"МУК 4.1.2228-07. 4.1. Методы контроля. Химические факторы. Хромато-масс-спектрометрическое определение суммы стероидных сапонинов Yucca Schidigera в воде. Методические указания"
(утв. Роспотребнадзором 27.06.2007)

1. Разработаны ФГУН "Научно-исследовательский центр токсикологии и гигиенической регламентации биопрепаратов" (ФГУН НИЦ ТБП ФМБА) и Центром Экотоксикологии.

2. Рекомендованы к утверждению Комиссией по санитарно-гигиеническому нормированию Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (протокол от 29 марта 2007 г. N 1).

3. Утверждены Руководителем Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации Г.Г. Онищенко 27 июня 2007 г.

4. Вводятся в действие с 17 сентября 2007 г.

5. Введены впервые.

Настоящие Методические указания устанавливают методику количественного химического анализа в воде водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения для определения концентрации суммы стероидных сапонинов Yucca Schidigera методом газо-жидкостной хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием в диапазоне от 0,48 до 15 мг/куб. дм. Экстракт растения Yucca Schidigera, содержащий стероидные сапонины, является составной частью (действующим веществом) ряда органических биоразлагаемых продуктов (ОБП), предназначенных экологически благоприятным способом производить эффективную очистку и (или) дезодорацию воздуха, различных типов вод, почвы, твердых бытовых отходов и т.д., исключающую нанесение вреда человеку и окружающей природной среде.

В настоящее время под фирменным наименованием ОБП производится и продается более 10 наименований продуктов, используемых в различных отраслях промышленности, сельскохозяйственном производстве, жилищно-коммунальном комплексе и т.д.

Методические указания предназначены для использования лабораториями центров гигиены и эпидемиологии при осуществлении аналитического контроля химического загрязнения в воде водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения в районах расположения производства и применения стероидных сапонинов Yucca Schidigera производственными лабораториями предприятий, научно-исследовательскими институтами, работающими в области гигиены окружающей среды.

Методические указания разработаны и подготовлены в соответствии с требованиями ГОСТ 17.1.5.05-85 "Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб поверхностных и морских вод, льда и атмосферных осадков", ГОСТ Р 51592-2000 "Вода. Общие требования к отбору проб", ГОСТ Р 8.563-96 "Государственная система обеспечения единства измерений. Методики выполнения измерений", МИ 2335-2003 "Внутренний контроль качества результатов количественного химического анализа", МИ 2336-2002 "Показатели точности, правильности, прецизионности методик количественного химического анализа. Методы оценки".

Методические указания одобрены и рекомендованы к практическому применению на бюро секции по физико-химическим методам исследования объектов окружающей среды Проблемной комиссии "Научные основы экологии человека и гигиены окружающей среды" и бюро Комиссии по государственному санитарно-эпидемиологическому нормированию Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека.

Сапонины Yucca Schidigera представляют собой набор стероидных гликозидов ряда спиростана и фуростана, выделенных из растительного сырья. Растительным сырьем для получения сапонинов служит холодный экстракт различных частей растений, относящихся к виду Yucca Schidigera. Большая часть сапонинов выделена в чистом виде и охарактеризована.

Название по ИЮПАК основных сапонинов Yucca Schidigera:

N 1 3-О-бета-D-глюкопиранозил-(1->2)-[бета-D-ксилопиранозил-(1->3)]-бета-D-глюкопиранозил-5бета(25R)-спиростан-3бета-ол-12-он;

N 2 3-О-бета-D-глюкопиранозил-(1->2)-бета-D-глюкопиранозил-5бета(25S)-спиростан-3бета-ол;

N 3 3-О-бета-D-глюкопиранозил-(1->2)-[бета-D-ксилопиранозил-(1->3)]-бета-D-глюкопиранозил-5бета(25S)-спиростан-3бета-ол;

N 4 3-О-бета-D-глюкопиранозил-(1->2)-[бета-D-глюкопиранозил-(1->3)]-бета-D-глюкопиранозил-5бета(25R)-спиростан-3бета-ол-12-он;

N 5 3-О-бета-D-глюкопиранозил-(1->2)-бета-D-галактопиранозил-5бета(25S)-спиростан-2бета,3бета-диол;

N 6 3-О-бета-D-глюкопиранозил-(1->2)-бета-D-глюкопиранозил-5бета(25R)-фуростан-3бета,22альфа,26-триол 26-О-бета-D-глюкопиранозид;

N 7 3-О-бета-D-глюкопиранозил-(1->2)-[бета-D-ксилопиранозил-(1->3)]-бета-D-глюкопиранозил-5бета(25R)-фуростан-3бета,22альфа,26-триол 26-О-бета-D-глюкопиранозид;

N 8 3-О-бета-D-глюкопиранозил-(1->2)-[бета-D-ксилопиранозил-(1->3)]-бета-D-глюкопиранозил-5бета(25R)-фурост20(22)-ен 3бета,26-диол-12-он26-О-бета-D-глюкопиранозид.

