vedomostiregmedРегуляторные исследования и экспертиза лекарственных средствRegulatory Research and Medicine Evaluation3034-30623034-3453Federal State Budgetary Institution ‘Scientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal Products’ of the Ministry of Health of the Russian Federation (FSBI ‘SCEEMP’)10.30895/1991-2919-2022-12-3-288-299vedomostiregmed-437Research ArticleГлавная тема: МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ПРИМЕСЕЙ В ЭКСПЕРТИЗЕMAIN TOPIC: IMPURITY ANALYSIS METHODS IN THE EVALUATION OF MEDICINESОпределение содержания остаточных хлорорганических пестицидов в лекарственном растительном сырье, содержащем терпеноидыQuantification of Residual Organochlorine Pesticides in Medicinal Plant Raw Materials Containing Terpenoidshttps://orcid.org/0000-0003-1716-4020КопытькоЯ. Ф.KopytkoYa. F.

Копытько Янина Федоровна, канд. фарм. наук

ул. Грина, д. 7, Москва, 117216

Yanina F. Kopytko, Cand. Sci. (Pharm.)

7 Grin St., Moscow 117216

yanina@kopytko.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8059-5064СайбельО. Л.SaybelO. L.

Сайбель Ольга Леонидовна, канд. фарм. наук

ул. Грина, д. 7, Москва, 117216

Olga L. Saybel, Cand. Sci. (Pharm.)

7 Grin St., Moscow 117216

olster@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3883-576XБуроваА. Е.BurovaA. E.

Бурова Алла Евгеньевна

ул. Грина, д. 7, Москва, 117216 

Alla E. Burova

7 Grin St., Moscow 117216

alla.burova@inbox.ruФедеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт лекарственных и ароматических растений" (ВИЛАР)РоссияAll-Russian Scientific Research Institute of Medicinal and Aromatic Plants (VILAR)Russian Federation202219082022123288299Copyright © Копытько Я.Ф., Сайбель О.Л., Бурова А.Е., 20222022Копытько Я.Ф., Сайбель О.Л., Бурова А.Е.Kopytko Y.F., Saybel O.L., Burova A.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vedomostincesmp.ru/jour/article/view/437

Важным показателем безопасности лекарственного растительного сырья и лекарственных растительных препаратов является содержание остаточных количеств пестицидов. Особую сложность представляет определение пестицидов в лекарственном растительном сырье эфиромасличных растений, характеризующихся разнообразным составом терпеноидов, которые соизвлекаются вместе с хлорорганическими пестицидами и образуют множество продуктов деградации, мешающих определению.

Цель работы

Цель работы: разработка и валидация аналитической методики определения хлорорганических пестицидов в лекарственном растительном сырье, содержащем терпеноиды, в соответствии с требованиями Государственной фармакопеи Российской Федерации.

Материалы и методы

Материалы и методы: в исследовании были использованы образцы лекарственного растительного сырья 21 вида растений, содержащих терпеноиды, различных морфологических групп. Анализ проводили методом ГЖХ-МС на хромато-масс-спектрометре 450GC-220MS (Varian, США) с масс-анализатором типа «ионная ловушка», с кварцевой капиллярной колонкой FactorFour VF-5ms (30 м × 0,25 мм).

Результаты

Результаты: разработана методика определения хлорорганических пестицидов в лекарственном растительном сырье, содержащем терпеноиды. Подтверждена специфичность методики для всех анализируемых соединений по времени удерживания и масс-спектру. Полнота извлечения пестицидов оценивалась на модельных смесях лекарственного растительного сырья и составила 70,04–99,27%. Для установления линейности методики использовался метод построения калибровочного графика для внутреннего стандарта (4,4'-дибромдифенил) в диапазоне концентраций от 1,0–18,1 мкг/мл. Линейная зависимость наблюдалась во всем изучаемом диапазоне, коэффициент корреляции составил 0,999. Правильность и прецизионность методики соответствовали критериям приемлемости.

Выводы

Выводы: методика внедрена в работу Испытательного центра ФГБНУ ВИЛАР. С 2018 по 2020 гг. проанализировано 63 образца 21 вида лекарственного растительного сырья, поступившего на анализ, и выявлено, что оно удовлетворяет требованиям безопасности по содержанию хлорорганических пестицидов. Случаи выявления остаточных количеств пестицидов в лекарственном растительном сырье носят единичный характер. 

An important indicator of the safety of plant raw materials and herbal medicinal products is the content of residual pesticides. Its determination is particularly difficult in aromatic plants characterised by a diverse composition of terpenoids co-extracting with organochlorine pesticides and forming numerous degradation products that interfere with the analysis.

