Особливості аналітичного контролю солей гліфосату в препаративних формуляціях
Розробка алгоритму та методики хіміко-аналітичного моніторингу пестицидів. Використання тонкошарової хроматографії для контролю вмісту діючої речовини гліфосату у сольових формуляціях в препаративних формах гербіцидів і десикантів з високою точністю.
| Рубрика | Химия |
| Вид | статья |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 29.12.2024 |
| Размер файла | 942,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://allbest.ru
Інститут захисту рослин НААН
Особливості аналітичного контролю солей гліфосату в препаративних формуляціях
Л.М. Черв'якова, кандидат сільськогосподарських наук
Т.П. Панченко, кандидат сільськогосподарських наук
О.В. Цуркан, кандидат сільськогосподарських наук
Анотація
Мета. Розробка методики аналітичного контролю гліфосату в препаративних формах гербіцидів.
Методи. Визначення гліфосату проводили хроматографічним методом тонкошарової хроматографії (ТШХ) з використанням пластинок «Сорбфіл» з тонким шаром адсорбенту силікагель КСК. Іденктифікували діючу речовину за величиною Rf, кількісне визначення -- за формалізованою залежністю величини площі хроматографічних зон від кількості гліфосату.
Результати. Фізико-хімічні властивості гербіцидів -- електролітів, до яких належить гліфосат, створюють особливі проблеми при розробці методів його визначення в різних матрицях. В гербіцидах і десикантах гліфосат (у вигляді солі), зазвичай, має форму депротонованого кислотного залишку і відповідного катіона. Тому визначення діючої речовини проводять по кислотному залишку, що важливо для кількісної оцінки її вмісту в матриці, як в кислотному еквіваленті так і у формі відповідної солі. Густина препаративної форми слугує, зокрема, критерієм контролю форми солі гліфосату.
Методика базується на розчиненні препаративної форми в 44% етанолі та кількісному визначенні методом ТШХ. Визначенню діючої речовини не заважають інші компоненти препаратів, похідні гліцину та амінів. Оптимальні умови аналізу обирали, послуговуючись концептуальними розробками лабораторії «Алгоритм хіміко-аналітичного моніторингу пестицидів» і «Система мультикількісного визначення пестицидів в матрицях», згідно з якими основними етапами процесу є екстракція/ розчинення, очищення екстрактів, елюювання (хроматографічний процес), ідентифікація і кількісний аналіз. Селективні умови визначення методом ТШХ -- рухома фаза з рН 9: здистильована вода + етанол + водний аміак (22 + 20 + 0,25 за об'ємом), проявляючий реагент: специфічний комплекс нінгідрину з кадмію ацетатом у кислому середовищі.
Кількісне визначення проводять з урахуванням коефіцієнтів перерахунку відповідної сольової форми на кислотний еквівалент.
Висновки. Використання хроматографічного методу тонкошарової хроматографії дозволяє контролювати вміст діючої речовини гліфосату у різних сольових формуляціях в препаративних формах гербіцидів та десикантів з високою точністю та відтворюваністю.
