Approaches to the Immunochemical Analysis of Non-extractable Triazine Residues in Refractory Organic Substances (ROS) and Characterization of ROS

Abstract

The tendency of several pesticides to form non-extractable residues requires simple and fast screening methods. Immunochemical methods can meet this demand. They are based on selective and highly sensitive antibody binding to pesticide residues exposed on refractory organic substances (ROS). s-Triazines were used as an example to show the feasibility of this approach. It was proven that under laboratory conditions atrazine was bound to ROS. Antibody recognition pointed to the availability of free ethyl and isopropyl groups exposed at the non-extractable s-triazine residue. Therefore, it is suggested on the basis of antibody selectivities that binding of atrazine to ROS may take place by substitution of the chlorine residue. In the next step, aquatic ROS isolated from surface waters located in an agricultural area were examined for non-extractable s-triazines. ROS from a lake were found to contain bound residues, whereas none were detected in the creek samples. As an outlook the feasibility of serological characterization of ROS is discussed. The novel concept of serotyping is based on the fractionation of ROS by electrophoretic techniques followed by an immunoreaction with polyclonal antibodies directed against different ROS. When immunoelectrophoresis is used, precipitation lines can be compared and checked for identity and cross-reactivity. This approach can form the basis for classifying ROS and determine similarities with unknown ROS. Ansätze zur immunchemischen Analyse nicht-extrahierbarer Triazinrückstände in refraktären organischen Säuren (ROS) und zur Charakterisierung von ROS Zum Nachweis nicht-extrahierbarer Pestizidrückstände werden einfache und schnelle Screeningmethoden benötigt. Immunchemische Methoden können dazu einen Beitrag leisten. Sie basieren auf der selektiven und sensitiven Bindung von Antikörpern an Epitope, z.B. Pestizidrückstände auf der Oberfläche von refraktären organischen Substanzen (ROS). s-Triazine können hierbei als Modellsubstanzen dienen. Es wurde festgestellt, daß Atrazin unter Laborbedingungen stärker an ROS bindet als Terbuthylazin. Die Antikörperbindung weist auf eine freie Verfügbarkeit der Ethyl- und Isopropylgruppe am gebundenen Triazinring hin. Daher wird aufgrund der Antikörperselektivitäten angenommen, daß die Bindung von Atrazin an die ROS durch Substitution des Chlors erfolgt. Im nächsten Schritt wurden ROS aus Oberflächengewässern in landwirtschaftlichem Einzugsgebiet auf nicht-extrahierbare Rückstande untersucht. Die aus einem See isolierten ROS enthielten gebundene Rückstände, während der Nachweis bei ROS aus einem Bach negativ war. Als Ausblick wird die serologische Charakterisierung von ROS vorgestellt. Das neue Konzept des Serotyping basiert auf der Fraktionierung von ROS mit Hilfe von elektrophoretischen Techniken, gefolgt von einer Immunreaktion mit polyklonalen Antikörpern, die gegen die verschiedenen ROS gerichtet sind. Nach dem Einsatz der Immunelektrophorese ergeben sich Präzipitationslinien, die verglichen und auf ihre Identität oder Kreuzreaktivität untersucht werden können. Diese Methode kann die Basis für eine Klassifizierung von ROS bilden und ist zur Bestimmung von Verwandtschaften unbekannter ROS einsetzbar.