУ требуется ацетонитрил в количестве 5-10 мл, что значительно меньше по сравнению с прототипом, где используется до 80-100 мл н-гексана. Для очистки экстракта от липидов требуется не менее 8 часов. Это позволяет пробы на очистку оставлять на ночь, а утром проводить элюирование ПАУ, что значительно экономит рабочее время.

Использование в качестве сорбента оксида алюминия связано с его более высокой энергией адсорбции по сравнению с силикагелем. Жиры, жирные кислоты, жирные спирты и ряд других соединений на оксиде алюминия сорбируются лучше, чем на силикагеле.

Способ осуществляется следующим образом.

Биологическую ткань, содержащую ПАУ, гомогенизируют, обезвоживают безводным сульфатом натрия, экстрагируют ацетонитрилом. Полученный экстракт концентрируют, затем проводят очистку сконцентрированного экстракта в статических условиях не менее 8 часов оксидом алюминия, импрегнированного гидроксидом натрия, после чего элюируют ПАУ 5-10 мл ацетонитрила. Идентификацию и количественное определение индивидуальных ПАУ проводят методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ).

Эксперименты были проведены на интегральных пробах леща, а также печени леща, количество липидов в которой примерно на порядок выше, чем в интегральных пробах. В качестве добавок использовали растворы смеси 16 ПАУ, признанных Международной организацией по стандартизации в качестве приоритетных.

Пример 1. Сравнение извлечения сопутствующих липидов при экстракции ПАУ из биологического материала: н-гексаном (контроль) и ацетонитрилом (опыт).

Для экстракции брали по 5 г измельченной интегральной пробы леща и пробы печени леща, вносили безводный сульфат натрия и тщательно растирали до однородной массы. Экстракцию проводили на механическом встряхивателе последовательно порциями: на контрольных пробах - дважды гексаном (порциями по 20 мл), в опытных пробах - трижды ацетонитрилом (последовательно по 20, 15 и 10 мл). Результаты представлены в таблице 1.

Таблица 1
Извлечение липидов при экстракции ПАУ из биологического материала различными растворителями
Эксперимент Экстрагент Количество извлеченных липидов, мг/г влажной массы
из интегральной пробы из печени
Контроль н-гексан 20.0 90.0
Опыт ацетонитрил 6.5 34.0

Полученные результаты показали, что при использовании в качестве экстрагента ацетонитрила (опыт) количество извлеченных липидов примерно в 3 раза меньше по сравнению с контролем, в котором в качестве экстрагента использовался и-гексан.

Пример 2. Сравнение эффективности очистки экстракта биологического материала от липидов способом, описанным в прототипе (контроль), и предлагаемым способом (опыт).

При использовании способа, описанного в прототипе (контроль), сконцентрированный гексановый экстракт биологического материала помещали на вершину колонки, заполненной силикагелем, импрегнированным гидроксидом натрия. Колонку промывали 100 мл гексана.

В предлагаемом способе (опыт) очистку от остаточного количества липидов (после экстракции ацетонитрилом) проводили с помощью оксида алюминия, импрегнированного гидроксидом натрия. В сконцентрированный до 5-10 мл ацетонитрильный экстракт добавляли 10-12 г импрегнированного сорбента и периодически помешивали в течение 8-10 часов. Элюирование ПАУ с сорбента проводили 5-10 мл ацетонитрила. Результаты представлены в таблице 2.

Таблица 2
Эффективность очистки экстракта от липидов различными способами
Эксперимент Способы очистки Остаточное количество липидов в элюате, мг/г влажной массы
интегральная проба печень
Конт-
роль
На колонке с силикагелем (после экстракции н-гексаном) 7.6 39.0
Опыт В статических условиях на оксиде алюминия (после экстракции ацетонитрилом) часы 6 2.5-4.0 25.0
8 0.9-1.4 10.2
10 0.9-1.4 10.2

Как видно из таблицы 2, количество липидов, остающихся в элюате после очистки предлагаемым способом (опыт), примерно в 4-7 раз меньше, чем способом, описанным в прототипе (контроль).

