СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕТРАМЕТИЛТИУРАМДИСУЛЬФИДА В БИОЛОГИЧЕСКОМ МАТЕРИАЛЕ
METHOD FOR BIOLOGICAL MATERIAL ANALYSIS FOR TETRAMETHYLTHIURAMSULPHIDE

Изобретение относится к биологии, экологии, токсикологической и санитарной химии, а именно к способам определения тетраметилтиурамдисульфида в биологическом материале, и может быть использовано в практике санэпидстанций, химико-токсикологических, клинических, ветеринарных и экологических лабораторий. Способ относится к числу массовых.
Известен способ определения производных дитиокарбаминовой кислоты, в том числе и тетраметилтиурамдисульфида, в биологическом материале растительного происхождения, основанный на измельчении биологической пробы, обработке раствором дихлорида олова и раствором хлороводородной кислоты при 30°С в герметически закрытом флаконе в течение часа, отборе из флакона паро-газовой фазы, находящейся над биологическим материалом, введении отобранной пробы в испаритель газожидкостного хроматографа, снабженного детектором постоянной скорости рекомбинации, с последующим хроматографированием в колонке длиной 2 м и внутренним диаметром 3,5 мм, заполненной хроматоном-N-cynep с 5% QF-1, с использованием азота в качестве газа-носителя, при скорости подачи подвижной фазы 20 мл/мин, температурах колонки, испарителя и детектора соответственно 60, 100 и 140°С (Методы определения микроколичеств пестицидов в продуктах питания, кормах и внешней среде. Т.1. - М.: Колос, 1992. - С.373-377).
Способ характеризуется малой селективностью и недостаточно высокой точностью определения.
Известен способ определения тетраметилтиурамдисульфида в биологическом материале (тканях внутренних органов), заключающийся в измельчении биологической пробы, ее обработке в течение 30 минут порцией этанола, в полтора раза по массе превышающей количество биологического объекта, отделении полученного извлечения от частиц биоматериала фильтрованием, обработке части фильтрата этанольным раствором сульфата меди (II) в условиях нагревания при 50-60°С, охлаждении образующегося окрашенного раствора с последующим измерением его оптической плотности в области 440 нм (Крамаренко В.Ф., Туркевич Б.М. Анализ ядохимикатов. - М.: Химия, 1978. - С.222-223).
Способ характеризуется малой селективностью, недостаточно высокими чувствительностью и точностью определения.
Наиболее близким является способ определения тетраметилтиурамдисульфида в биологическом материале, заключающийся в измельчении анализируемой пробы, обработке примерно равным по массе количеством смеси н-гексана и хлороформа, взятых в объемном отношении 6:4, в течение двух часов, отделении полученного извлечения, хроматографировании в колонке, заполненной безводным сульфатом натрия и силикагелем, с использованием подвижной фазы гексан-хлороформ (6:4 по объему), упаривании всего собранного элюата до сухого остатка, обработки остатка в сернокислой среде раствором гидрохинона, а затем раствором ацетата меди (II) с последующим измерением оптической плотности образующегося окрашенного раствора в области длин волн 400-420 нм (Мужановський Э.Б., Фартушний А.Ф., Седов A.I., Бейкш С.Г. Визначення тетураму i тiураму в бioлогичному матерiалi // Фармацевтичний журнал. - 1979. - №2. - С.54-57).
Способ характеризуется недостаточно высокой чувствительностью, малой селективностью, относительно низкой точностью определения.
Задачей настоящего изобретения является повышение чувствительности, селективности и точности определения.