Ключові слова: Аналітичний контроль; хроматографічний метод; солі гліфосату
Вступ
В Україні щорічне застосування препаратів на основі гліфосату перевищує 1,5 тис. т, у США 17--22 тис. т. На основі цієї діючої речовини в країні зареєстровано понад 40 різних препаративних форм (у США -- більше 80) [1]. Гліфосат застосовується на різних етапах органогенезу багатьох сільськогосподарських культур (зернових, зернобобових, овочевих, олійних, баштанних, технічних, кормових), насадженнях плодових та виноградниках проти багаторічних, однорічних, дворічних широколистих, водних бур'янів (як гербіцид) та перед збором урожаю (як десикант). Гліфосат інгібує ензим 5-енолпірувіл- шикимат-3-фосфат-синтази (EPSPS), завдяки чому в рослинах не синтезуються три ароматичних амінокислоти: тирозин, триптофан та фенілаланін, які беруть участь в синтезі протеїну рослин і в утворенні багатьох вторинних рослинних продуктів (промотори та інгібітори росту, феноли і лінгніни) [2]. За хімічною природою гліфосат, N -- (фосфонометил) гліцин (IUPAC), слабка органічна кислота, з розчинністю у воді 12 г/л. Для того, щоб істотно підвищити розчинність і стабільність гербіцидного препарату, гліфосат використовують у вигляді солей, зазвичай з одновалентними основами -- органічні сполуки класу амінів (ізопропіламін, розчинність солі 1000 г/л, з неї отримують концентрацію гліфосат кислоти до 450 г/л); лужний метал калій (розчинність солі 900 г/л, одержують концентрацію гліфосат кислоти до 540 г/л), амоній (розчинність солі 300 г/л, використовується для отримання висококонцентрованих гранульованих формуляцій з вмістом гліфосат кислоти до 720 к/кг).
Нині в Україні практично відсутні методики визначення діючих речовин в препаративних формах. Вирішенням актуальних проблем методології аналізу пестицидів (розробка та валідація аналітичних методик для визначення діючих речовин в різних середовищах, зокрема в препаративних формах) займається міжнародна організація CIPAC. Проте є ряд пестицидів, зокрема гліфосат, які не атестовані цими методиками. Ідентифікувати їх можливо тільки методом високоефективної рідинної хромато-мас-спектрометрії (ВЕРХ/МС/МС) за відповідними базами пестицидів [3--6]. В Україні цей дороговартісний метод використовується дуже рідко. Для вирішення цих аналітичних задач найбільш прийнятним є метод тонкошарової хроматографії (ТШХ), чутливість якого забезпечує точність визначення макрокількостей ана- літу в препаративних формах.
Мета. Розробка методики аналітичного контролю гліфосату в препаративних формах гербіцидів.
Матеріали та методи досліджень
Визначення гліфосату проводили хроматографічним методом тонкошарової хроматографії (ТШХ) з використанням пластинок «Сорбфіл» з тонким шаром адсорбенту силікагель КСК. Ідентифікували діючу речовину за величиною Rf, кількісне визначення -- за формалізованою залежністю величини площі хроматографічних зон від кількості гліфосату.
Результати досліджень та обговорення
Фізико-хімічні властивості гербіцидів -- електролітів, до яких належить гліфосат, створюють особливі проблеми при розробці методів його визначення в різних матрицях.
В гербіцидах і десикантах гліфосат (у вигляді солі), зазвичай, має форму депротонованого кислотного залишку (рис.) і відповідного катіона (табл).
Рис. Депротонований кислотний залишок гліфосату
Тому визначення діючої речовини проводять за кислотним залишком, що важливо для кількісної оцінки її вмісту в матриці як в кислотному еквіваленті так і у формі відповідної солі. Густина препаративної форми слугує, зокрема, критерієм контролю форми солі гліфосату.
Методика базується на розчиненні препаративної форми в 44% етанолі та кількісному визначенні методом ТШХ. Визначенню діючої речовини не заважають інші компоненти препаратів, похідні гліцину та амінів.
Оптимальні умови аналізу обирали, послуговуючись концептуальними розробками лабораторії «Алгоритм хіміко-аналітичного моніторингу пестицидів» і «Система мультикількісного визначення пестицидів в матрицях», згідно з якими основними етапами процесу є екстракція/розчинення, очищення екстрактів, елюювання (хроматографічний процес), ідентифікація і кількісний аналіз.
Характеристика препаративних форм солей гліфосату
Приготування стандартного розчину (кислотний еквівалент) з масовою концентрацією 1,00 мг/мл. Наважку стандартного зразка гліфо- сагу 0,10526 г переносять в мірну колбу місткістю 100 мл, розчиняють в 44% етанолі і доводять об'єм розчинником до позначки.