The aim of the study was to develop and validate an analytical procedure for the quantification of organochlorine pesticides in plant raw materials containing terpenoids, compliant with the requirements of the State Pharmacopoeia of the Russian Federation.

Materials and methods

Materials and methods: the study analysed samples of morphologically different raw materials from 21 plant species containing terpenoids. The analysis was carried out by GLC-MS on a 450-GC gas chromatograph coupled to a 220-MS ion-trap mass spectrometer (Varian, USA) using a FactorFour VF-5ms quartz capillary column (30 m × 0.25 mm).

Results

Results: the authors developed the analytical procedure for organochlorine pesticides in medicinal plant raw materials containing terpenoids. Its specificity was confirmed by retention times and mass spectra for all the tested analytes. The recovery of pesticides was studied on model mixtures of a plant raw material and ranged from 70.04 to 99.27%. The authors established the linearity using a calibration curve for internal standard (4,4'-dibromodiphenyl) concentrations from 1.0 to 18.1 µg/mL. The procedure was linear across the entire studied range; the correlation coefficient equalled 0.999. The trueness and precision of the analytical procedure met the acceptance criteria.

Conclusions

Conclusions: the analytical procedure has been put into use at the Testing Centre of VILAR. From 2018 to 2020, 63 samples of 21 types of medicinal plant raw materials were analysed and found to be corresponding to the safety requirements for the organochlorine pesticide content. Residual pesticides were detected in the medicinal plant raw materials in few sporadic cases.