Кроме того, из таблицы 2 видно, что для более полной очистки пробы от липидов предлагаемым способом продолжительность контакта экстракта пробы с сорбентом должна составлять не менее 8 часов.

Пример 3. Сравнение эффективности извлечения ПАУ из биологического материала способом, описанным в прототипе (контроль), и предлагаемым способом (опыт). Каждая серия проб (навески по 5 г) включала 3 параллельные пробы с известными добавками ПАУ и фоновую пробу. Серии проб биологического материала подготавливали к анализу двумя способами: описанным в прототипе (контроль), и предлагаемым способом (опыт). Идентификацию и количественное определение индивидуальных ПАУ проводили методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). Результаты анализа представлены в таблице 3.

Таблица 3
Степень извлечения ПАУ из биологического материала различными способами
Эксперимент № образца Количество ПАУ, нг/г сырой массы Степень извлечения ПАУ, %
Фон Добавка Извлечено
Контроль 1 18.5 60 53.8 68.5
2 60 47.7 60.8
3 60 51.2 65.2
среднее 64.8
Опыт 1 22.4 60 69.5 84.3
2 60 66.7 80.9
3 60 67.7 82.2
среднее 82.5

Полученные результаты показали, что степень извлечения ПАУ из биологического материала, подготовленного предлагаемым способом (опыт), в среднем на 17.7% выше, чем способом, описанным в прототипе (контроль). При этом при подготовке проб биологического материала способом, описанным в прототипе (контроль) используется 10-кратный объем гексана по сравнению с объемом ацетонитрила, используемого в предлагаемом способе (опыт).

Предлагаемый способ характеризуется более высокой точностью определения ПАУ в биоматериале высокой жирности за счет повышения извлечения ПАУ и эффективности отделения ПАУ от липидов. При этом значительно сокращаются материальные затраты (расход реактивов в прототипе в 10 раз больше, чем в предложенном способе).

Способ подготовки биологических проб для определения полициклических ароматических углеводородов, включающий гомогенизацию и обезвоживание пробы, экстракцию, очистку экстракта от липидов сорбентом модифицированным гидроксидом натрия, элюирование полициклических ароматических углеводородов и их идентификацию с количественным определением, отличающийся тем, что экстракцию осуществляют ацетонитрилом, очистку экстракта от липидов проводят в статических условиях не менее 8 ч на сорбенте, модифицированном гидроксидом натрия, где в качестве сорбента используют оксид алюминия, а элюирование ПАУ проводят 5-10 мл ацетонитрила.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к аналитической химии и контролю качества мясных продуктов. .

Изобретение относится к ветеринарной санитарии и гельминтологии, в частности к экспертизе мясных продуктов на трихинеллез. .

Изобретение относится к методам определения качественных показателей мясного сырья, в частности оценки влагосвязывающей способности мяса. .
Изобретение относится к технологии производства и оценки качества продукции животноводства, в частности к производству и классификации говядины по качеству на группы: DFD и NOR (нормальное) при жизни убойных животных, применимой при интенсивной технологии производства говядины.

Изобретение относится к области биотехнологии сельскохозяйственных животных. .

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к мясной промышленности, и может найти применение на мясокомбинатах при реализации экспресс-контроля качества мяса после убоя животных и в процессах технологической обработки путем измерения цветовых показателей образцов.

Изобретение относится к микробиологии, а именно к определению контаминации пищевых продуктов. .

Изобретение относится к области ветеринарии, в частности к ветеринарной экспертизе. .

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для определения качества рыбопродуктов. .

