


Том 80, № 3 (2025)
ОБЗОРЫ
Химический анализ на пути к массовому потребителю: решения для контроля качества пищевых продуктов
Аннотация
Одной из выраженных тенденций в современной аналитической химии является повышение доступности химического анализа для массового потребителя. К настоящему времени появилось большое число произведенных тест-наборов для полуколичественного анализа и ряд устройств для оценки соответствия отдельных параметров анализируемого объекта требуемым нормам. В обзоре систематизированы и обсуждены основные существующие сегодня решения в данной сфере, предложенные для анализа пищевых продуктов, и отражено современное состояние этой области. По мнению авторов, понятие доступности того или иного аксессуара в значительной степени определяется его представленностью на рынке и приемлемой для индивидуального покупателя стоимостью, поэтому в обзоре основной упор сделан на коммерциализированные аналитические средства стоимостью до 100 тыс. руб. Рассмотрены относительно недорогие и простые в использовании тест-средства, портативные электрохимические, спектроскопические, рефрактометрические, ультразвуковые системы, а также системы типа электронный нос для химического анализа, приведены их основные характеристики и ориентировочная стоимость. Высказаны предположения о перспективах дальнейшего развития доступных для массового потребителя средств химического анализа.



ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
Выделение микропластика из речной воды во вращающейся спиральной колонке с использованием системы вода–масло
Аннотация
Определение содержания микропластика в природных водах является актуальной задачей при оценке степени загрязнения водоемов, выявлении источников загрязнения, а также при оценке потенциальных рисков для обитателей водных экосистем и потребителей воды. Решение такой задачи главным образом лежит в области аналитической химии, при этом важнейшую роль играют методы разделения частиц. В настоящей работе впервые показана возможность применения метода проточного выделения микропластика во вращающейся спиральной колонке с использованием системы вода–масло для оценки содержания микропластика в речной воде. Микропластик в выделенных образцах частиц определяли методом пиролитической газовой хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием (Пиро-ГХ-МС). В работе анализировали пробу воды из Москвы-реки. С помощью системы вода–касторовое масло из речной воды выделено 1.8 мг/л взвешенных частиц. Процедура разложения органического вещества (30 % H2O2) пробы позволила уменьшить массу выделенных частиц до 0.4 мг/л. Остаточная фракция изучена методом оптической микроскопии. По данным Пиро-ГХ-МС общее содержание микропластика в исследуемой пробе воды составило 109 мкг/л, что составляет 1.4 % от общего содержания взвешенных частиц в исследуемой пробе воды. Идентифицированы пять видов микропластика, а именно: полиэтилен, полипропилен, акрилонитрилбутадиенстирол, акрилбутадиеновый каучук и полиэтилентерефталат, среди которых основным видом является полиэтилен (97 мкг/л). Предложенный метод перспективен для оценки содержания микропластика в природных водах.



Равновесные и кинетические исследования концентрирования серебра(I) на сорбенте – R-модифицированном ССМА
Аннотация
На основе сополимера стирола с малеиновым ангидридом и норсульфазолом (S) с последующим модифицированием реагентом 4,4'-(этан-1,2-диилбис(азанилиден))бис(пентан-2-он) получен новый синтетический сорбент (S1). Структура сорбента S изучена методами ИК- и УФ-спектроскопии. Исследована сорбция ионов Ag(I) на сорбентах S и S1. Изучено влияние различных параметров на процесс сорбции: рН, времени контакта, начальной концентрация иона металла. Результаты проведенных исследований представлены различными моделями изотерм адсорбции и кинетическими моделями. Согласно результатам исследований, сорбция лучше всего характеризуется с помощью модели Ленгмюра и кинетической модели псевдовторого порядка. Максимальная статическая сорбционная емкость равна 420.08 мг/г для сорбента S и 577.24 мг/г для сорбента S1. Для адсорбционных исследований в работе использовали раствор Ag(I) с концентрацией 2 × 10–3 М. Статические сорбционные исследования проводили при комнатной температуре. На конечном этапе провели процесс десорбции поглощенных ионов серебра. Для этого использовали минеральную (HNO3) и органическую (CH3COOH) кислоты в интервале концентраций 0.5–2.0 М. Синтетические сорбенты S и S1 применили для извлечения серебра(I) из грибов. Результаты показали, что модификация хелатообразующего адсорбента реактивом 4,4'-(этан-1,2-диилбис(азанилиден))бис(пентан-2-он) сопровождается увеличением сорбционной емкости, т.е. одновременным повышением эффективности извлечения ионов Ag(I) полученным синтетическим сорбционным материалом. Сравнительная характеристика максимальных адсорбционных емкостей qmax различных адсорбентов по отношению к Ag(I) показывает, что адсорбенты S и S1 обладают более высокой сорбционной способностью.