остаточные хлорорганические пестицидылекарственное растительное сырьетерпеноидыгазовая хроматографияГЖХ-МСresidual organochlorine pesticidesplant raw materialsterpenoidsgas chromatographyGLC-MSРабота проведена согласно плану научно-исследовательской работы ФГБНУ ВИЛАР по теме «Фитохимическое обоснование ресурсосберегающих технологий переработки лекарственного растительного сырья и рационального использования биологически активных веществ растительного происхождения» (FGUU-2022-0011).The study was carried out as part of the research plan of VILAR on Phytochemical substantiation of sustainable processing technologies for plant raw materials and the rational use of plant-derived bioactive compounds (FGUU-2022-0011).ReferencesAbdulra'uf LB, Tan GH. Chemometric approach to the optimization of HS-SPME/GC-MS for the determination of multiclass pesticide residues in fruits and vegetables. Food Chem. 2015;177:267–73. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2015.01.031Abdulra'uf LB, Tan GH. Chemometric approach to the optimization of HS-SPME/GC-MS for the determination of multiclass pesticide residues in fruits and vegetables. Food Chem. 2015;177:267–73. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2015.01.031Narenderan ST, Meyyanathan SN. Sample treatment and determination of pesticide residues in potato matrices: a review. Potato Res. 2019;62:47–67. https://doi.org/10.1007/s11540-018-9396-xNarenderan ST, Meyyanathan SN. Sample treatment and determination of pesticide residues in potato matrices: a review. Potato Res. 2019;62:47–67. https://doi.org/10.1007/s11540-018-9396-xЧерняев АП, Рычкова ЕЮ, Кондриков НБ, Зык ЕН. Современная модификация способа определения ХОП в органических объектах. Известия ТИНРО. 2017;188(1):244–50. https://doi.org/10.26428/1606-9919-2017-188-244-250Chernyaev AP, Rychkova EY, Kondrikov NB, Zyk EN. Modern modification of the method for determination of organochlorine pesticides in organic vehicles. Izvestiya TINRO = Izvestia TINRO. 2017;188(1):244–50 (In Russ.) https://doi.org/10.26428/1606-9919-2017-188-244-250Ширапова ГС, Утюжникова НС, Рабина ОА, Вялков АИ, Морозов СВ, Батоев ВБ. Загрязнение хлорорганическими пестицидами и полихлорированными бифенилами бассейна озера Байкал: озеро Гусиное. Химия в интересах устойчивого развития. 2013:21(2):197–205.Shirapova GS, Utyuzhnikova NS, Rabina OA, Vyalkov AI, Morozov SV, Batoev VB. Contamination of the Lake Baikal basin by organochlorine pesticides and polychlorinated biphenyls: the Gusinoe Lake. Khimiya v interesakh ustoychivogo razvitiya = Chemistry for Sustainable Development. 2013:21(2):187–195Wetterauer B, Ricking M, Otte JC, Hallare AV, Rastall A, Erdinger L., et al. Toxicity, dioxin-like activities, and endocrine effects of DDT metabolites-DDA, DDMU, DDMS, and DDCN. Environ Sci Pollut Res Int. 2012;19(2):403–15. https://doi.org/10.1007/s11356-011-0570-9Wetterauer B, Ricking M, Otte JC, Hallare AV, Rastall A, Erdinger L., et al. Toxicity, dioxin-like activities, and endocrine effects of DDT metabolites-DDA, DDMU, DDMS, and DDCN. Environ Sci Pollut Res Int. 2012;19(2):403–15. https://doi.org/10.1007/s11356-011-0570-9Jiang X, Tang T, Zhao H, Song Q, Zhou H, Han Q, Diao X. Differential gene responses in the embryo of the green mussel Perna viridis exposed to dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT). Toxicol Res (Camb). 2017;6(4):477–86. https://doi.org/10.1039/c7tx00087aJiang X, Tang T, Zhao H, Song Q, Zhou H, Han Q, Diao X. Differential gene responses in the embryo of the green mussel Perna viridis exposed to dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT). Toxicol Res (Camb). 2017;6(4):477–86. https://doi.org/10.1039/c7tx00087aJaga K. What are the implications of the interaction between DDT and estrogen receptors in the body? Med Hypotheses. 2000;54(1):18–25. https://doi.org/10.1054/mehy.1998.0811Jaga K. What are the implications of the interaction between DDT and estrogen receptors in the body? Med Hypotheses. 2000;54(1):18–25. https://doi.org/10.1054/mehy.1998.0811Зыбалов ВС, Крупнова ТГ. Исследование содержания хлорорганических пестицидов в объектах окружающей среды на территории Челябинской области. Вестник ЮУрГУ. Серия: Химия. 2014;6(3):39–42.Zybalov VS, Krupnova TG. Study of obsolete and unusable pesticides in environmental objects on the territory of the Chelyabinsk region. Vestnik YuUrGU. Seriya: Khimiya = Bulletin of SUSU. Series: Chemistry. 2014;6(3):39–42 (In Russ.)Turgut C, Cutright TJ, Mermer S, Atatanir L, Turgut N, Usluy M, Erdogan O. The source of DDT and its metabolites contamination in Turkish agricultural soils. Environ Monit Assess. 2013;185(2):1087–93. https://doi.org/10.1007/s10661-012-2616-yTurgut C, Cutright TJ, Mermer S, Atatanir L, Turgut N, Usluy M, Erdogan O. The source of DDT and its metabolites contamination in Turkish agricultural soils. Environ Monit Assess. 2013;185(2):1087–93. https://doi.org/10.1007/s10661-012-2616-yMalusá E, Tartanus M, Danelski W, Miszczak A, Szustakowska E, Kicińska J, Furmanczyk EM. Monitoring of DDT in agricultural soils under organic farming in Poland and the risk of crop contamination. Environ Manage. 2020;66(5):916–29. https://doi.org/10.1007/s00267-020-01347-9Malusá E, Tartanus M, Danelski W, Miszczak A, Szustakowska E, Kicińska J, Furmanczyk EM. Monitoring of DDT in agricultural soils under organic farming in Poland and the risk of crop contamination. Environ Manage. 2020;66(5):916–29. https://doi.org/10.1007/s00267-020-01347-9Erdem Z, Cutright TJ. Sorption/desorption of 1,1,1-trichloro-2,2-bis(p-chlorophenyl)ethane(4,4'-DDT) on a sandy loam soil. Environ Monit Assess. 2015;187(2):24. https://doi.org/10.1007/s10661-015-4262-7Erdem Z, Cutright TJ. Sorption/desorption of 1,1,1-trichloro-2,2-bis(p-chlorophenyl)ethane(4,4'-DDT) on a sandy loam soil. Environ Monit Assess. 