Поставленная задача достигается с помощью предлагаемого способа, который заключается в том, что биологическую ткань измельчают, двукратно по 30 минут обрабатывают порциями этилацетата, масса каждой из которых в 2 раза превышает массу биологического объекта. Полученные извлечения объединяют, фильтруют через безводный сульфат натрия, растворитель из фильтрата испаряют, остаток растворяют в ацетонитриле, полученный раствор разбавляют водой в объемном отношении 1:4, экстрагируют дважды порциями хлороформа, объем каждой из которых равен объему гидрофильного слоя, хлороформные экстракты объединяют, упаривают до сухого остатка, остаток растворяют в смеси растворителей гексан - диоксан - пропанол-2 (15:5:1 - по объему), очищают в колонке с силикагелем L 40/100µ применяя подвижную фазу гексан - диоксан - пропанол-2 (15:5:1 - по объему), фракции элюата, содержащие анализируемое вещество, объединяют, элюент испаряют, остаток растворяют в смеси растворителей гексан - диоксан - пропанол-2 (15:5:1 - по объему) и проводят определение методом ВЭЖХ в колонке размером 64×2 мм, заполненной сорбентом «Силасорб 600» с применением подвижной фазы гексан - диоксан -пропанол-2 (15:5:1 - по объему) и УФ-детектора.
Способ осуществляется следующим образом: биологическую ткань, содержащую тетраметилтиурамдисульфид, измельчают, двукратно по 30 минут обрабатывают порциями этилацетата, масса каждой из которых в два раза превышает массу биологического объекта, полученные извлечения отделяют от твердых частиц биоматериала, объединяют, объединенное извлечение фильтруют через безводный сульфат натрия, испаряют растворитель из фильтрата, остаток растворяют в ацетонитриле, полученный раствор разбавляют водой в объемном отношении 1:4, экстрагируют дважды порциями хлороформа, объем каждой из которых равен объему гидрофильного слоя, хлороформные экстракты объединяют, упаривают до сухого остатка, остаток растворяют в смеси растворителей гексан - диоксан - пропанол-2 (15:5:1 - по объему), вносят в колонку с силикагелем L 40/100µ, хроматографируют, применяя подвижную фазу гексан - диоксан - пропанол-2 (15:5:1 - по объему), фракции элюата, содержащие анализируемое вещество, объединяют, элюент испаряют, остаток растворяют в смеси растворителей гексан - диоксан - пропанол-2 (15:5:1 - по объему) и проводят определение методом ВЭЖХ в колонке с сорбентом «Силасорб 600» с применением подвижной фазы гексан - диоксан - пропанол-2 (15:5:1 - по объему) и УФ-детектора.
Пример 1
Определение тетраметилтиурамдисульфида в ткани печени
К 10 г мелкоизмельченной ткани печени прибавляют 5 мг тетраметилтиурамдисульфида, тщательно перемешивают биологическую ткань с веществом и оставляют на полтора часа при температуре 18-20°С. По истечении указанного времени биологический объект, содержащий анализируемое вещество, заливают 20 г этилацетата и выдерживают 30 минут при периодическом перемешивании. Извлечения отделяют от твердых частиц биоматериала, операцию настаивания повторяют в указанных условиях. Отдельные вытяжки объединяют, фильтруют через стеклянный фильтр диаметром 4 см со слоем безводного сульфата натрия высотой 1-1,5 см. Фильтр дополнительно промывают 10 г этилацетата. Фильтрат и промывную жидкость объединяют, растворитель испаряют в условиях нагревания на водяной бане при температуре 50-60°С. Остаток растворяют в 10 мл ацетонитрила, к полученному раствору прибавляют 40 мл воды и экстрагируют дважды порциями хлороформа по 50 мл каждая. Отдельные экстракты объединяют в выпарительной чашке, объединенное извлечение упаривают до сухого остатка в условиях нагревания на водяной бане при температуре 50-60°С. Остаток растворяют в 2-3 мл системы растворителей гексан-диоксан-пропанол-2 (15:5:1 - по объему). Полученный раствор вносят в колонку размерами 490×11 мм, заполненную 10 г силикагеля L 40/100µ. После полного вхождения раствора в слой сорбента в колонку прибавляют элюент - систему растворителей гексан-диоксан-пропанол-2 (15:5:1 - по объему). Выходящий из колонки элюат собирают отдельными фракциями по 2 мл каждая. Фракции 4 и 5 объединяют в выпарительной чашке, элюент испаряют в условиях нагревания при 50-60°С на водяной бане. Остаток растворяют в смеси 10 мл диоксана и 2 мл пропанола-2, количественно переносят в мерную колбу вместимостью 25 мл и доводят содержимое колбы гексаном до метки. 8 мкл полученного раствора вводят в хроматограф типа «Милихром».
