Способ кулонометрического определения содержания аскорбиновой кислоты в растительном сырье и препаратах из растительного сырья
Владельцы патента RU 2464558:
Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации (ГБОУ ВПО Казанский ГМУ Минздравсоцразвития России) (RU)
Изобретение относится к области фармации. Сущность изобретения заключается в кулонометрическом титровании образца электрогенерированным йодом, который образуется из 0,1 М раствора йодида калия в хлороводородном буферном растворе (pH=1,2) на платиновом электроде при постоянной силе тока 5 мА. Содержание аскорбиновой кислоты рассчитывают из заданного соотношения. Конечная точка титрования фиксируется биамперометрически. Достигается экспрессность, простота проведения эксперимента, чувствительность и точность анализа. 1 прим., 3 табл.
Изобретение относится к области фармации. Оно может быть использовано для стандартизации лекарственного растительного сырья по содержанию аскорбиновой кислоты.
Известен способ определения содержания аскорбиновой кислоты в плодах шиповника, основанный на титровании 2,6-дихлорфенолиндофенолятом натрия с индикацией конечной точки титрования по добавлению избыточной капли титранта (Государственная Фармакопея, 11-е изд., вып.2, Медицина, Москва (1990), с.294-297). Эта же методика лежит в основе определения аскорбиновой кислоты в листьях первоцвета (ГОСТ 3166-76 «Листья первоцвета весеннего») и сиропе шиповника (ФС 42-2509-95 «Сироп из плодов шиповника»). Недостатком данной методики является необходимость предварительной стандартизации титранта и трудность визуальной фиксации конечной точки титрования в виду собственной окраски водного извлечения из растительного сырья, что снижает точность анализа. Методика длительна и трудоемка.
Известен «Способ определения L-аскорбиновой кислоты» (SU 1679345 A1, Ин-т биохимии АН ЛитССР, 23.09.1991) электрохимически путем электролиза исследуемого вещества в буферном растворе с использованием модифицированных электродов путем измерения анодного тока, по величине которого определяется концентрация аскорбиновой кислоты. Недостатком данной методики являются длительность и трудоемкость, т.к. предварительно необходимо модифицировать графитовый электрод, при этом только время упаривания растворителя составляет 2 часа; необходимо построение калибровочного графика зависимости анодного тока от концентрации аскорбиновой кислоты.
Известен «Способ определения аскорбиновой кислоты» (SU 1352361 A1, Пятигорский фарм. ин-т, 15.11.1987) путем титрования анализируемой пробы раствором комплексного соединения железа (3+). Конечную точку титрования определяют потенциометрически. Недостатком данной методики являются длительность и трудоемкость, т.к. необходимо проводить предварительную стандартизацию титранта - раствора комплексного соединения железа (3+), при котором находят его титр, и построение кривой титрования для определения точки эквивалентности. К тому же методика может быть не пригодна для определения аскорбиновой кислоты в водном извлечении из растительного сырья, т.к. водное извлечение может содержать сопутствующие вещества, например фенольные соединения, которые могут разрушать комплекс титранта с железом (3+) и образовывать новый комплекс с железом (3+) (Беликов В.Г. Фармацевтическая химия. В 2 ч. 2-е изд. М.: МЕДпресс-информ, 2008, с.221), что приведет к перерасходу титранта и, следовательно, к неверным результатам.
Известен «Способ определения аскорбиновой кислоты» (SU 1626150 A1, Тюменский мед. инст., 07.02.1991) путем титрования сульфатом меди (II) с визуальной индикацией конечной точки титрования (от ярко-розовой до желтой). Недостатком данной методики являются длительность и трудоемкость, т.к. требуется предварительная стандартизация титранта, а визуальная индикация конечной точки титрования снижает точность анализа. Определение аскорбиновой кислоты в водном извлечении из растительного сырья данным способом затруднительно, т.к. переход окраски от ярко-розовой до желтой будет нечетким ввиду желтоватого окрашивания самого водного извлечения, к тому же возможно частичное образование комплексных соединений титранта с сопутствующими веществами, что будет искажать результаты анализа.