2015;187(2):24. https://doi.org/10.1007/s10661-015-4262-7Peng S, Kong D, Li L, Zou C, Chen F, Li M, et al. Distribution and sources of DDT and its metabolites in porewater and sediment from a typical tropical bay in the South China Sea. Environ Pollut. 2020;267:115492. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.115492Peng S, Kong D, Li L, Zou C, Chen F, Li M, et al. Distribution and sources of DDT and its metabolites in porewater and sediment from a typical tropical bay in the South China Sea. Environ Pollut. 2020;267:115492. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.115492Искакова АН, Кошелев СН. Поведение дихлорфенилтрихлорэтана (ДДТ) в профиле почв Курганской области. Вестник Курганской ГСХА. 2019;1(29):10–12.ИIskakova AN, Koshelev SN. The behavior of dichlorophenyltrichloroethane (DDT) in the soil profile of the Kurgan region. Vestnik Kurganskoy GSHA = Bulletin of the Kurgan State Agricultural Academy. 2019;1(29):10–12 (In Russ.)Бродский ЕС, Шелепчиков АА, Фешин ДБ, Агапкина ГИ, Артюхова МВ. Содержание и распределение дихлордифенилтрихлорэтана (ДДТ) в почвах Москвы. Вестник Московского университета. Серия 17. Почвоведение. 2016;(1):32–40.Brodsky ES, Shelepchikov AA, Feshin DB, Agapkina GI, Artyukhova MV. Content and distribution of dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT) in soils of Moscow. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 17. Pochvovedenie = Moscow University Soil Science Bulletin. 2016;71(1):27–34 https://doi.org/10.3103/S0147687416010038]Агапкина ГИ, Бродский ЕС, Шелепчиков АА, Фешин ДБ. Приоритетные органические загрязнители в почве дендропарка Ботанического сада МГУ имени М.В. Ломоносова. Сообщение 3. Особенности вертикального распределения хлорорганических пестицидов в профиле урбанозема. Вестник Московского университета. Серия 17. Почвоведение. 2015;(4):49–55.Agapkina GI, Brodsky ES, Shelepchikov AA, Feshin DB. Priority organic pollutants in soil of arboretum of the Botanical Garden of Moscow State University. Report 3. Specific features of vertical distribution pattern of organochlorine pesticide in profile of urbanozem. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 17. Pochvovedenie = Moscow University Soil Science Bulletin. 2015;70(4):180–186 https://doi.org/10.3103/S014768741504002X]Narenderan ST, Meyyanathan SN, Karri VVSR. Experimental design in pesticide extraction methods: a review. Food Chem. 2019;289:384–95. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2019.03.045Narenderan ST, Meyyanathan SN, Karri VVSR. Experimental design in pesticide extraction methods: a review. Food Chem. 2019;289:384–95. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2019.03.045Fang Y, Tian W, Pei F, Li P, Shao X, Fan Y, Hu Q. Simultaneous determination of pesticide residues and antioxidants in blended oil using a liquid-liquid extraction combined with dispersive solid phase extraction method. Food Chem. 2017;229:347–53. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2017.02.094Fang Y, Tian W, Pei F, Li P, Shao X, Fan Y, Hu Q. Simultaneous determination of pesticide residues and antioxidants in blended oil using a liquid-liquid extraction combined with dispersive solid phase extraction method. Food Chem. 2017;229:347–53. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2017.02.094Fernandes VC, Domingues VF, Mateus N, Delerue-Matos C. Multiresidue pesticides analysis in soils using modified QuEChERS with disposable pipette extraction and dispersive solid-phase extraction. J Sep Sci. 2013;36(2):376–82. https://doi.org/10.1002/jssc.201200673Fernandes VC, Domingues VF, Mateus N, Delerue-Matos C. Multiresidue pesticides analysis in soils using modified QuEChERS with disposable pipette extraction and dispersive solid-phase extraction. J Sep Sci. 2013;36(2):376–82. https://doi.org/10.1002/jssc.201200673Abdulra'uf LB, Sirhan AY, Tan GH. Applications of experimental design to the optimization of microextraction sample preparation parameters for the analysis of pesticide residues in fruits and vegetables. J AOAC Int. 2015;98(5):1171–85. https://doi.org/10.5740/jaoacint.SGE3AbdulraufAbdulra'uf LB, Sirhan AY, Tan GH. Applications of experimental design to the optimization of microextraction sample preparation parameters for the analysis of pesticide residues in fruits and vegetables. J AOAC Int. 2015;98(5):1171–85. https://doi.org/10.5740/jaoacint.SGE3AbdulraufYadava N, Yadava R, Goyalb A. Chemistry of terpenoids. Int J Pharm Sci Rev Res. 2014;27(2):272–8.Yadava N, Yadava R, Goyalb A. Chemistry of terpenoids. Int J Pharm Sci Rev Res. 2014;27(2):272–8.Giacinti G, Raynaud C, Capblancq S, Simon V. Matrix-matching as an improvement strategy for the detection of pesticide residues. J Food Sci. 2016;81(5):T1342–50. https://doi.org/10.1111/1750-3841.13296Giacinti G, Raynaud C, Capblancq S, Simon V. Matrix-matching as an improvement strategy for the detection of pesticide residues. J Food Sci. 2016;81(5):T1342–50. https://doi.org/10.1111/1750-3841.13296Giacinti G, Raynaud C, Capblancq S, Simon V. Evaluation and prevention of the negative matrix effect of terpenoids on pesticides in apples quantification by gas chromatography-tandem mass spectrometry. J Chromatogr A. 2017;1483:8–19. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2016.12.056Giacinti G, Raynaud C, Capblancq S, Simon V. Evaluation and prevention of the negative matrix effect of terpenoids on pesticides in apples quantification by gas chromatography-tandem mass spectrometry. J Chromatogr A. 2017;1483:8–19. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2016.12.056

The authors declare that there are no conflicts of interest present.