Изобретение относится к методам определения качественных показателей мясного сырья, в частности оценки количества инъецированного рассола в отдельные части отрубов (далее уровня инжекции) мясного сырья

Изобретение относится к мясной отрасти для производства мясных полуфабрикатов
Изобретение относится к области животноводства и технологии производства говядины и предназначено для оценки и классификации говядины по качеству на группы: PSE, DFD и NOR при жизни убойных животных
Изобретение относится к области животноводства и технологии производства говядины и предназначено для оценки и классификации говядины по качеству на группы PSE, RSE, DFD и NOR при жизни убойных животных

Изобретение относится к области мясной промышленности и предназначено для определения видовой принадлежности, свежести и термического состояния мясного сырья

Заявленное изобретение относится к области птицеводства. Способ включает разделку и обвалку потрошеных тушек птицы на 11 базовых частей 1) грудная (в т.ч. большое, малое филе, мышцы с кожей), 2) передняя часть спинки без столба, 3) позвоночный столб передней части спинки, 4) плечевая часть крыла («драммет»), 5) локтевая часть крыла («флэт»), 6) кисть крыла («флиппер»), 7) бедро, 8) голень, 9) задняя часть спинки без позвоночного столба, 10) позвоночный столб задней части спинки, 11) гузка. Затем определяют выход и суммарное значение индексов качества и расчетные значения коэффициентов потребительской стоимости (КПС). При этом определяют триединый индекс. Мышечно-костный индекс (МКИ) - отношение мышечной ткани без кожи к кости. Индекс мясной наполненности (ИМН или «мясность») - отношение мышечной ткани с кожей к кости. Индекс части (ИЧ) - отношение части тушки к кости. Далее определяют второй и третий индексы качества. Индекс качества мяса (ИКМ) - отношение содержания жира к содержанию общего белка. Коэффициент энергетической ценности (КЭЦ) - отношение энергетической ценности 100 г мяса к энергетической ценности каждой конкретной части и ее составляющих - мышечной ткани, мяса с кожей и мясокостной части в целом. Затем определяют четвертый и пятый индексы качества. Содержание чистого белка - разность в содержании общего и соединительнотканного белков, выраженную в процентах. Показатель качества белка (ПКБ) - отношение аминокислоты триптофана к оксипролину. Затем численные значения каждого из 5-ти объективных индексов качества отдельной базовой части делят на аналогичные значения индекса качества потрошеной тушки, рассчитанные относительные величины индексов складывают (индекс качества суммарный - ИКС), делят на 5 и получают среднюю относительную величину - коэффициент потребительской стоимости (КПС). По установленному выходу и суммарному значению 5-ти объективных индексов качества конкретных базовых частей потрошеных тушек различных весовых групп и видов птицы строят кривые зависимости, при построении которых на оси абсцисс указывают значение массы потрошеной тушки, на одной из осей ординат - выход, а на второй - суммарное значение базовых объективных индексов качества. По ней определяют величину КПС. С помощью установленных кривых зависимости определяют выход и индексы качества других конкретных производных частей потрошеной тушки. Заявленный способ позволяет быстро и эффективно определить качество и потребительскую стоимость мясопродуктов из птицы. 5 ил., 11 пр.
Изобретение относится к медицине и может быть использовано при анализе сыворотки венозной крови человека и животных методом жидкостной хроматографии, а также любым другим методом, непосредственным объектом исследования которого может являться водно-метанольный экстракт, получаемый из высушенной сыворотки крови. Способ получения проб для спектрального биохимического анализа крови, включающий этапы подготовки, высушивания сыворотки крови и получения экстракта для хроматографических исследований, отличается тем, что процесс получения сухого остатка сыворотки крови проводится в условиях постоянного встряхивания при температуре 50-60°C в течение 21-27 часов до получения сухого остатка в виде пробки с уплотнением в центре и пленкой на поверхности, которая прокалывается стерильным и химически интактным предметом, после чего в пробирку с сухим остатком помещается 85% раствор метанола. Полученная смесь снова помещается в устройство для встряхивания при температуре 48-52°C в течение 21-27 часов, после чего уплотняется в центрифуге при ускорении 11500-12500g. Готовая проба переносится в пробирку автосемплера жидкостного хроматографа в объеме, занимающем 3/4-2/3 объема пробирки. Использование настоящего изобретения позволяет получить хроматограммы с воспроизводимостью с относительной погрешностью не более 5% в пределах одной пробы, что является достаточным для обеспечения достоверности результатов анализа сыворотки с использованием жидкостной хроматографии.
Изобретение относится к области пищевой промышленности и предназначено для оценки зараженности лососеобразных рыб метацеркариями N.s.schikhobalowi. Способ включает взятие биопробы и подготовку ее компрессионным методом или методом переваривания в искусственном желудочном соке, и подсчет количества личинок с использованием микроскопа. В качестве биопробы используют почки лососеобразных промыслового размера. Подсчитанное количество личинок в них удваивают с получением интенсивности зараженности исследуемой особи. Использование заявленного способа позволяет повысить достоверность результатов определения зараженности при упрощении процесса исследований и снижении трудоемкости работ. 1 пр.
Изобретение относится к биотехнологии, а именно к технологии мяса и мясопродуктов, может быть использовано в ветеринарии. Изобретение представляет собой способ предварительной пробоподготовки белков для электрофореза, заключающийся в измельчении образцов мяса и мясных изделий до состояния фарша, гомогенизации, центрифугировании гомогенатов при температуре 20°C в течение 30 мин с последующим хранением полученных образцов, отличающийся тем, что гомогенизацию проводят с 10% раствором сахарозы, центрифугирование проводят со скоростью 10000 оборотов в мин, хранение при -4±2°C. Использование 10% р-ра сахарозы упрощает пробоподготовку белков. 2 табл.

