Сравнительная характеристика различных вариантов электрофоретического определения моно- и дисахаридов с применением дериватизации

The following variants of electrophoretic determination of sugars with prior derivatization are considered in the article: reductive amination using p-aminobenzoic acid ethyl ester (ABEE) and condensation with 1-phenyl-3-methyl-5-pyrazolone (PMP). Derivatization products were separated using capillary electrophoresis in both zone and micellar modes, and comparative estimate characteristics were obtained. The best efficiency (ca. 650 thousand theoretical plates), selectivity (2.1–2.4), and LOD (0.8–2.9 μg/mL) was observed for the separation of reductive amination products using micellar electrokinetic chromatography (MEKC). Optimization of derivatization conditions was performed for the reductive amination using the central composite experiment design. Additionally, LOD was lowered by the sample intracapillary concentration in sweeping mode, and sample enhancement factors (SEF) of 13–19 were achieved. A proof-of-concept possibility of the intracapillary reductive amination ensuring electrophoretic mobility of the derivatization reagent using detergent micelles as carrying agents was demonstrated. Both derivatization methods were applied for the analysis of baby food.Keywords: capillary electrophoresis, carbohydrates, derivatization, reductive amination, intracapillary preconcentration.В работе рассмотрены следующие варианты электрофоретического определения сахаров с предварительной дериватизацией: восстановительное аминирование этиловым эфиром п-аминобензойной кислоты (ЭАБ) и конденсация с 1-фенил-3-метил-5-пиразолоном (ФМП). Разделение производных проводили как в мицеллярном, так и в зонном режимах (КЗЭ) капиллярного электрофореза (КЭ) с получением сравнительных оценочных характеристик. Лучшие значения эффективности (~ 650 тыс. теоретических тарелок), факторов разрешения (2.1 – 2.4) и пределов обнаружения (ПО) (0.8 – 2.9 мкг/мл) обнаружены для восстановительного аминирования с последующим определением в условиях мицеллярной электрокинетической хроматографии (МЭКХ). Условия дериватизации восстановительным аминированием оптимизированы с использованием центрального композитного дизайна эксперимента. Выявлены дополнительные резервы снижения ПО за счет внутрикапиллярного концентрирования в режиме свипинга (факторы концентрирования 13 – 19). Показана принципиальная возможность внутрикапиллярного восстановительного аминирования с обеспечением электрофоретической подвижности реагента дериватизации за счет введения в раствор мицелл поверхностно-активных веществ (ПАВ). Оба подхода с применением дериватизации апробированы на образцах детского питания.Ключевые слова: капиллярный электрофорез, углеводы, дериватизация, восстановительное аминирование, внутрикапиллярное концентрирование

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ КИСЛОТ, УГЛЕВОДОВ И ПОДСЛАСТИТЕЛЕЙ В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ И БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ДОБАВКАХ МЕТОДОМ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОЙ ЖИДКОСТНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ

The content of organic acids and carbohydrates in samples of wine, juice, dairy products, dietary supplements was revealed by reverse-phase high performance liquid chromatography (HPLC). Organic acids (oxalic acid, tartaric acid, formic acid, malic acid, lactic acid, acetic acid, citric acid, succinic acid, fumaric acid, propionic acid) was determined by using spectrophotometric detection, carbohydrates (glucose, lactose, maltose, mannose, sucrose, fructose) and sweeteners (xylitol, sorbitol) - with refractometric detection. The limits of detection of organic acids in liquid samples were 0.05-2.8 mg / l, in solid 0.7-3.1%. The detection limits for carbohydrates and sweeteners in liquid samples were 0.1-0.6 g/ l, in solid samples of 0.1-0.6 %. Samples or their solutions were purified from interfering organic impurities on solid phase extraction cartridges (SPE) C18, then were analyzed by HPLC.Key words: RP HPLC, spectrophotometric detection, refractometric detection, organic acids, carbohydrates and sweeteners, food, solid-phase extraction(Russian)DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2013.17.2.011A.M. Zaharova*, L.A. Kartsova**, I.L. Greenstein**Company "Analyte", St. Petersburg, Russian Federation**St. Petersburg State University, St. Petersburg, Russian FederationМетодом обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии (ОФ ВЭЖХ) выявлено содержание органических кислот и углеводов в пробах  вина, сока, молочных продуктов, биологически активных добавках. Органические кислоты (щавелевая, винная, муравьиная, яблочная, молочная, уксусная, лимонная, янтарная, фумаровая, пропионовая) определяли с использованием спектрофотометрического детектирования; углеводы (глюкоза, лактоза, мальтоза, манноза, сахароза, фруктоза) и подсластители (ксилитол, сорбитол) - с рефрактометрическим детектированием. Пределы обнаружения органических кислот в жидких пробах составили 0.05-2.8 мг/л; в твёрдых - 4.10-5-2.10-3 % мас. Пределы обнаружения углеводов и подсластителей в жидких пробах - 0.1-0.6 г/л, в твердых - 0.1-0.6 % мас. Анализируемые пробы или их растворы  очищали от мешающих органических примесей на картриджах  для твердофазной экстракции (ТФЭ).Ключевые слова:ОФ ВЭЖХ, спектрофотометрическое детектирование, рефрактометрическое детектирование, органические кислоты, углеводы и подсластители, пищевые продукты, твердофазная экстракция.DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2013.17.2.01

ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОЕ И ХРОМАТО-МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОТИВОТУБЕРКУЛЕЗНЫХ ПРЕПАРАТОВ ОСНОВНОГО РЯДА В ПЛАЗМЕ КРОВИ

In the current study the possibility of the simultaneous determination of anti-tuberculosis (anti-TB) drugs (isoniazid, pyrazinamide, ethambutol and rifampicin) using the reversed-phase HPLC (RP-HPLC) and ion-pair chromatography was investigated. A selective and highly sensitive liquid chromatography/tandem mass spectrometry method for the simultaneous determination of four anti-TB drugs (isoniazid, pyrazinamide, ethambutol and rifampicin) in the human plasma was developed. The detection was carried out using the multiple reaction-monitoring (MRM) modes with positive polarity. The fragmentation conditions for each drug were optimized, and the conditions for the blood plasma preparation for HPLC/MS analysis, including the protein precipitation with ACN with a ratio of 3:1 (by volume), were chosen. The matrix effects on the separation and ionization of anti-TB drugs were estimated by the post-extraction additives method. It was shown that the 10-fold dilution of plasma extracts was sufficient to decrease the influence of the sample matrix. The stability of anti-TB drugs during the analysis (in autosampler at 1 and 12 hours) and at storage conditions (3 cycles of freeze-thaw) was studied. The method for increasing the stability of rifampicin using ascorbic acid (1 mg/ml) as antioxidant was provided. The LOD with UV detection were 2 – 20 µg/ml, in SIM-mode – 2 – 15 ng/ml and in MRM-mode – 0.5 – 10 ng/ml respectively. The possibility of the determination of four anti-TB drugs in real plasma samples of patients with tuberculosis undergoing drug therapy in optimized conditions HPLC/MC was shown.Key words: anti-tuberculosis drugs, RP HPLC, LC/MS/MS, matrix effect(Russian)DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2016.20.2.007 E.A. Bessonova, L.A. Kartsova, S.A. Soloveva Saint-Petersburg State University, 7/9 Universitetskaya nab., St. Petersburg, 199034, Russian FederationВ работе выявлены возможности одновременного определения четырех противотуберкулезных препаратов (ПТП)  (этамбутол, пиразинамид, изониазид, рифампицин) методами обращённо-фазовой ВЭЖХ (ОФ ВЭЖХ) и ион-парной хроматографии.  Предложен вариант одновременного определения этих ПТП в плазме крови человека методом ОФ ВЭЖХ с тандемным масс-спектрометрическим детектированием с электроспрей ионизацией. Детектирование осуществляли в режиме положительной ионизации путём мониторинга множественных реакций (MRM). Оптимизированы условия фрагментации для каждого лекарственного вещества. Найдены условия подготовки плазмы крови к ВЭЖХ/МС анализу, включающие осаждение белков плазмы крови ацетонитрилом. Значения степеней извлечения ПТП составили 85-90 %. Проведена оценка влияния матрицы пробы на разделение и ионизацию ПТП методом пост-экстракционной добавки. Показано, что разбавление экстракта плазмы крови в 10 раз достаточно для требуемого снижения матричного эффекта.  Изучена стабильность ПТП в процессе анализа (автосамплер 1 и 12 ч.) и в условиях хранения (3 цикла заморозка-разморозка). Предложен способ увеличения стабильности рифампицина с добавлением в качестве антиоксиданта аскорбиновой кислоты (1 мг/мл). Пределы обнаружения с УФ детектированием составили от 2 до 20 мкг/мл, с МС детектированием в SIM–режиме от 2 до 15 нг/мл и в MRM–режиме от 0.5 до 10 нг/мл. В оптимизированных условиях показана возможность обнаружения и количественного определения всех четырех ПТП в плазме крови больного туберкулезом с проводимой лекарственной терапией. Ключевые слова: противотуберкулёзные препараты, ОФ ВЭЖХ, масс-спектрометрическое детектирование, матричный эффект, стабильность рифампицинаDOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2016.20.2.00

ГАЗОХРОМАТОГРАФИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ АСКАРИДОЛА – ПРОДУКТА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СИНГЛЕТНОГО КИСЛОРОДА С α-ТЕРПИНЕНОМ

The reaction product of singlet oxygen with α-terpinene, ascaridole, can be used in an indirect gas chromatographic determination of the singlet oxygen mass concentration in the air. However, ascaridole is a thermally unstable compound, which can isomerize due to high temperature exposure during the analysis.Thermal decomposition products of ascaridole were identified by gas chromatography-mass spectrometry: isoascaridole, 1,2-ethoxy-p-menthane-3-one and 3,4-ethoxy-p-menthane-2-one. The discrepancy between obtained mass spectrum of ascaridole and mass spectra shown in NIST databases was found. The dependence of ascaridole signal intensity from temperature of injector and detector and from column conditioning was established. These conditions were investigated and optimized.Key words: ascaridole, singlet oxygen, gas chromatography, gas chromatography-mass spectrometry(Russian)DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2013.17.4.009A.S. Ovechkin1,2, M.D. Reyngeverts2, L.A. Kartsova11St. Petersburg State University, Petergof, St. Petersburg, Russian Federation2FSUE «RSC «Applied Chemistry», St. Petersburg, Russian FederationПродукт взаимодействия синглетного кислорода с α-терпиненом, аскаридол, может быть использован при косвенном газохроматографическом определении массовой концентрации синглетного кислорода в воздухе. Однако аскаридол – термически нестабильное соединение, способное изомеризоваться под действием температуры в ходе анализа.Методом хромато-масс-спектрометрии идентифицированы продукты термического разложения аскаридола: изоаскаридол, 1,2-этокси-п-ментан-3-он и 3,4-этокси-п-ментан-2-он. Установлено несоответствие масс-спектра аскаридола, полученного в настоящей работе, масс-спектрам, приведенным в базах данных NIST. Исследованы и оптимизированы условия газохроматографического определения аскаридола: температуры испарителя и детектора, необходимость кондиционирования хроматографической колонки и параметры его проведения.Ключевые слова:аскаридол, синглетный кислород, газовая хроматография, хромато-масс-спектрометрияDOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2013.17.4.00

Пробоподготовка чернил синих шариковых ручек для определения состава красящих компонентов методом ОФ ВЭЖХ