Приготування розчину препаративної форми. Наважку (дві паралельні проби) розраховують за уніфікованою формулою:
Н = 1000/С * 0,1 * k,
де Н -- наважка, г;
С -- концентрація діючої речовини в препаративній формі, г/л;
k -- коефіцієнт перерахунку відповідної сольової форми на кислотний еквівалент.
Наважку переносять в мірну колбу місткістю 100 мл, розчиняють в 44% етанолі і доводять об'єм розчину до позначки.
Очищення. Препаративні форми характеризуються значною концентрацією діючої речовини і коектрактивні компоненти таких матриць практично не заважають визначенню, тому етап очищення виключають з ходу аналізу.
Хроматографічний процес. Висхідне одномірне елюювання у камері з насиченням. Нерухома фаза СТХ-1А нанесена на алюмінієву пластинку для тонкошарової хроматографії, формат 10 х 15 см, товщина шару 90--120 мкм. Визначення проводять в межах лінійної залежності площі зони локалізації діючої речовини від її кількості 0,2--0,8 мкг. На пластинках позначають простим олівцем лінію старту на відстані 20 мм від нижнього краю пластинки та лінію фронту на відстані 100 мм від лінії старту.
На старті наносять 0,3; 0,5; 0,7 мкл проби, поруч наносять 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8 мкл стандартного розчину. Пластинки хроматографують у рухомій фазі з pH 9: здистильована вода + етанол + водний аміак (22 + 20 + 0,25 за об'ємом). В хроматографічну камеру (21 х 22 х 8 см) вливають 50 мл рухомої фази. Товщина шару розчинника повинна становити 0,5--1,0 см. Камеру закривають кришкою та залишають на 15 хв для насичення парами розчинника. Елюювання хроматографічної пластинки у камері проводять у витяжній шафі без включення останньої. Після підняття фронту розчинника на 7 см, пластинку виймають і висушують на повітрі до повного видалення розчинника. пестицид десикант хроматографія гліфосат
Ідентифікація. Проявляючий реагент 1: 1,00 г нінгідрину переносять у мірну колбу місткістю 100 мл, розчиняють в етанолі і доводять об'єм розчинником до позначки. Проявляючий реагент 2: 1,00 г кадмію ацетату переносять у мірну колбу місткістю 100 мл, розчиняють в суміші: 50 мл кислоти етанової (льодяної) + 100 мл здистильованої води і доводять об»єм сумішшю до позначки. Обприскують висушені пластинки проявляючим розчином (попередньо змішують проявляючі реагенти 1 і 2 у об'ємному співвідношенні (5 + 2); висушують на повітрі; потім нагрівають у сушильній шафі 5 хв за температури 110°С. Проявлення хроматографічної пластинки за допомогою проявних реагентів слід проводити у витяжній шафі в спеціальній камері для обробки пластинок. Гліфосат проявляється у вигляді малинових плям на світлому фоні з Rf = 0,80 + 0,02.
Кількісне визначення. Для стандартного розчину визначають площі зон локалізації діючих речовин; будують графік градуювальної залежності, яка описується рівнянням:
Висновки
Використання хроматографічного методу тонкошарової хроматографії дозволяє контролювати вміст діючої речовини гліфосату у різних сольових формуляціях в препаративних формах гербіцидів та десикантів з високою точністю та відтворюваністю.
Встановлені селективні умови аналізу гліфосату були фундаментальною основою Методичних вказівок [7].
Бібліографічний список
1. Е.М. Кузнецова, В.Д. Чміль. Гліфосат: поведінка у навколишньому середовищі та рівні залишків. Сучасні проблеми токсикології. 2010. №1. С. 87-95.
2. Токсиколого-гігієнічне оґрунтування нормативів безпечного застосування пестицидів на основі гліфосату при обробці зернових культур. І.В. Ле- пьошкін та ін. Проблеми харчування. 2016. № 2. С. 18-24.
3. Е.М. Кузнєцова, А.П. Гринько, В.Д. Чміль. Методи визначення гліфосату в сільськогосподарській і продовольчій сировині та продуктах харчування. Проблеми харчування. 2008. № 3-4. С. 55-68.
4. Chamkasem N., Harmon T. Direct determination of glyphosate, glufosinate, and AMPA in soybean and corn by liquid chromatography/tandem mass spectrometry. Anal Bioanal Chem. 2016. V. 408, №18. Р. 4995-5004. https://doi. org/10.1007/s00216-016-9597-6
5. Gill J.P.K., Sethi N., Mohan A. Analysis of the glyphosate herbicide in water, soil and food using derivatising agents. Environ. Chem. Lett. 2017. V 15. Р. 85-100. doi: 10.1007/s10311-016-0585-z.
6. Herbicide Glyphosate: Toxicity and Microbial Degradation. Simranjeet Singh et.al Int. J. Environ. Res. Public Health. 2020. V. 17. 7519. doi:10.3390/ ijerph17207519.
7. Методичні рекомендації з визначення гліфосату в препаративних формах гербіцидів і десикантів. Панченко Т.П., Черв'якова Л.М. Київ, 2022.
11 с. https://doi.org/10.36495/hlifosat.IZR.2022
Abstract
Features of analytical control of glyphosate salts in preparative formulations
Goal. Development of a method of analytical control of glyphosate in preparative forms of herbicides.
Methods. Determination of glyphosate was carried out by the chromatographic method of thin-layer chromatography (TLC) using Sorbfil plates with a thin layer of silica gel KSK adsorbent. The active substance was identified by the value of Rf, quantitative determination was based on the formalized dependence of the size of the area of the chromatographic zones on the amount of glyphosate.
Results. Physicochemical properties of herbicides -- electrolytes, to which glyphosate belongs, create special problems when developing methods for its determination in various matrices. In herbicides and desiccants, glyphosate (as a salt) usually takes the form of a deprotonated acid residue and a corresponding cation.
Therefore, the determination of the active substance is carried out by the acid residue, which is important for the quantitative assessment of its content in the matrix both in the acid equivalent and in the form of the corresponding salt. The density of the preparative form serves, in particular, as a criterion for controlling the form of the glyphosate salt.
The method is based on dissolution of the preparation form in 44% ethanol and quantitative determination by TLC method. The determination of the active substance is not hindered by other components of the preparations, derivatives of glycine and amines. The optimal conditions of analysis were chosen using the conceptual designs of the laboratory «Algorithm of chemical-analytical monitoring of pesticides» and «System of multi-quantitative determination of pesticides in matrices», according to which the main stages of the process are extraction/ dissolution, purification of extracts, elution (chromatographic process), identification and quantitative analysis . Selective conditions for TLC determination -- mobile phase with pH 9: distilled water + ethanol + aqueous ammonia (22 + 20 + 0.25 by volume), developing reagent: a specific complex of ninhydrin with cadmium acetate in an acidic medium. Quantitative determination is carried out taking into account the coefficients of conversion of the corresponding salt form to the acid equivalent. Conclusions. The use of the chromatographic method of thin-layer chromatography makes it possible to control the content of the active substance glyphosate in various salt formulations in preparative forms of herbicides and desiccants with high accuracy and reproducibility.
Key words: analytical control; chromatographic method; glyphosate salts
References
1. Kuznietsova E.M., Chmil V.D. (2010). Hlifosat: povedinka u navkolysh- nomu seredovyshchi ta rivni zalyshkiv. [Glyphosate: environmental behavior and residue levels] Suchasni problemy toksykolohii. [Modern problems of toxicology], (1), 87-95. (in Ukrainian).
2. Leposhkin I.V., Ivanova L.P., Hrynko A.P. ta in. (2016). Toksykoloho-hi- hiienichne obhruntuvannia normatyviv bezpechnoho zastosuvannia pestytsydiv na osnovi hlifosatu pry obrobtsi zernovykh kultur. [Toxicological and hygienic substantiation of standards for the safe use of glyphosate-based pesticides in the treatment of grain crops.] Problemy kharchuvannia. [Nutritional problems], (2), 18-24. (in Ukrainian).
