научная статья по теме МЕТОДЫ ВЫДЕЛЕНИЯ, КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ АНТИБИОТИКОВ ТЕТРАЦИКЛИНОВОЙ ГРУППЫ Химия

Текст научной статьи на тему «МЕТОДЫ ВЫДЕЛЕНИЯ, КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ АНТИБИОТИКОВ ТЕТРАЦИКЛИНОВОЙ ГРУППЫ»

= ОБЗОРЫ =

УДК 543.544

МЕТОДЫ ВЫДЕЛЕНИЯ, КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ АНТИБИОТИКОВ ТЕТРАЦИКЛИНОВОЙ ГРУППЫ

© 2015 г. А. Ю. Удалова, С. Г. Дмитриенко1, В. В. Апяри

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, химический факультет 119991 Москва, ГСП-1, Ленинские горы, 1, стр. 3 1Е-таИ: dmitrienko@analyt.chem.msu.ru Поступила в редакцию 18.11.2014 г., после доработки 15.12.2014 г.

Обобщены опубликованные за последние пять лет данные по определению антибиотиков тетра-циклиновой группы в различных объектах. Проведено сравнение способов пробоподготовки реальных образцов, включая жидкостную экстракцию из твердых матриц, жидкостную экстракцию под давлением, метод дисперсии матрицы с твердым сорбентом, метод QuEChERS и твердофазную экстракцию. Обсуждены основные методы определения: хроматографические, электрофоретические, спектроскопические и электрохимические. Приведены примеры определения рассматриваемых антибиотиков в продуктах питания, кормах, объектах окружающей среды, лекарственных препаратах и биологических жидкостях.

Ключевые слова: антибиотики, тетрациклины, пробоподготовка, определение антибиотиков.

Б01: 10.7868/80044450215060195

В последнее время большое внимание уделяют разработке методов определения антибиотиков тетрациклиновой группы (ТЦ) в продуктах питания и объектах окружающей среды. Высокая противо-микробная активность и относительно низкая стоимость ТЦ приводят к их широкому использованию не только в медицине, но и в животноводстве для профилактики и лечения инфекционных заболеваний, в качестве стимуляторов роста животных, а также в пищевой промышленности для увеличения сроков хранения пищевых продуктов. По масштабам применения ТЦ до сих пор занимают одно из первых мест среди других ветеринарных антибиотиков. Крупномасштабное, а зачастую и несанкционированное использование этих лекарственных препаратов в ветеринарной практике приводит к их накоплению в продуктах питания животного происхождения и объектах окружающей среды, куда они поступают со смывными водами фармацевтических предприятий, птицефабрик и свиноферм, а также с продуктами жизнедеятельности человека и животных.

Присутствие ТЦ в продуктах питания и окружающей среде представляет собой определенный риск для здоровья человека, поскольку они могут вызывать аллергические реакции, дисбактериозы, способствовать распространению устойчивых форм микроорганизмов. Европейским Союзом утверждены предельно допустимые концентрации (ПДК) тетрациклинов в продуктах питания, кото-

рые составляют 100 мкг/л для молока и 200 мкг/кг для яиц, мяса животных и птицы [1]. Кроме того, присутствие остаточных количеств антибиотиков, включая ТЦ, в водах и почвах оказывает негативное воздействие на экологический баланс окружающей среды, вызывая развитие устойчивых к антибиотикам микроорганизмов [2, 3]. В связи с этим задача обнаружения, идентификации и определения этих соединений является весьма актуальной.

Тетрациклины определяют в различных по составу и сложности объектах. В обзорах, перечисленных ниже, систематизирована информация об определении ТЦ [4, 5] и ТЦ совместно с другими антибиотиками [6—10] в продуктах питания [4, 7—9], кормах [10], водах [6] и почве [5]. В настоящем обзоре обобщены данные о свойствах, методах выделения, концентрирования и определения ТЦ, опубликованные за период с 2010 по 2014 г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И СВОЙСТВА ТЕТРАЦИКЛИНОВ

Тетрациклины — широко распространенные природные и полусинтетические антибиотики — представляют собой полифункциональные гид-ронафтаценовые соединения, состоящие из четырех циклических фрагментов:

2

577

OH O

OH

,nh9

OH O

Тетрациклин: Rj = R3 = H, R; Окситетрациклин: Rj Хлортетрациклин: Rj

O

OH

R3 = OH

H, R

Cl, R2 = OH, R3 = H

Доксициклин: Rj = R2 = H, R3 = OH

Первые природные ТЦ (хлортетрациклин, окситетрациклин и тетрациклин) были обнаружены и выделены в 1940-1950-х гг. из продуктов жизнедеятельности актиномицетов — особой группы микроорганизмов с морфологическими особенностями бактерий и низших грибов [11]. В медицинской практике применяют также препараты, полученные путем химической модификации природных тетрациклинов — реверин, морфоциклин, гликоциклин, и полусинтетические производные тетрациклинов — метациклин, доксициклин, ми-ноциклин. В настоящее время известно около 40 природных и примерно 3000 синтетических ТЦ.