The paper presents various theoretical and practical aspects of sample preparation of blue ballpoint pen ink applied on paper for subsequent quantitative analysis using reverse-phase high-performance liquid chromatography (RP HPLC). Estimation of analytical characteristics of a variant of cutting out a paper fragment containing applied ink for reproducibility of analysis results is discussed; composition of the extraction system and extraction conditions were evaluated. Qualitative and quantitative characterization of the extracts was performed by RP HPLC with the diode array detection. Using a scalpel as a tool for cutting out sample fragments and an acidified mixture of solvents as an extractant with performing extraction in an ultrasonic bath at the room temperature for 2 minutes is recommended. It was shown that the influence of different degree of pressure on a ballpoint pen when applying ink to the paper can be minimized by using normalized peak areas of individual dyes. The proposed sample preparation conditions were tested when studying the processes of changes in the composition of applied ink during artificial aging under the influence of constant ultraviolet (UV) irradiation.Keywords: liquid-liquid extraction, sample preparation, ink analysis, triarylmethane dyes, forensic scienceВ работе представлены различные теоретические и практические аспекты пробоподготовки нанесенных на бумагу чернил синих шариковых ручек для последующего количественного анализа методом обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии (ОФ ВЭЖХ). Обсуждаются оценочные аналитические характеристики варианта такого способа, как вырезание бумажного фрагмента, содержащего нанесенные чернила, на повторяемость результатов анализа; осуществлен поиск состава экстрагирующей системы и условий экстракции. Качественную и количественную характеризацию экстрактов проводили методом ОФ ВЭЖХ с диодно-матричным детектированием. Рекомендовано использование скальпеля в качестве инструмента вырезания бумажных фрагментов с нанесенным образцом, в качестве экстрагента — подкисленной смеси растворителей, а также проведение экстракции в УЗ ванне при комнатной температуре в течении 2 мин. Показано, что влияние различной степени нажима на шариковую ручку при нанесении чернил на бумагу можно нивелировать использованием нормированных площадей пиков индивидуальных красителей. Предложенные условия пробоподготовки апробированы при изучении процессов изменения состава нанесенных чернил в процессе искусственного старения под воздействием постоянного ультрафиолетового (УФ) облучения.Ключевые слова: жидкостная экстракция, пробоподготовка, анализ чернил, триарилметановые красители, криминалистик

ПРИМЕНЕНИЕ ВЫСОКООСНОВНОГО НАНОИОНИТА В КАПИЛЛЯРНОМ ЭЛЕКТРОФОРЕЗЕ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ И КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ АНИОНОВ

In this study, the possibilities of using the highly basic nano-sized anionite based on the anionite AB-17 as a modifier of the background electrolyte (BGE) in the capillary electrophoresis (CE) for the separation of inorganic anions was investigated. The influence of the concentration of nano-sized anionite in BGE on the velocity and direction of EOF as well as on the efficiency (N, t.p./m) and peaks resolution (R) of inorganic anions was determined. It was established that the addition of the highly basic nano-sized anionite to the BGE (with the concentration of functional groups of nano-sized anionite more than 0.1 mM) leads to the reversal of the EOF. This indicates the dynamic modification of the silica capillary walls by the particles of nano-sized anionites and leads to the better efficiency (up to 1 200* 103 t.p./m) and increased resolution of inorganic anions compared to BGE containing conventional cationic surfactant – CTAB.  Various on-line concentration technics were applied to decrease the LOD of analytes. The LOD of inorganic anions with UV detection and nano-sized anionite as a modifier of BGE were 8-30 ng/ml in case of field amplified sample stacking and 1pg/ml – 7μg/ml for the electro stacking respectively. Thus, the new method of simultaneous electrophoretic determination of 8 inorganic anions was developed and realized for the quantitative analysis of inorganic anions in urine.Key words: capillary electrophoresis, inorganic anions, strong basic nano-sized anionite, on-lineconcentration(Russian)DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2017.21.1.004Dzema D.V., Kartsova L.A., Polikarpova D.A.Saint-Petersburg State University, Institute of Chemistry7/9 Universitetskaya nab., St. Petersburg, 199034, Russian Federatin Работа посвящена выявлению возможностей наноанионита  на основе высокоосновного анионита АВ-17 в качестве модификатора фонового электролита в капиллярном электрофорезе (КЭ) для эффективного и селективного разделения  неорганических анионов. Выявлено влияние концентрации наноионита в составе фонового электролита на величину и знак электроосмотического потока (ЭОП), а также эффективность и факторы разрешения  при электрофоретическом разделении неорганических анионов. Впервые установлено, что добавка высокоосновного наноанионита в фоновый электролит  в концентрации, превышающей 0.1 мМ по функциональным группам, приводит к обращению электроосмотического потока. Это свидетельствует о динамической модификации стенок кварцевого капилляра и приводит к росту эффективности  и селективности разделения неорганических анионов по сравнению с результатами, получаемыми с традиционным катионным детергентом цетилтриметиламмоний бромидом (ЦТАБ). Предложен вариант  одновременного электрофоретического разделения восьми неорганических анионов с использованием высокоосновного анионита. Выявлены возможности различных вариантов внутрикапиллярного концентрирования: стэкинга с усилением поля и электростэкинга. Разработанный вариант реализован при электрофоретическом определении неорганических анионов в моче.Ключевые слова: капиллярный электрофорез, неорганические анионы, наноанионит, on-lineконцентрированиеDOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2017.21.1.00