3. Kuznietsova E.M., Hrynko A.P., Chmil V.D. (2008). Metody vyznachennia hlifosatu v silskohospodarskii i prodovolchii syrovyni ta produktakh kharchuvannia. [Methods for determining glyphosate in agricultural and food raw materials and food products]. Problemy kharchuvannia. [Nutritional problems], (3-4), 5568. (in Ukrainian).
4. Chamkasem N., Harmon T. (2016). Direct determination of glyphosate, glufosinate, and AMPA in soybean and corn by liquid chromatography/tan- dem mass spectrometry. Anal Bioanal Chem, 408(18), 4995-5004. https://doi. org/10.1007/s00216-016-9597-6
5. Gill J.P.K., Sethi N., Mohan A. (2017). Analysis of the glyphosate herbicide in water, soil and food using derivatising agents. Environ. Chem. Lett., 15, 85-100. doi: 10.1007/s10311-016-0585-z
6. Simranjeet Singh et.al. (2020). Herbicide Glyphosate: Toxicity and Microbial Degradation. Int. J. Environ. Res. Public Health., 17, 7519. doi:10.3390/ ijerph17207519
7. Panchenko T.P., Cherviakova L.M. (2022). Metodychni rekomendatsii z vyznachennia glifosatu v preparatyvnykh formakh herbitsydiv i desykantiv. [Methodological recommendations for the determination of glyphosate in preparative forms of herbicides and desiccants]. Kyiv. 11 s. https://doi.org/10.36495/ hlifosat.IZR.2022 (in Ukrainian).
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Потенціал ідеального іоноселективного електрода. Визначення важких металів у харчових продуктах. Використання атомно-абсорбційної спектрофотометрії. Характеристика та практичне застосування тонкошарової хроматографії. Атомно-емісійний спектральний аналіз.
контрольная работа [70,2 K], добавлен 28.10.2015Вивчення Планарної хроматографії яка базується на вибірковому розподіленні компонентів суміші між двома фазами, що не змішуються. Аналіз ролі аналітичних органічних реагентів у процесі обробки хроматограф, методів паперової і тонкошарової хроматографії.
реферат [707,3 K], добавлен 11.10.2011Предмет, задачі, значення і основні поняття аналітичної хімії. Система державної служби аналітичного контролю, його організація в державі. Способи визначення хімічного складу речовини. Класифікація методів аналізу. Напрями розвитку аналітичної хімії.
реферат [19,8 K], добавлен 15.06.2009Форма, величина та забарвлення криcтaлів. Гігроскопічність речовини. Визначення рН отриманого розчину. Характерні реакції на визначення катіонів ІІ групи. Кількісний аналіз вмісту катіону та аніону. Визначення вмісту води в тій чи іншій речовині.
курсовая работа [34,6 K], добавлен 14.03.2012Титранти методу (комплексони) та їх властивості. Особливості протікання реакції комплексоутворювання. Стійкість комплексонатів металів у водних розчинах. Основні лікарські форми, в яких кількісний вміст діючої речовини визначають комплексометрично.
курсовая работа [3,1 M], добавлен 13.11.2013Хроматографія на гелі сефадекса й розподіл по молекулярних масах. Застосування органічних реагентів у рідинній хроматографії для поділу простих ефірів, вуглеводнів, перекисів. Автоматичні методи детектування. Метод, що використовує хлорид цетилпіридинію.
реферат [3,7 M], добавлен 18.10.2014Шляхи попадання формальдегіду в атмосферу, методичні рекомендації про визначення його в біосередовищах методом тонкошарової хроматографії. Кількісне визначення формальдегіду, йодометричний та сульфітний методи. Аналіз стану атмосферного повітря.