Структурные формулы: (не приводятся).

N 1 R - 3-О-бета-D-глюкопиранозил-(1->2)-[бета-D-ксилопиранозил-(1->3)]-бета-D-глюкопиранозил;

N 4 R - 3-О-бета-D-глюкопиранозил-(1->2)-[бета-D-глюкопиранозил-(1->3)]-бета-D-глюкопиранозил;

Стероидные сапонины представляют собой бесцветные (желтоватые) кристаллические или аморфные вещества с высокой температурой плавления (плавятся с разложением); хорошо растворимы в воде, плохо - в этаноле, лучше - в метаноле, не растворимы в бензоле, хлороформе и диэтиловом эфире.

Экстракт Юкки Шидигера представляет собой жидкость темно-коричневого цвета (поглощение 10%-го раствора при 520 нм - 1,63), pH = 4,0, удельный вес 1,21 - 1,24 г/куб. см, общее количество растворенных веществ - 45 - 48% брикс, содержание сапонинов - 10 - 12.

Агрегатное состояние в воздухе - в виде капельно-жидкого аэрозоля водных растворов при применении.

Концентрат "ОБП-1054" не обладает кумулятивным действием при пероральном применении.

Концентрат "ОБП-1054" не обладает аллергизирующим действием на белых беспородных мышей и морских свинок-альбиносов при накожном и внутрикожном способах применения.

ОДУ для воды водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения - 5,0 мг/куб. дм.

При соблюдении всех регламентированных условий и проведении анализа в точном соответствии с данной методикой значение погрешности (и ее составляющих) результатов измерений при доверительной вероятности P = 0,95 не превышают значений, представленных в таблицах.

Измерение массовой концентрации суммы стероидных сапонинов Yucca Schidigera в воде водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения выполняется методом газо-жидкостной хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием с предварительным кислотным гидролизом водных образцов и экстракцией продуктов гидролиза.

В основе метода количественного определения суммы сапонинов лежит определение продуктов их кислотного гидролиза - агликонов (сапогенинов), гомологов спиростана, представленных тремя основными веществами - сарсасапогенином ((25S)-5бета-спиростан-3бета-ол), глориогенином ((25R)-5бета-спиростан-3бета-ол-12-он) и маркогенином ((25S)-5бета-спиростан-2бета,3бета-диол), с предварительной масс-спектрометрической идентификацией этих и подобных им веществ.

Нижний предел измерения концентрации суммы сапогенинов в хроматографируемом объеме пробы при доверительной вероятности P = 0,95 составляет 9,6 мкг/куб. см.

Определению суммы стероидных сапонинов в воде не мешают использующиеся при производстве органических биоразлагаемых продуктов вспомогательные вещества.

При выполнении измерений применяют следующие средства измерений, вспомогательные устройства, материалы, реактивы.

Допускается применение других средств измерения и вспомогательных устройств, метрологические и технические характеристики которых не ниже вышеуказанных.

6.1. При выполнении анализов необходимо соблюдать требования техники безопасности при работе с химическими реактивами ГОСТ 12.4.021-76.

6.2. При работе с электроустановками необходимо соблюдать правила электробезопасности по ГОСТ 12.1.019-79 и требования, изложенные в технической документации на использование приборов.

6.3. Организация обучения по безопасности труда осуществляется по ГОСТ 12.1.004-91.

6.4. Помещение должно соответствовать требованиям пожарной безопасности по ГОСТ 12.0.004-91 и иметь средства пожаротушения по ГОСТ 12.4.009-90.

К выполнению измерений и обработке результатов допускают лиц, имеющих высшее инженерное, химическое или среднее специальное образование, владеющих методом хромато-масс-спектрометрии, знающих принцип действия, конструкцию и правила эксплуатации используемого оборудования.

К выполнению работ по отбору проб и пробоподготовке допускают лиц, имеющих квалификацию техника-химика, обученных методике подготовки проб для выполнения последующего хромато-масс-спектрометрического анализа.

При выполнении измерений в лаборатории должны быть соблюдены следующие условия:

Перед проведением измерений проводят следующие работы: подготовка лабораторной посуды, проверка работоспособности хромато-масс-спектрометра, приготовление растворов (стандартного образца и градуировочных), установление градуировочной характеристики, отбор проб.

При выполнении измерений необходимо использовать чистую химическую посуду. Посуду обезжиривают ацетоном, после чего ее многократно ополаскивают дистиллированной водой и высушивают в сушильном шкафу при 120 °С.