Изобретение относится к области пищевой промышленности и предназначено для экспресс-контроля качества мяса и для классификации мяса и мясного сырья по группам PSE, DFD и NOR. Способ оценки качества мяса путем подготовки пробы исследуемого образца; предварительного получения трех монотонно убывающих функциональных зависимостей модуля полного электрического сопротивления мяса от частоты в диапазоне от низких до высоких частот для образцов мяса с признаками NOR, DFD и PSE и выбора из полученных зависимостей первой и второй фиксированных частот; измерения модулей полного электрического сопротивления образца на двух выбранных частотах и определения показателей качества по отношению измеренных значений модулей полного электрического сопротивления, отличается тем, что выбор первой и второй фиксированных частот измерения осуществляют путем определения общих интервалов функциональных зависимостей с выраженными динамическими изменениями модуля полного электрического сопротивления в зависимости от частоты, при условии, что хотя бы на одном из определенных интервалов зависимость не удовлетворяет условиям монотонности функции, что характеризует течение реакций с нарушением окислительно-восстановительных процессов, а о качестве мяса судят по формуле где k - безразмерный коэффициент; (Zf1)п - модуль полного электрического сопротивления образца мяса с поперечным расположением волокон, измеренный на первой частоте f1; (Zf1)в - модуль полного электрического сопротивления образца мяса с продольным расположением волокон, измеренный на первой частоте f1; (Zf2)п - модуль полного электрического сопротивления образца мяса с поперечным расположением волокон, измеренный на второй частоте f2; (Zf2)в - модуль полного электрического сопротивления образца мяса с продольным расположением волокон, измеренный на второй частоте, f2. При этом первую частоту выбирают из диапазона от 27 до 32 кГц, характеризующего процесс разрушения клеточных мембран и развитие окислительных процессов, ускоряющих дальнейшую деградацию клеточных культур, который проявляет себя в гармоническом колебании значений модулей полного электрического сопротивления исследуемого образца с нарастающей амплитудой в зависимости от частоты. Вторую частоту - из диапазона от 115 до 118 кГц, характеризующего интенсивность гликолитических превращений в процессе автолиза мышечной ткани, которая проявляется в динамике изменения значений модулей полного электрического сопротивлений исследуемого образца в зависимости от частоты. Вторая частота отличается по размеру от первой частоты не более чем в 4 раза. При этом при значении безразмерного коэффициента k≤1,3 устанавливают принадлежность мяса к качественной группе PSE, при значении k=1,4÷4,8 - качественной группе DFD, а при значении k≥1,9 - к качественной группе NOR. Использование заявленного изобретения обеспечивает достоверную классификацию мяса по группам NOR, PSE и DFD и снижение трудоемкости. 9 ил., 10 табл., 1 пр.
Наверх