курсовая работа [165,7 K], добавлен 24.02.2010Принципи та методи вивчення будови речовини, інструменти та значення даного процесу. Сутність теорій для пояснення будови хімічних часток: класичної та квантово-механічної. Відмінності даних теорій та особливості їх використання на сучасному етапі.
контрольная работа [1,1 M], добавлен 19.12.2010Характеристика та застосування мінеральних вод. Розгляд особливостей визначення кількісного та якісного аналізу іонів, рН, а також вмісту солей натрію, калію і кальцію полуменево-фотометричним методом. Визначення у воді загального вмісту сполук феруму.
курсовая работа [31,1 K], добавлен 18.07.2015Якісний аналіз об’єкту дослідження: попередній аналіз речовини, відкриття катіонів та аніонів. Метод визначення кількісного вмісту СІ-. Встановлення поправочного коефіцієнту до розчину азоткислого срібла. Метод кількісного визначення та його результати.
курсовая работа [23,1 K], добавлен 14.03.2012Аналіз мінеральної води на вміст солей натрію, калію, кальцію полуменево-фотометричним методом та на вміст НСО3- та СО32- титриметричним методом. Особливості визначення її кислотності. Визначення у природних водах загального вмісту сполук заліза.
реферат [31,1 K], добавлен 13.02.2011Основні види хіміко-термічної обробки сталі: дифузійне насичення вуглецем та азотом, металізація алюмінієм, хромом, бором, силіцієм. Головні особливості цементації сталі. Азотування, ціанування і нітроцементація. Зміст силіціювання та хромування.
презентация [42,8 M], добавлен 30.11.2014Графическое изображение формул солей. Названия, классификация солей. Кислые, средние, основные, двойные, комплексные соли. Получение солей. Реакции: нейтрализации, кислот с основными оксидами, оснований с кислотными оксидами, основных и кислотных оксидов
реферат [69,9 K], добавлен 27.11.2005Класифікація хімічних реакцій, на яких засновані хіміко-технологічні процеси. Фізико-хімічні закономірності, зворотні та незворотні процеси. Вплив умов протікання реакції на стан рівноваги. Залежність швидкості реакцій від концентрації реагентів.
реферат [143,4 K], добавлен 01.05.2011Характеристика води по її фізичним та хімічним властивостям. Методики визначення вмісту нітрат іонів у стічній воді фотометричним методом аналізу з двома реактивами саліциловою кислотою та саліцилатом натрію у шести паралелях. Закон Бугера-Ламберта-Бера.
дипломная работа [570,8 K], добавлен 07.10.2014Характеристика жирних кислот та паперової хроматографії. Хімічний посуд, обладнання та реактиви, необхідні для проведення аналізу. Номенклатура вищих насичених та ненасичених карбонових кислот. Порядок та схема проведення хроматографії на папері.
курсовая работа [391,7 K], добавлен 29.01.2013Определение и классификация солей, уравнения реакций их получения. Основные химические свойства солей, четыре варианта гидролиза. Качественные реакции на катионы и анионы. Сущность процесса диссоциации. Устойчивость некоторых солей к нагреванию.
реферат [12,9 K], добавлен 25.02.2009Обзор літератури що до четвертинних амонієвих солей, їх хімія та особливості до реакційної здатності. Види випробувань даної сполуки: вимірювання температури топлення, розчинення у різних рідинах. Засоби використання солі, її властивості і зберігання.
курсовая работа [200,7 K], добавлен 11.05.2009Характеристики досліджуваної невідомої речовини, методи переведення її в розчин, результати якісного аналізу, обґрунтування і вибір методів і методик кількісного аналізу. Проба на розчинність, визначення рН отриманого розчину, гігроскопічність речовини.
курсовая работа [73,1 K], добавлен 14.03.2012Структура і фізичні властивості діоксинів; дослідження їх впливу на організм та поведінки у навколишньому середовищі. Особливості методів пробопідготовки і газо-рідинної хроматографії для визначення органічних забруднювачів, шляхи їх детоксикації.
реферат [420,9 K], добавлен 12.03.2011