9.1.1. Подготовку пробоотборной системы для экологических исследований ПЭ 1420 и устройства мембранной фильтрации УМФ-01 проводят в соответствии с инструкциями по эксплуатации этих вспомогательных устройств.

Подготовку хромато-масс-спектрометра и системы обработки данных проводят в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора.

9.3.1. Приготовление основного раствора стандартного образца диосгенина от компании "Fluka" с массовой концентрацией 594,0 мкг/куб. см.

Навеску диосгенина 59,4 мг, взятую на аналитических весах с точностью до второго десятичного знака, переносят в мерную колбу с притертой пробкой вместимостью 100 куб. см. Навеску растворяют в хлористом метилене, доводя объем раствора до метки. Раствор хранят в колбе не более 7-ми суток в холодильнике при +4 °С.

Абсолютная погрешность концентрации раствора стандартного образца по процедуре приготовления не превышает 0,6 мкг/куб. см (см. Приложение, п. 1).

9.3.2. Приготовление градуировочных растворов.

Градуировочные растворы с массовой концентрацией в диапазоне 5,94 - 237,6 мкг/куб. см готовят разведением основного раствора стандартного образца диосгенина с концентрацией 594,0 мкг/куб. см хлористым метиленом в 100, 40, 20, 10, 5 и 2,5 раза в мерных колбах на 25 куб. см с использованием пипетки-степпера 10 - 5000 мкл "TermoLabsystems" - "Ленпипет" и мерного цилиндра объемом 10 куб. см (см. табл. 3).

Градуировочные растворы могут храниться в течение 2-х суток при комнатной температуре в аналитических колбах с притертой пробкой.

9.4.1. Градуировочную характеристику, выражающую зависимость площади пика диосгенина на хроматограмме стандартного раствора (в условных единицах) от его концентрации (мкг/куб. см), строят с использованием градуировочных растворов, приготовленных в соответствии с табл. 3.

Для установления градуировочной характеристики отбирают микрошприцем установленное количество каждого из градуировочных растворов, приготовленных по п. 9.3.2, и вводят в инжекторное устройство хромато-масс-спектрометра.

9.4.2. Условия хроматографирования градуировочных смесей и анализируемых проб следующие:

На хроматограмме стандартного раствора диосгенина присутствует пик N 1 (см. Прилож., п. 3). Идентификацию пиков при построении градуировочной характеристики проводят по их временам удержания и регистрации масс-спектра в положительных ионах в диапазоне 30 - 600 m/z.

Для установления градуировочной характеристики каждый раствор хроматографируется не менее 5 раз. Градуировочный график в этом случае строится с учетом усредненных значений сумм площадей пика N 1.

9.4.3. Контроль стабильности градуировочной характеристики осуществляют еженедельно, а также при использовании новых реактивов и растворов. Критерий стабильности градуировочной характеристики приведен в Приложении, п. 2.

9.5.1. Отбор проб воды для выполнения последующего хромато-масс-спектрометрического анализа проводят в соответствии с ГОСТ 17.1.5.05-85 и ГОСТ Р 51592-2000 с помощью устройства ПЭ 1420. Непосредственно после этого образцы воды отфильтровывают с помощью устройства УМФ-01 через мембранные фильтры МФАС-М-1 с размером пор 0,45 мкм (входят в комплект устройства УМФ-01). Фильтрат помещают в мерную колбу и доводят его объем до 100 куб. см.

9.5.2. При маркировке проб указывают:

номер пробы;

наименование и местонахождение водоема;

место отбора пробы (глубина, расстояние от берега);

время отбора пробы;

температура воды в день отбора пробы и за последние 10 дней, сила и направление ветра;

должность и Ф.И.О. лица, производившего отбор проб.

Срок хранения отфильтрованных проб - не более 3 суток.

Отфильтрованные пробы хранят в защищенном от света месте при 4 +/- 1 °С.

9.5.3. Для определения суммы стероидных сапонинов Yucca Schidigera на уровне 0,5 ПДК (2,5 мг/куб. дм) достаточно отобрать пробу воды объемом 8,0 куб. см.

10.1. Пробу из мерной колбы на 100 куб. см (п. 9.5.1) количественно переносят в коническую колбу КН-1-250-29/32 объемом 250 куб. см с обратным холодильником.