Хроматографируют методом ВЭЖХ. Процесс хроматографирования осуществляют в колонке размерами 64×2 мм, заполненной нормальнофазовым сорбентом «Силасорб 600» с применением подвижной фазы гексан-диоксан-пропанол-2 (15:5:1 - по объему) и УФ-детектора.
Скорость подачи элюента составляет 100 мкл/мин. Масштаб регистрации 0,8 ед.о.п., время измерения 0,6 сек. Оптическую плотность регистрируют при длине волны 276 нм.
Пик на хроматограмме с временем удерживанием 4,15 мин (объемом удерживания 415 мкл) соответствует тетраметилтиурамдисульфиду.
Количественное содержание тетраметилтиурамдисульфида определяют, исходя из площади хроматографического пика, по уравнению калибровочного графика и пересчитывают на навеску вещества, внесенную в ткань печени.
Построение калибровочного графика.
В ряд мерных колб вместимостью 10 мл вносят 0,25; 0,5; 1,0; 2,0; 4,0; 5,0 мл 0,01% раствора тетраметилтиурамдисульфида в смеси растворителей гексан-диокан-пропанол-2 (15:5:1 по объему) и доводят до метки смесью растворителей гексан-диоксан-пропанол-2 (15:5:1 по объему). 8 мкл каждого из полученных растворов вводят в хроматограф. Хроматографирование осуществляют в колонке размером 64×2 мл, заполненной сорбентом «Силасорб 600», используя подвижную фазу гексан-диоксан-пропанол-2 (15:5:1 по объему) и УФ-детектор. Скорость подачи элюента составляет 100 мкл/мин.
Масштаб регистрации 0,8 ед.о.п., время измерения 0,6 сек. Оптическую плотность регистрируют при длине волны 276 нм.
По результатам измерений на хроматографе строят график зависимости площади хроматографического пика от концентрации определяемого вещества. График линеен в интервале концентраций 0,02-0,4 мкг.
Методом наименьших квадратов рассчитывают уравнение калибровочного графика, которое в данном случае имеет вид:
S=10,94309·C+0,156341,
где S - площадь хроматографического пика, С - концентрация определяемого вещества в хроматографируемой пробе, мкг.
Результаты количественного определения тетраметилтиурамдисульфида представлены в таблице 1.
Пример 2
Определение тетраметилтиурамдисульфида в ткани желудка
К 10 г мелкоизмельченной ткани желудка прибавляют 5 мг тетраметилтиурамдисульфида, тщательно перемешивают биологическую ткань с веществом и оставляют на 1,5 часа при температуре 18-20°С. По истечении указанного времени биологический объект, содержащий анализируемое вещество, заливают 20 г этилацетата и выдерживают 30 минут при периодическом перемешивании. Извлечения отделяют от твердых частиц биоматериала, операцию настаивания повторяют в указанных условиях. Отдельные вытяжки объединяют, фильтруют через стеклянный фильтр диаметром 4 см со слоем безводного сульфата натрия высотой 1-1,5 см. Фильтр дополнительно промывают 10 г этилацетата. Фильтрат и промывную жидкость объединяют, растворитель испаряют в условиях нагревания на водяной бане при температуре 50-60°С. Остаток растворяют в 10 мл ацетонитрила, к полученному раствору прибавляют 40 мл воды и экстрагируют дважды порциями хлороформа по 50 мл каждая. Отдельные экстракты объединяют в выпарительной чашке, объединенное извлечение упаривают до сухого остатка в условиях нагревания на водяной бане при температуре 50-60°С. Остаток растворяют в 2-3 мл системы растворителей гексан-диоксан-пропанол-2 (15:5:1 - по объему). Полученный раствор вносят в колонку размерами 490×11 мм, заполненную 10 г силикагеля L 40/100µ. После полного вхождения раствора в слой сорбента в колонку прибавляют элюент - систему растворителей гексан-диоксан-пропанол-2 (15:5:1 - по объему). Выходящий из колонки элюат собирают отдельными фракциями по 2 мл каждая. Фракции 4 и 5 объединяют в выпарительной чашке, элюент испаряют в условиях нагревания при 50-60°С на водяной бане. Остаток растворяют в смеси 10 мл диоксана и 2 мл пропанола-2, количественно переносят в мерную колбу вместимостью 25 мл и доводят содержимое колбы гексаном до метки. 8 мкл полученного раствора вводят в хроматограф типа «Милихром».
Хроматографируют методом ВЭЖХ. Процесс хроматографирования осуществляют в колонке размерами 64×2 мм, заполненной нормальнофазовым сорбентом «Силасорб 600» с применением подвижной фазы гексан-диоксан-пропанол-2 (15:5:1 - по объему) и УФ-детектора.
Скорость подачи элюента составляет 100 мкл/мин. Масштаб регистрации 0,8 ед.о.п., время измерения 0,6 сек. Оптическую плотность регистрируют при длине волны 276 нм.
Пик на хроматограмме с временем удерживанием 4,15 мин (объемом удерживания 415 мкл) соответствует тетраметилтиурамдисульфиду.
Количественное содержание тетраметилтиурамдисульфида определяют, исходя из площади хроматографического пика, по уравнению калибровочного графика и пересчитывают на навеску вещества, внесенную в ткань желудка.
Построение калибровочного графика и его уравнение приводятся выше в примере 1.
Пример 3
Определение тетраметилтиурамдисульфида в зерне пшеницы
К 10 г мелкоизмельченной ткани зерен пшеницы прибавляют 5 мл тетраметилтиурамдисульфида, тщательно перемешивают биологическую ткань с веществом и оставляют на 1,5 часа при температуре 18-20°С.
По истечении указанного времени биологический объект, содержащий анализируемое вещество, заливают 20 г этилацетата и выдерживают 30 минут при периодическом перемешивании. Извлечения отделяют от твердых частиц биоматериала, операцию настаивания повторяют в указанных условиях. Отдельные вытяжки объединяют, фильтруют через стеклянный фильтр диаметром 4 см со слоем безводного сульфата натрия высотой 1-1,5 см. Фильтр дополнительно промывают 10 г этилацетата. Фильтрат и промывную жидкость объединяют, растворитель испаряют в условиях нагревания на водяной бане при температуре 50-60°С. Остаток растворяют в 10 мл ацетонитрила, к полученному раствору прибавляют 40 мл воды и экстрагируют дважды порциями хлороформа по 50 мл каждая. Отдельные экстракты объединяют в выпарительной чашке, объединенное извлечение упаривают до сухого остатка в условиях нагревания на водяной бане при температуре 50-60°С. Остаток растворяют в 2-3 мл системы растворителей гексан-диоксан-пропанол-2 (15:5:1 - по объему). Полученный раствор вносят в колонку размерами 490×11 мм, заполненную 10 г силикагеля L 40/100µ. После полного вхождения раствора в слой сорбента в колонку прибавляют элюент - систему растворителей гексан-диоксан-пропанол-2 (15:5:1 - по объему). Выходящий из колонки элюат собирают отдельными фракциями по 2 мл каждая. Фракции 4 и 5 объединяют в выпарительной чашке, элюент испаряют в условиях нагревания при 50-60°С на водяной бане. Остаток растворяют в смеси 10 мл диоксана и 2 мл пропанола-2, количественно переносят в мерную колбу вместимостью 25 мл и доводят содержимое колбы гексаном до метки. 8 мкл полученного раствора вводят в хроматограф типа «Милихром».
Хроматографируют методом ВЭЖХ. Процесс хроматографирования осуществляют в колонке размерами 64×2 мм, заполненной нормальнофазовым сорбентом «Силасорб 600» с применением подвижной фазы гексан-диоксан-пропанол-2 (15:5:1 - по объему) и УФ-детектора.
Скорость подачи элюента составляет 100 мкл / мин. Масштаб регистрации 0,8 ед.о.п., время измерения 0,6 сек. Оптическую плотность регистрируют при длине волны 276 нм.
Пик на хроматограмме с временем удерживанием 4,15 мин (объемом удерживания 415 мкл) соответствует тетраметилтиурамдисульфиду.