ФОРМИРОВАНИЕ ДВУХСЛОЙНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ НАНОРАЗМЕРНЫХ ИОНИТОВ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ БИОГЕННЫХ АМИНОВ И АМИНОКИСЛОТ МЕТОДОМ КАПИЛЛЯРНОЙ ЭЛЕКТРОХРОМАТОГРАФИИ

Nanoparticles are widely used in capillary electrophoresis as stationary phases adsorbed on the internal capillary walls for the separation and concentration of analytes in capillary electrochromatography.  The fastest and simplest approach for the formation of coatings is a physical adsorption of nanoparticles. Nevertheless, the formed coatings frequently possess low stability. The layer-by-layer approach for the formation of stabile and dense coating of internal capillary walls based on negatively charged nanosized cation-exchanger was proposed. The method included the sequential alteration of appositively charged layers of nanosized ion-exchangers. The proposed “anion-exchanger – cation-exchanger” bilayer coating possesses high stability in wide pH range (2-10) and provides up to 120 analyses without the need of re-coating. The coating was applied for the separation and on-line concentration of catecholamines and amino acids in capillary electrochromatography mode.   High efficiencies were achieved (N = 450-720 th. t.p./m  and N = 400-520 th. t.p./m  for cathecholamies and amino acids, respectively), while the analysis time was significantly decreased.  It was established, that high concentration of negatively charged functional groups on the capillary surface led to the increase of stacking efficiency factors due to the interactions between analytes and functional groups of the modifier on the capillary walls.  It contributed to the 2-4 times reduced detection limits (LODs) of analytes compared to the mono-layer coatings (LODs of catecholamines = 3-4 ng/mL, LODs of amino acids = 40-100 ng/mL).Keywords: nano-sized anion-exchanger, nano-sized cation-exchanger, bilayer coatings, capillary electrochromatography, biogenic amines, amino acids, on-line concentration DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2021.25.3.004 Makeeva D.V., Polikarpova D.A., Kartsova L.A. Saint-Petersburg State University, Institute of ChemistryНаночастицы активно используются в капиллярном электрофорезе в качестве стационарных фаз, адсорбированных на поверхности кварцевого капилляра, в целях улучшения электрофоретического разделения аналитов в режиме капиллярной электрохроматографии. Формирование покрытий за счет физической адсорбции полимерных наночастиц – наиболее быстрый и простой в исполнении метод. Однако полученные покрытия зачастую характеризуются низкой стабильностью. В работе предложен подход к формированию плотного и стабильного покрытия стенок кварцевого капилляра с внешним отрицательно-заряженным слоем нанокатионита, заключающийся в последовательном нанесении за счет физической адсорбции противоположно-заряженных слоев нанормазмерных ионообменников. Сформировано двухслойное покрытие «наноанионит-нанокатионит», отличающееся высокой стабильностью в диапазоне рН от 2 до 10, и позволяющее проводить до 120 циклов анализа без обновления покрытия. Полученные снимки внутренней поверхности капилляров на сканирующем электронном микроскопе позволили провести сравнение плотности и равномерности одно- и двухслойных покрытий на основе наноионитов. Аналитические возможности двухслойного покрытия продемонстрированы при анализе смесей биогенных аминов и аминокислот в режиме капиллярной электрохроматографии. Достигнуты высокие значения эффективности (N = 450-720 тыс т.т./м и N = 400-520 тыс т.т./м для катехоламинов и аминокислот, соответственно). Высокая концентрация отрицательно заряженных ионогенных групп на поверхности капилляра способствует увеличению степеней концентрирования, достигаемых в результате электростэкинга, поскольку к общему механизму концентрирования добавляется взаимодействие аналита с функциональными центрами поверхности капилляра. Это позволило снизить пределы обнаружения аналитов в 2-4 раза по сравнению с однослойным НИК-покрытием (3-4 нг/мл в случае катехоламинов и 40-100 нг/мл для аминокислот).Ключевые слова: наноанионит, нанокатионит, двухслойные покрытия, капиллярная электрохроматография, биогенные амины, аминокислоты, концентрированиеDOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2021.25.3.00