Хромато-масс-спектрометрическое определение летучих компонентов в различных экстрактах из цветов ромашки аптечной (Matricаria chamomilla L.)
Аннотация
Работа посвящена оценке эффективности извлечения летучих органических соединений из цветов ромашки аптечной (Matricаria chamomilla L.) экстракционными способами. Проведено хромато-масс-спектрометрическое определение летучих органических соединений (ЛОС) в экстрактах цветов ромашки аптечной, извлеченных гидродистилляцией по Гинзбергу, жидкостно-жидкостной экстракцией и дисперсионной жидкостно-жидкостной микроэкстракцией, а также экстракцией в субкритических условиях и при ультразвуковой (УЗ) обработке. Летучие соединения идентифицировали сопоставлением полученных масс-спектров компонентов с данными библиотек NIST07 и WILEY8. Содержания аналитов в экстрактах оценивали внутренней нормализацией по площадям пиков и методом внутреннего стандарта, в качестве которого использовали туйон в ацетоне. Установлены содержания ЛОС в эфирном масле и ароматной воде, полученных гидродистилляцией по Гинзбергу, в субкритических условиях и при УЗ-обработке ацетоновых экстрактов из цветов ромашки аптечной. В качестве макрокомпонентов эфирного масла идентифицированы β-фарнезен, α-оксид бисаболола В и оксид бисаболола А, гексанового экстракта из ароматной воды – α-оксид бисаболола В, α-диэпоксид лимонена и оксид бисаболола А. Основным компонентом ацетоновых экстрактов из цветов ромашки аптечной, полученных в субкритических условиях и при УЗ-обработке, является ен-ин-дициклоэфир. Показано, что в ароматной воде ромашки аптечной в сравнении с эфирным маслом выше содержание и шире перечень ЛОС.



Исследование влияния рентгеновского излучения на структурные характеристики белка бычьего сывороточного альбумина с использованием жидкостной хромато-масс-спектрометрии высокого разрешения
Аннотация
Разработан и опробован способ оценки изменений структурных характеристик белка бычьего сывороточного альбумина (БСА) в водном растворе в результате воздействия ионизирующего излучения. Способ состоит в идентификации уникальных пептидов доменных структур белка, а также установлении модификаций аминокислотной последовательности с использованием жидкостной хромато-масс-спектрометрии высокого разрешения. Раствор БСА облучали рентгеновским излучением с напряжением на трубке 80 кВ и средним значением тока 1 мА, мощность дозы составляла 2 Гр/с. Поглощенную дозу в объеме образца оценивали ферросульфатным методом дозиметрии. Водный раствора БСА облучали в дозах 0.1, 0.5, 1, 2, 4 и 8 кГр, после чего количественно оценивали содержание белковых молекул в растворе и анализировали структурную целостность нативной формы белка, а также устанавливали модификации аминокислот в последовательности БСА в результате действия излучения. Для более углубленного анализа проводили восстановление дисульфидных связей цистеин-цистеин БСА с последующим алкилированием образующихся тиольных остатков амидом бромуксусной кислоты. Ферментативный гидролиз БСА проводили с добавлением раствора трипсина. Полученные образцы анализировали методом жидкостной хромато-масс-спектрометрии высокого разрешения с тандемным масс-спектрометрическим детектированием высокого разрешения. Далее оценивали изменение количества неповрежденных молекул белка методом определения уникальных пептидов, соответствующих каждому из трех доменов, из которых состоит аминокислотная последовательность БСА. С учетом оптимизации условий детектирования трех доменов как маркеров активной формы БСА рассчитывали предел обнаружения каждого пептида. Разработанный подход позволил установить изменение естественной конформации белка бычьего сывороточного альбумина (его денатурацию) в водных пробах в результате воздействия ионизирующего излучения в дозах 4–8 кГр при средней мощности 2 Гр/с.