Затем добавляют в коническую колбу КН-1-100-29/32 с обратным холодильником 10 куб. см соляной кислоты и помещают на электроплитку с закрытой спиралью. Смесь в колбе кипятят с обратным холодильником 4 часа. Затем охлаждают до комнатной температуры и количественно переносят в делительную воронку. Добавляют в воронку 14 куб. см хлористого метилена и энергично встряхивают. После расслоения жидкости в воронке нижний органический слой сливают в грушевидную колбу ГР-100-14/23, и повторяют процедуру экстракции еще дважды, объединяя порции хлористого метилена в колбе ГР-100-14/23. Добавляют в колбу 2 г безводного сульфата натрия для осушения экстракта, закрывают колбу пришлифованной пробкой и помещают колбу в темное место на 1 ч. Переливают содержимое колбы в новую колбу ГР-100-14/23, осадок сульфата натрия должен остаться в первой колбе. Осадок в первой колбе обмывают два раза 5-ю куб. см хлористого метилена и объединяют эти фракции с основным экстрактом во второй колбе. Подсоединяют вторую колбу к ротационному испарителю ИР-1М2. Упаривают хлористый метилен до объема 2 - 4 куб. см. Переносят остатки хлористого метилена в мерный цилиндр на 10 куб. см и доводят объем раствора до 5 куб. см хлористым метиленом. Содержимое цилиндра быстро переносят для хранения во флаконы вместимостью 7 куб. см из темного стекла с герметично закрывающимися крышками, снабженными силиконовыми уплотнителями с тефлоновыми прокладками. Флаконы маркируют, отмечая на каждом флаконе "номер пробы" п. 9.5.2, и передают в лабораторию для хромато-масс-спектрометрического анализа. Срок хранения проб - не более 7 суток при 4 +/- 1 °С.

Хромато-масс-спектрометрический анализ проб проводят в условиях, соответствующих п. 9.4.2.

10.2. На хроматограмме экстракта гидролизата "ОБП-1054" (см. Прилож., п. 4) в районе 15 - 18 мин. присутствуют 9 пиков стероидных сапогенинов со временами удерживания 15,37; 15,47; 15,60; 16,74; 16,86; 17,09; 17,16; 17,35 (двойной) и 17,62 мин. По библиотеке спектров идентифицированы основные компоненты гидролизата: сарсасапогенин - 17,35 мин., глориогенин - 17,16 мин. и маркогенин - 17,62 мин.

Для оценки общего количества сапогенинов в минерализате вычисляется сумма площадей всех 9-ти пиков. По градуировочной характеристике, п. 9.4, находят общее количество сапогенинов.

10.3. Для перехода от содержания сапогенинов в минерализате к сумме сапонинов в растворе, полученном в п. 10.1, применяется пересчетный коэффициент - K, учитывающий молекулярные массы сапогенинов и сапонинов Yucca Schidigera и массовое соотношение отдельных сапонинов в "ОБП-1054" (см. Прилож., п. 5).

С учетом данных, приведенных в таблице в п. 2.1, K принимает значение 1,99.

В случае, если содержание суммы сапонинов Yucca Schidigera в воде водоемов ниже нижней (выше верхней) границы диапазона измерений, отчет представляют в форме: "массовая концентрация суммы сапонинов Yucca Schidigera в воде водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения ниже 0,48 мг/куб. м (выше 15 мг/куб. дм)".

Периодичность контроля стабильности результатов выполненных измерений регламентируется в Руководстве по качеству лаборатории.

Контроль стабильности результатов измерений в лаборатории при реализации методики осуществляют по ГОСТ Р ИСО 5725-6, используя метод контроля стабильности среднеквадратичного (стандартного) отклонения повторяемости по п. 6.2.2 ГОСТ Р ИСО 5725-6 и показателя правильности по п. 6.2.4 ГОСТ Р ИСО 5725-6. Проверку стабильности осуществляют с применением контрольных карт Шухарта.

Рекомендуется устанавливать контрольный период так, чтобы количество результатов контрольных измерений было от 20 до 30.

При неудовлетворительных результатах контроля, например превышении предела действия или регулярном превышении предела предупреждения, выясняют причины этих отклонений, в том числе проводят смену реактивов, проверяют работу оператора.

Для проведения серии анализов из 5 проб воды с учетом дублирования каждой пробы согласно п. 11.2, при условии отсутствия этапа хранения проб и при технической возможности проведения параллельной (п. 10.1) пробоподготовки 10-ти проб, требуется 12 часов.

1. Абсолютная погрешность приготовления раствора стандартного образца рассчитывается по формуле:

В случае невыполнения данного условия градуировочная характеристика строится заново.

3. Хроматограмма стандартного образца диосгенина (график не приводится).

4. Хроматограмма экстракта гидролизата образца водного раствора "ОБП-1054" (график не приводится).

5.

В числителе находится средняя молекулярная масса сапонинов, в знаменателе - средняя молекулярная масса агликонов с учетом нормировки по содержанию сапонинов в "ОБП-1054".