Натуральные глубокие эутектические растворители как устойчивая альтернатива для экстракции мультиклассовых пестицидов в анализе безопасности пищевых продуктов

Почему это важно для вашей тарелки

Многие фрукты, овощи и зерно тестируют на остатки пестицидов до поступления в супермаркет. В настоящее время эти тесты часто используют большие объемы агрессивных, токсичных растворителей, которые вредят как лабораторным работникам, так и окружающей среде. В этом исследовании рассматривается новый, вдохновленный растениями тип жидкости — натуральные глубокие эутектические растворители (NADES) — как более чистый способ извлечения пестицидов из продуктов, например апельсинов, шпината и пшеницы, чтобы их можно было точно и безопасно измерить.

Новый тип «зеленой» жидкости

NADES — это смеси распространенных природных веществ, таких как растительные кислоты, сахара и мелкие спирты. При сочетании в правильных соотношениях эти твердые компоненты образуют стабильную жидкость при комнатной температуре. Поскольку они состоят из простых, биоразлагаемых компонентов и неиспаряются, они гораздо более щадящие по сравнению с традиционными нефтепроизводными растворителями, такими как ацетонитрил, который может поражать нервную систему и создавать опасные отходы. Авторы поставили вопрос, могут ли эти природные смеси заменить стандартные растворители в одной из самых сложных задач в пищевых лабораториях: извлечении сотен разных пестицидов — от очень гидрофильных до очень липофильных — из реальных образцов пищи.

Испытание новых растворителей на реальных продуктах

Для проверки команда выбрала три повседневных продукта, представляющих разные типы продовольствия: сочные кислые апельсины; листовой, богатый водой шпинат; и сухую крахмалистую пшеницу. Сначала они отобрали одиннадцать пестицидов, охватывающих широкий спектр химических свойств, а затем расширили набор до полного списка из 313 пестицидов, обычно проверяемых в рамках рутинного мониторинга. В качестве экстрагентов в простом твердое–жидкое смешивании опробовали пять различных рецептур NADES, как гидрофильных, так и гидрофобных. Ученые измеряли, сколько каждого пестицида можно извлечь и насколько чисто его можно определить с помощью высокоточной установки жидкостной хроматографии с тандемной масс-спектрометрией.

Поиск лучшего рецепта и настройка процесса

Среди протестированных смесей наилучшие результаты в целом дала комбинация тимола и ментола в равных частях. Этот гидрофобный (водоотталкивающий) NADES захватывал как относительно полярные, так и очень липофильные пестициды и обеспечивал четкие, правильной формы пики в приборе. Исследователи затем донастраивали условия экстракции: сколько NADES использовать, сколько воды добавлять к продукту, кислотность (pH) образца и время встряхивания. Слегка щелочные условия помогали восстанавливать трудные для экстракции пестициды, такие как пропамокарб, и некоторые крупные масляные соединения. При использовании всего 2 миллилитров тимол–ментолового растворителя и около 10 минут смешивания метод обеспечивал хорошие выходы для тестовых пестицидов во всех трех продуктах.

Оценка эффективности и экологического следа

После оптимизации метод на основе NADES проверили в реальных условиях: извлекали и измеряли 313 пестицидов в апельсинах, шпинате и пшенице. Для большинства соединений выхода попадали в принятые диапазоны, а воспроизводимость измерений была высокой, что означает, что метод достаточно надежен для регуляторной работы. Команда также оценивала влияние матрицы (пищи плюс растворитель) на показания и корректировала эти эффекты с помощью матрично-сопоставленной калибровки. Чтобы судить об экологичности и повседневной практичности, они применили устоявшиеся оценочные инструменты (AGREEprep для «зелености» и BAGI для удобства метода). Метод тимол–ментол показал более высокие показатели устойчивости по сравнению с широко используемым протоколом QuEChERS, даже в его миниатюризированной версии, при этом оставаясь простым и быстрым для рутинного лабораторного использования.

Что это значит для более безопасного и экологичного тестирования пищи

Проще говоря, исследование показывает, что растворитель, состоящий из двух знакомых растительных ингредиентов — тимола и ментола — может заменить значительную часть токсичных химикатов, обычно используемых для проверки пищи на пестициды. Метод извлекает сотни различных пестицидов из обычных продуктов с хорошей точностью, сохраняет стабильность специального зеленого растворителя в течение всего процесса и сокращает количество опасных отходов. При более широком внедрении экстракция на основе NADES могла бы помочь лабораториям по анализу пищевых продуктов защищать как здоровье потребителей, так и окружающую среду, приблизив мониторинг пестицидов к подлинно «зеленой» химии без ущерба безопасности или надежности.

Цитирование: Carbonell-Rozas, L., Aloisi, I., Garrido Frenich, A. et al. Natural deep eutectic solvents as a sustainable alternative for multi-class pesticide extraction in food safety analysis. npj Sci Food 10, 67 (2026). https://doi.org/10.1038/s41538-026-00717-7

Ключевые слова: остатки пестицидов, зеленые растворители, безопасность пищевых продуктов, натуральные глубокие эутектические растворители, анализ LC-MS