Количественное содержание тетраметилтиурамдисульфида определяют, исходя из площади хроматографического пика, по уравнению калибровочного графика и пересчитывают на навеску вещества, внесенную в ткань зерен пшеницы.
Построение калибровочного графика и его уравнение приводятся выше в примере 1.
Пример 4
Определение тетраметилтиурамдисульфида в семенах сахарной свеклы
К 10 г мелкоизмельченной ткани семян сахарной свеклы прибавляют 5 мг. тетраметилтиурамдисульфида, тщательно перемешивают биологическую ткань с веществом и оставляют на 1,5 часа при температуре 18-20°С. По истечении указанного времени биологический объект, содержащий анализируемое вещество, заливают 20 г этилацетата и выдерживают 30 минут при периодическом перемешивании. Извлечения отделяют от твердых частиц биоматериала, операцию настаивания повторяют в указанных условиях. Отдельные вытяжки объединяют, фильтруют через стеклянный фильтр диаметром 4 см со слоем безводного сульфата натрия высотой 1-1,5 см. Фильтр дополнительно промывают 10 г этилацетата. Фильтрат и промывную жидкость объединяют, растворитель испаряют в условиях нагревания на водяной бане при температуре 50-60°С. Остаток растворяют в 10 мл ацетонитрила, к полученному раствору прибавляют 40 мл воды и экстрагируют дважды порциями хлороформа по 50 мл каждая. Отдельные экстракты объединяют в выпарительной чашке, объединенное извлечение упаривают до сухого остатка в условиях нагревания на водяной бане при температуре 50-60°С. Остаток растворяют в 2-3 мл системы растворителей гексан-диоксан-пропанол-2 (15:5:1 - по объему). Полученный раствор вносят в колонку размерами 490×11 мм, заполненную 10 г силикагеля L 40/100µ. После полного вхождения раствора в слой сорбента в колонку прибавляют элюент - систему растворителей гексан-диоксан-пропанол-2 (15:5:1 - по объему). Выходящий из колонки элюат собирают отдельными фракциями по 2 мл каждая. Фракции 4 и 5 объединяют в выпарительной чашке, элюент испаряют в условиях нагревания при 50-60°С на водяной бане. Остаток растворяют в смеси 10 мл диоксана и 2 мл пропанола-2, количественно переносят в мерную колбу вместимостью 25 мл и доводят содержимое колбы гексаном до метки. 8 мкл полученного раствора вводят в хроматограф типа «Милихром».
Хроматографируют методом ВЭЖХ. Процесс хроматографирования осуществляют в колонке размерами 64×2 мм, заполненной нормальнофазовым сорбентом «Силасорб 600» с применением подвижной фазы гексан-диоксан-пропанол-2 (15:5:1 - по объему) и УФ-детектора.
Скорость подачи элюента составляет 100 мкл/мин. Масштаб регистрации 0,8 ед.о.п., время измерения 0,6 сек. Оптическую плотность регистрируют при длине волны 276 нм.
Пик на хроматограмме с временем удерживанием 4,15 мин (объемом удерживания 415 мкл) соответствует тетраметилтиурамдисульфиду.
Количественное содержание тетраметилтиурамдисульфида определяют, исходя из площади хроматографического пика, по уравнению калибровочного графика и пересчитывают на навеску вещества, внесенную в ткань семян сахарной свеклы.
Построение калибровочного графика и его уравнение приводятся выше в примере 1.
Предлагаемый способ по сравнению с прототипом в 3 раза повышает чувствительность определения (открываемый минимум уменьшается с 1 мг до 0,3 мг в 100 г ткани печени), характеризуется более высокой селективностью (в отличие от известного способа он позволяет проводить определение тертаметилтиурамдисульфида в присутствии ряда близких по структуре соединений: тетраэтилтиурамдисульфида, диэтилдитиокарбамината натрия, тетраметилтиомочевины, тетраэтилтиомочевины, сероуглерода), повышает точность определения (относительная ошибка среднего результата уменьшается в 1,5 раза). Сравнительная характеристика предлагаемого и известного способов представлена в таблице 5.
Таблица 1
Результаты определения тетраметилтиурамдисульфида в ткани печени
№
Внесено тетраметилтиурамдисульфида, мг в 10 г печени
Найдено
Метрологические характеристики
мг
%
1.
5,00
2,982
59,64
<img file="00000001.tif" he="5" wi="21" img-content="undefined" img-format="tif" />
2.
5,00
3,153
63,06
S=2,34
3.
5,00
3,242
64,84
<img file="00000002.tif" he="6" wi="20" img-content="undefined" img-format="tif" />
4.
5,00
3,306
66,12
<img file="00000003.tif" he="5" wi="21" img-content="undefined" img-format="tif" />
5.
5,00
3,063
61,26
<img file="00000004.tif" he="5" wi="18" img-content="undefined" img-format="tif" />
Таблица 2
Результаты определения тетраметилтиурамдисульфида в ткани желудка
№
Внесено тетраметилтиурамдисульфида, мг в 10 г ткани желудка
Найдено
Метрологические характеристики
мг
%
1.
5,00
4,020
80,39
<img file="00000005.tif" he="5" wi="21" img-content="undefined" img-format="tif" />
2.
5,00
3,817
76,34
S=2,18
3.
5,00
3,963
79,26
<img file="00000006.tif" he="6" wi="20" img-content="undefined" img-format="tif" />
4.
5,00
3,934
78,67
<img file="00000007.tif" he="5" wi="21" img-content="undefined" img-format="tif" />
5.
5,00
4,151
83,02
<img file="00000008.tif" he="5" wi="18" img-content="undefined" img-format="tif" />
Таблица 3
Результаты определения тетраметилтиурамдисульфида в зерне пшеницы
№
Внесено тетраметилтиурамдисульфида, мг в 10 г зерна пшеницы
Найдено
Метрологические характеристики
мг
%
1.
5,00
4,226
84,51
<img file="00000009.tif" he="5" wi="21" img-content="undefined" img-format="tif" />
2.
5,00
4,122
82,44
S=2,04
3.
5,00
4,268
85,35
<img file="00000010.tif" he="6" wi="20" img-content="undefined" img-format="tif" />
4.
5,00
4,029
80,58
<img file="00000011.tif" he="5" wi="21" img-content="undefined" img-format="tif" />
5.
5,00
4,310
86,19
ε=3,03
Таблица 4
Результаты определения тетраметилтиурамдисульфида в семенах сахарной свеклы
№
Внесено тетраметилтиурамдисульфида, мг в 10 г семян сахарной свеклы
Найдено
Метрологические характеристики
мг
%
1.
5,00
4,499
86,82
<img file="00000012.tif" he="5" wi="21" img-content="undefined" img-format="tif" />
2.
5,00
4,504
90,07
S=1,75
3.
5,00
4,416
88,31
<img file="00000013.tif" he="6" wi="20" img-content="undefined" img-format="tif" />
4.
5,00
4,265
85,29
<img file="00000014.tif" he="5" wi="21" img-content="undefined" img-format="tif" />
5.
5,00
4,474
89,48
ε=2,48
Таблица 5
Сравнительная характеристика предлагаемого и известного способов (на примере исследования ткани печени)
Показатель
Предлагаемый способ
Известный способ
1. Чувствительность (открываемый минимум) в 100 г биоматериала
0,3 мг
1,0 мг
2. Селективность
Позволяет селективно определять тетраметилтиурамдисульфид в присутствии близких по структуре соединений (тетраэтилтиурамдисульфида, диэтилдитиокарбамината натрия, тетраметилтиомочевины, тетраэтилтиомочевины, сероуглерода)
Не позволяет селективно определять тетраметилтиурамдисульфид в присутствии близких по структуре соединений (тетраэтилтиурамдисульфида, диэтилдитиокарбамината натрия, тетраметилтиомочевины, тетраэтилтиомочевины, сероуглерода)
3. Относительная ошибка среднего результата (n=5; Р=0,95) (при условии содержания 50 мг определяемого вещества в 100 г биоматериала)
4,62%
Около 7%