Все ТЦ — желтые кристаллические вещества, хорошо растворимые в кислотах, щелочах, метаноле, этиленгликоле, пиридине и плохо — в воде, хлороформе, этилацетате или дихлорметане. Окраска ТЦ обусловлена наличием хромофоров в их структуре. В электронных спектрах ТЦ наблюдается несколько характерных полос поглощения с максимумами при 220, 265 и 335—365 нм. Химические свойства ТЦ во многом определяются наличием в их молекулах различных гидроксильных групп (фенольной, спиртовой, енольной), а также карбонильной, аминной и амидной. Тетрациклины обладают амфотерными свойствами, что связано с наличием в их составе основных и кислотных групп. В зависимости от рН они способны находиться в растворе в виде трех форм: катионной, анионной или цвиттер-ионной. Основные свойства ТЦ обусловлены наличием в их составе диме-тиламиногруппы, а кислые свойства они проявляют за счет фенольного гидроксила в кольце D и главным образом за счет енольных групп (положение 12 и 3). Являясь амфотерными соединениями, ТЦ растворяются в кислотах и щелочах с образованием солей. Особо можно отметить способность ТЦ к образованию хелатных комплексов с поливалентными катионами — Fe(II, III), Al(III), Cr(III), Mn(II), Co(II), Ni(II), Cu(II), Zn(II), Cd(II), Hg(II), Pb(II) и др. и солеобразованию со щелочными и щелочноземельными металлами, а также с органическими и неорганическими кислотами (лимонной, борной, гуминовыми и др.). Первый тип реакций обеспечивается наличием фенольно-кар-бонильного фрагмента, а второй — взаимодействием с диметиламиногруппой. Вследствие наличия в

структуре ТЦ колец А, В, С, а также фенольного гидроксила ТЦ неустойчивы и в процессе хранения могут образовывать неактивные или токсичные продукты — 4-эпитетрациклины. В сильнокислой среде, например, при действии концентрированной соляной кислоты, тетрациклины превращаются в ангидротетрациклины, которые имеют темно-желтую окраску (^тах = 437 нм) и желтую флуоресценцию в УФ-свете. В щелочной среде протекает изомеризация ТЦ с образованием окрашенных в желтый цвет (^тах = 380 нм) флуоресцирующих продуктов [12].

Антибиотики тетрациклинового ряда обладают широким спектром действия. Они активны в отношении грамотрицательных и грамположи-тельных бактерий, спирохет, лептоспир, риккет-сий, хламидий, некоторых крупных вирусов и простейших. Механизм антимикробного действия ТЦ связан с угнетением внутриклеточного синтеза белка бактерий и синтеза необходимых бактериям ферментов. Они специфически подавляют ферменты, участвующие в процессе связывания транспортной РНК с акцепторами рибосом [13].

По данным разных авторов, систематизированных в обзоре [14], ТЦ до сих пор широко используют во многих странах не только в медицинской практике, но и в ветеринарии для профилактики и лечения сельскохозяйственных животных. Кроме того, их добавляют в корма для ускорения роста крупного рогатого скота, свиней, овец и птиц. Ежегодно в США в ветеринарии используют более 3200 тонн ТЦ, а в Европе — более 2575 тонн [14]. Наряду с сульфаниламидами, цефалоспоринами и пе-нициллинами хлортетрациклин, окситетрациклин и тетрациклин относят к числу наиболее часто используемых ветеринарных антибиотиков.

ОСОБЕННОСТИ ПРОБОПОДГОТОВКИ РЕАЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ

Пробоподготовка является ключевой стадией, предшествующей определению ТЦ в реальных объектах — продуктах питания животного происхождения, кормах, объектах окружающей среды, лекарственных препаратах и биологических жидкостях. Ее проводят с целью извлечения ТЦ из различных матриц, для устранения мешающего влияния сопутствующих компонентов и концентрирования. Высокая гидрофильность ТЦ и их способность образовывать комплексы с ионами металлов часто затрудняют выделение и концентрирование этих соединений. Кроме того, очень важно выделять ТЦ из различных матриц без изменения их природы, что в свою очередь предъявляет жесткие требования к выбору и соблюдению условий концентрирования. Заметно возрос интерес и к групповому выделению ТЦ совместно с другими антибиотиками и лекарственными пре-

8

9

паратами, что также предъявляет особые требования к выбору метода пробоподготовки и последующего определения.

Продукты питания. Загрязнение пищевых продуктов ТЦ, как правило, происходит из-за нарушения регламента их использования при лечебно-ветеринарных мероприятиях, за счет неконтролируемого применения этих антибиотиков в комбикормах, а также в качестве консервирующих веществ в пищевой промышленности. Нередки случаи, когда антибиотики скармливают животным непосредственно перед убоем или вводят его в сонную артерию сразу же после убоя. Это позволяет увеличить срок хранения свежего мяса и улучшить его внешний вид, запах, окраску. Применение антибиотиков значительно увеличивает сроки хранения свежей рыбы, фруктов и овощей.

Современные требования, предъявляемые к чувствительности и селективности определения ТЦ в продуктах питания, ставят перед аналитиками задачу определения этих веществ в таких сложных матрицах как мясо, рыба, яйца, мед, молоко на уровне ПДК и ниже [1]. Такая задача успешно решается не только за счет использования высокоэффективных методов анализа, например, таких как ВЭЖХ—МС, но и за счет рационального выбора способа пробоподготовки и сочетания различных видов концентрирования с последующим определением.

Пожалуй, самым распространенным способом выделения ТЦ из твердых образцов продуктов питания является жидкостная экстракция из твердых матриц. Этот способ применяют для выделения ТЦ из мяса [15—27], рыбы [27—31], яиц [18, 27, 32] и меда [33—39] и проводят следующим образом. В сосуд для встряхивания помещают навеску тщательно измельченного твердого образца, добавляют выбранный растворитель и перемешивают содержимое в течение

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком