Химико-токсикологический анализ

  В качестве частного метода изолирования барбитуратов из крови существует метод, основанный на обработке крови водой, подщелоченной едким натром, осаждении белков вольфраматом натрия и последующей экстракции (после отделения белков) эфиром из кислых растворов. Подкисление производится серной кислотой. 

2.4.3. ХИМИКО-ТОКСИКОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ НА ПЕСТИЦИДЫ

  Изолирование  пестицидов из биологических материалов наиболее часто осуществляется экстракцией различными органическими растворителями: пентан, н-гексан, гептан, петролейный эфир, эфир, хлороформ, четыреххлористый углерод и др. Единого универсального метода изолирования пестицидов для различных объектов, так же как и общей схемы очистки полученных экстрактов, в настоящее время не существует.

  Предложены  общие схемы изолирования и очистки  хлорорганических пестицидов при исследовании пищевых продуктов и при определении фосфорорганических пестицидов в биологических объектах, но они не получили широкого применения в химико-токсикологическом анализе.

  Практически рекомендуются методы изолирования пестицидов для каждого объекта исследования (воздух, пищевые продукты растительного происхождения, почва, кровь, моча, мясо, сливочное масло и т. д. и т. п.) и пестицида.

  Методы  очистки пестицидов, выделенных из биологических  объектов, также чрезвычайно разнообразны. Имеет место очистка перегонкой с водяным паром, экстракцией, кристаллизацией, окислением — восстановлением и т. п. В настоящее время все шире и шире применяются в целях очистки и разделения хроматографические методы, в частности хроматография в тонких слоях и газовая хроматография.

  Качественный  анализ и количественное определение  пестицидов не всегда проводятся по нативному веществу. В большинстве случаев органическое вещество, обладающее пестицидными свойствами, подвергается превращениям в другие, более простые вещества, которые и обнаруживаются или определяются химико-токсикологическим анализом.

  Для определения пестицидов по нативному  соединению наиболее широкое применение получили хроматографические и биохимические методы анализа.

  Количество пестицидов органической природы очень велико. Особенно большое токсикологическое значение в настоящее время приобрели пестициды, относящиеся к галогенопроизводным, фенолам, производным карбаминовой кислоты, простым и сложным эфирам фосфорной кислоты, элементоорганическим соединениям. 

2.4.4. ГРУППА ВЕЩЕСТВ, ИЗОЛИРУЕМЫХ ПОСЛЕ МИНЕРАЛИЗАЦИИ (РАЗРУШЕНИЯ) ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ 

  Эта группа веществ включает соединения так называемых ядовитых металлов, а также мышьяка и сурьмы. Из элементов V, IV, III и II аналитических групп токсикологическое значение имеют мышьяк, сурьма, олово, ртуть, висмут, медь, кадмий, свинец, серебро, цинк, хром, марганец, таллий, никель, кобальт и барий.

  Встречаются запросы о химико-токсикологическом  анализе биологических объектов на некоторые редкие элементы: бериллий, ванадий, молибден, вольфрам, селен, теллур и др.

  Обнаружение и определение «металлических ядов»  при химико-токсикологических исследованиях неизбежно связано с разрушением (минерализацией) исследуемых объектов: внутренние органы трупа, пищевые продукты и т. п.

  Необходимость минерализации вызывается тем, что  соли тяжелых металлов и мышьяка обладают способностью вступать в соединение с белками растительного (или животного проёисхождения и образовывать с ними сложные и довольно прочные продукты типа альбуминатов. Соединения металлов в них находятся в связанном состоянии и не могут быть обнаружены или определены без предварительной минерализации биологического материала.

  Минерализация представляет собой окисление (сжигание) органического   вещества, составляющего объект исследования» и предпринимается для освобождения искомых неорганических соединений из их комплексов с белками. Окисление  часто не проходит до полного сжигания органического вещества, т. е. до образования угольного ангидрида, воды и других простых веществ, но в результате минерализации сложные соединения металлов с белком разрушаются, образуя более простые и менее прочные комплексы, способные при дальнейшем химическом исследовании разлагаться. Таким образом, создаются условия дли обнаружения искомых элементов с помощью качественных реакций и для количественного определения.

 Наиболее  широко распространенные методы минерализации  можно разделить на две большие группы: минерализация путем простого сжигания, или «сухое озоление», и минерализация окислением различными реагентами в присутствии кислот, или «мокрое озоление» («мокрая минерализация», «влажная минерализация») .

  Из  большого количества разнообразных  методов «мокрого озоления» практическое значение приобрела минерализация с помощью различных окислителей в присутствии серной кислоты и особенно разрушение смесью серной и азотной кислот. Приоритет в теоретическом обосновании минерализации биологического материала, прежде чем будет возможно произвести его анализ на мышьяк и соли тяжелых металлов, принадлежит А. П. Нелюбину, который не только обосновал теоретически необходимость разрушения, но и предложил для разрушения биологического материала производить нагревание его с «чистейшей» азотной кислотой до получения бесцветной жидкости.

 Минерализация одной азотной кислотой в настоящее  время применяется редко, но азотная кислота как окислитель широко используется при разрушении биологического материала.

  Подготовка объекта к минерализации. Объект исследования, например часть желудка, печени, почки, какой-либо пищевой продукт,  раздельно  измельчают

  и подвергают исследованию. Раздельное исследование отдельных органов необходимо производить для получения объективных результатов анализа и для правильной судебно-медицинской оценки данных химико-токсикологического определения «металлических» ядов. Жидкие объекты (например, мочу) измеряют.

  Если  объект консервирован винным спиртом, его слабо подщелачивают карбонатом натрия (для разложения летучих хлоридов, мышьяка, ртути и пр.), помещают в фарфоровую чашку и спирт отгоняют на водяной бане при температуре не выше 50°.

  Количество  объекта, которое берут для разрушения, зависит от общего веса объекта исследования, обстоятельств дела и других факторов. Если известно, что умерший жил после отравления сравнительно долгое время, в течение которого происходило выделение примятого вещества, или когда имеются указания на малую дозу принятого вещества, необходимо брать возможно большее количество объекта. Когда такие указания отсутствуют, то для исследования берут в большинстве случаев 100 г органов.

  При мелко количествах объектов приходится употреблять для минерализации также остатки после дистилляции с водяным паром, избыток воды ив которых удаляют осторожным выпариванием на водяной бане. При значительных количествах объектов, подлежащих разрушению (например, 400—500 г внутренних органов трупа. 50— 100 г хлеба или муки), целесообразно, а иногда даже необходимо разделить навеску на 2—3 порция или больше и разрушить каждую из них отдельно, а затем объединить минерализаты.

  Параллельно с проведением разрушения органических веществ для контроля реактивов иногда возникает необходимость в постановке слепого опыта.

2.4.4.1.МЕТОДЫ МИНЕРАЛИЗАЦИИ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ, ИМЕЮЩИЕ ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ

  Все применяемые в практике химико-токсикологического анализа методы минерализации можно разделить на общие и частные. К общим методам обычно относится минерализация с помощью кислот. Методы сухой минерализации применяются в настоящее время главным образом в качестве частных способов.

  К числу частных методов минерализации  относится так называемый деструктивный метод минерализации — метод частичной минерализации, широко применяемый н в настоящее время единственно приемлемый при химико-токсикологическом анализе на наличие соединений ртутя. 

2.4.4.1.1. Минерализация серной и азотной кислотами

  В настоящее время этот метод «мокрого»  разрушения является в наших лабораториях основным. Метод пригоден для анализа объектов исследования на наличие подавляющего большинства катионов, имеющих токсикологическое значение, и может рассматриваться как общий метод минерализации.

  Роль  серной и азотной кислот в условиях минерализации заключается в окислении органических веществ,  составляющих объект исследования. В начале минерализации серная кислота обладает низким окислительным потенциалом, но как водоотнимающее вещество способствует повышению температуры явления реакционной смеси и тем самым повышает окислительное действие азотной кислоты — более сильного окислителя, входящего в окислительную систему. Кроме того, серная кислота деформирует молекулы окисляемых веществ. На последующих стадиях минерализации при повышении концентрации серной кислоты до 67—70% и температуре смеси выше 110° серная кислота принимает уже непосредственное участие в окислении органических веществ.

  Чистая  азотная кислота, свободная от окислов  азота, инертна до тех пор, пока под влиянием индуцирующих веществ не начнется ее разложение до азотистой кислоты, являющейся катализатором окисления. С появлением азотистой кислоты начинается автокаталитический процесс, причем в роли катализаторов окисления начинают принимать участие и окислы азота.

  Процесс минерализации органических веществ с участием серной и азотной кислот неизбежно сопровождается побочными реакциями. Так, серная кислота, особенно при низких температурах и высоких концентрациях (близких к 100%), сульфирует органические вещества, а азотная кислота, особенно в присутствии серной, нитрует их. Реакции сульфирования обратимы,- а продукты сульфирования могут гидролизоваться. Продукты нитрования прочны и трудно поддаются воздействию окислителей, но количество их удается снизить разбавлением азотной кислоты.

  Техника минерализации. Подготовленный для минерализации объект исследования помещают в колбу Кьельдаля емкостью 500—800 мл и заливают смесью равных объемов дистиллированной воды, концентрированных серной и азотной кислот (75 мл смеси вводят для обработки 100 г биологического материала). Колбу закрепляют в штативе в вертикальном положении так, чтобы дно ее находилось на расстоянии 1—2 см от асбестовой сетки. Над колбой укрепляют делительную воронку с азотной кислотой (1 :1). Когда прибор подготовлен, начинают осторожно нагревать колбу.

  В процессе разрушения органических веществ  обычно наблюдается две стадии. Прежде всего происходит разрушение форменных элементов — деструкция. Эта стадия непродолжительная, всего 15—30—40 минут. В процессе деструкции нагревание не должно быть сильным, иначе возможно обильное пенообразование (при объекте, богатом жиром) и выбрасывание части исследуемого материала из колбы, а также потеря ртути вместе с выделяющимися окислами азота. По окончании деструкции получается прозрачная жидкость, окрашенная в желтый или бурый цвет. Затем колбу с объектом исследования опускают на асбестовую сетку и усиливают нагревание, хотя и здесь, на стадии глубокого жидкофазного окисления органических веществ, необходимо избегать обугливания объекта исследования, особенно жира, во избежание потерь соединений ртути и мышьяка.

  Достоинства и недостатки метода. Метод обладает рядом преимуществ. Необходимо отметить следующее: 1) сравнительно быстрое  достижение полноты разрушения органических веществ; 2) полнота разрушения сказывается на большой чувствительности метода по отношению к ряду катионов по сравнению с некоторыми другими методами; 3) довольно малые объемы получаемого минерализата.

  К числу недостатков метода относят  значительные потери ртути за счет летучести ее соединений. 

2.4.4.1.2. Минерализация серной, азотной и хлорной кислотами

  Окислительное действие хлорной кислоты, являющееся функцией ее концентрации и температуры, проявляется главным образом в конце процесса минерализации благодаря способности хлорной кислоты при температуре 203° развивать окислительные потенциалы до 2 v и разрушать наиболее резистентные к окислению компоненты биологического материала.

  Техника окисления серной,   азотной   и хлорной  кислотами.  Тщательно  измельченный биологический материал помещают в колбу Кьельдаля емкостью 500 мл или в колбу для сжигания аппарата Бетге. Аппарат Бетге представляет собой замкнутую систему и дозволяет улавливать летучие продукты окисления. К исследуемому материалу прибавляют через воронку по 25 мл концентрированной азотной и серной кислот и 35 мл 37% или 42% раствора хлорной кислоты. Окисление органических веществ ведут при постепенном усилении нагревания, добавляя при обугливании минерализата концентрированную азотную кислоту. Вскоре обугливание усиливается и над поверхностью минерализата появляются пары хлорного ангидрида. Нагревание либо прекращают, либо сильно ослабляют и продолжают окисление, добавляя по каплям 35—45% раствор азотной кислоты. Как только минерализат станет прозрачным, проверяют полноту окисления органических веществ, для чего к капле слегка охлажденного и разбавленного дистиллированной водой минерализата прибавляют 25% раствор аммиака. Если окисление прошло до конца, раствор должен окраситься в слабо желтый, но не в оранжевый цвет (реакция на наиболее трудно аминокислоты; фенилаланин, тирозин я триптофан) При наличии в минерализате хрома критерием конца минерализации может служить изменение окраски из зеленой в желтую.