Аппроксимация результатов газохроматографического анализа термически нестабильных соединений с использованием логистической регрессии
Аннотация
Разложение термически нестабильных компонентов образцов в испарителе хроматографа нередко встречается в практике газохроматографического анализа. Однако оно, как правило, не может быть выявлено по вариациям абсолютных площадей газохроматографических пиков при разных температурах испарителя. Этому препятствуют эффекты дискриминации площадей, типичные при дозировании проб в капиллярные колонки с делением потока. Решение задачи возможно с использованием относительных площадей пиков, вычисляемых по отношению к термически стабильным соединениям. Зависимости относительных площадей пиков нестабильных аналитов от температуры (убывающие), равно как и продуктов их деструкции (возрастающие), характеризуются наличием двух пределов. Низкотемпературные пределы соответствуют реальным содержаниям нестабильных соединений или продуктов их деструкции в образцах, а высокотемпературные – составу образцов при гипотетически полной трансформации таких аналитов. Подобные зависимости могут быть аппроксимированы уравнением логистической регрессии (иначе – сигмоидальная аппроксимация или аппроксимация Больцмана).
Для проверки применимости логистической регрессии для обработки результатов газохроматографического анализа термически нестабильных соединений в настоящей работе проанализированы возможности аппроксимации температурной зависимости площадей пиков этилдиазоацетата в различных растворителях. Результаты подтверждают, что газохроматографический анализ этого эфира и, по-видимому, других диазокарбонильных соединений без их заметного разложения возможен при температурах испарителя до 200 °С. Термическая деструкция этилдиазоацетата в его растворах в алифатических спиртах сопровождается образованием этиловых эфиров алкоксиуксусных кислот – продуктов внедрения промежуточно образующегося этоксикарбонилкарбена в связи О–Н спиртов. Такая характеристика логистической регрессии, как значение аргумента, соответствующее среднему значению функции, свидетельствует, что температуры полураспада исходного аналита и “полуобразования” продуктов одинаковы, что позволяет соотнести эти процессы друг с другом.
Незначительная модификация предложенного способа (добавление точки, соответствующей нулевой площади пиков при гипотетической высокой температуре испарителя) позволяет распространить его для характеристики соединений с температурами полураспада выше 300 °С. Такой вариант использован для проверки термической стабильности/нестабильности галогенпроизводных алкил- и циклоалкилароматических углеводородов в условиях газохроматографического анализа.



Электрохимически осажденные наночастицы золота на углеродных наноматериалах и тиакаликсаренах в составе иммуносенсоров при определении трициклических антидепрессантов
Аннотация
Предложены композитные материалы на основе электрохимически осажденных наночастиц золота, полученных в режиме циклической вольтамперометрии и хроноамперометрии, на углеродной подложке из функционализированного оксида графена, восстановленного оксида графена и бумаги из углеродных нанотрубок. Проведен скрининг композитных материалов методами атомно-силовой микроскопии, спектроскопии электрохимического импеданса и вольтамперометрия, что позволило выбрать лучшие в качестве модификаторов планарных электродов, на основе которых разработаны высокочувствительные иммуносенсоры. Для лучших амперометрических иммуносенсоров на основе сочетания углеродной бумаги, амино(тиа)каликс[4]арена и наночастиц золота при определении амитриптилина и дезипрамина область рабочих концентраций составила 1 × 10–9–1 × 10–4 М, нижняя граница определяемых концентраций – (4–6) × 10–10 М. Амитриптилин и дезипрамин определены амперометрическими иммуносенсорами в фармацевтических препаратах с относительным стандартным отклонением, не превышающим 0.040. Cопоставление результатов определения трициклических антидепрессантов иммуносенсорами и поляризационным флуоресцентным иммуноанализом в урине человека с относительным стандартным отклонением, не превышающим 0.085, указывает на правильность и сходимость полученных результатов.