Известен «Способ количественного определения аскорбиновой кислоты» (SU 785764 A1, Ин-т цитологии и генетики СО АНСССР, 07.12.1980) путем титрования раствором феррицианида калия. Недостатком данной методики являются длительность и трудоемкость, т.к. необходимо предварительно оттитровать чистую аскорбиновую кислоту и построить калибровочную кривую.
Известен «Measuring ascorbic acid by iodine differential process» CN 1435690 A (TIANJIN COMMERCE COLLEGE, 13.08.2003) путем титрования аскорбиновой кислоты в щелочной среде раствором йода. Недостатком данной методики являются длительность и трудоемкость, т.к. необходимо проводить предварительную стандартизацию титранта. Определение аскорбиновой кислоты в водном извлечении из растительного сырья данным способ затруднительно, т.к. в щелочной среде йод диспропорционирует с образованием гипоиодит-ионов, которые являются более сильными окислителями, чем йод (Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. 1971, с.277-278), и будут частично окислять сопутствующие вещества, например фенольные соединения (Государственная Фармакопея, 11-е изд., Вып.2, Медицина, Москва (1990), с.276-277), что приведет к получению завышенных результатов.
Задачей заявленного изобретения является разработка простого, экспрессного и достоверного способа определения аскорбиновой кислоты в водном извлечении из растительного сырья и препаратах из растительного сырья.
Поставленная задача достигается при кулонометрическом титровании образца (аликвоты водного извлечения) электрогенерированным йодом, который образуется при электролизе 0,1 М раствора йодида калия в хлороводородном буферном растворе (pH=1,2) и легко взаимодействует с аскорбиновой кислотой. Содержание аскорбиновой кислоты (X, г) в аликвоте водного извлечения рассчитывается по формуле:
X=I×t×M/n×F
где I - сила тока, A; t - время достижения конечной точки титрования, с; M - молярная масса аскорбиновой кислоты, г/моль; n - число электронов, участвующих в электродной реакции; F - постоянная Фарадея 96485 Кл/моль.
Пример. Определение содержания аскорбиновой кислоты в аликвоте водного извлечения из плодов шиповника
Электрогенерацию йода проводили из 0,1 М раствора йодида калия в хлороводородном буферном растворе (pH=1,2) на платиновом электроде при постоянной силе тока 5,0 мА - изначально заданная величина.
В кулонометрическую ячейку на 50,0 мл вносят 20-25 мл фонового электролита, помещают рабочий (платиновый), вспомогательный (платиновый), соединенные с устройством (например, гальваностатом), поддерживающим постоянный ток в цепи 5 мА, (генераторная цепь) и индикаторные электроды (два игольчатых платиновых электрода, соединенные с амперметром для измерения силы тока (индикаторная цепь)). Включают индикаторную цепь, при этом ток в индикаторной цепи отсутствует, т.к. цепь не замкнута ввиду отсутствия в фоновом электролите обратимой пары I2/2I-. Включают генераторную цепь. При этом генерируется йод, появляется в фоновом электролите обратимая пара I2/2I-, сила тока в индикаторной цепи увеличивается. При достижении определенного значения силы тока (например, 40 мкА) в индикаторной цепи генераторная цепь выключается. Далее в ячейку вносят аликвоту водного извлечения (0,4-0,5 мл), содержащую аскорбиновую кислоту. При этом аскорбиновая кислота взаимодействует с электрогенерированным йодом, обратимая пара I2/2I- в фоновом электролите исчезает, сила тока в индикаторной цепи падает. Далее включают одновременно генераторную цепь и секундомер. При этом опять генерируется йод до первоначально заданного значения силы тока в индикаторной цепи 40 мкА. По достижении этого значения выключают секундомер и генераторную цепь. Снимают показания секундомера - время достижения конечной точки титрования.
Содержание аскорбиновой кислоты (X, г) в аликвоте водного извлечения из плодов шиповника рассчитывают по формуле:
X=I×t×M/nF
где I - сила тока, A; t - время достижения конечной точки титрования, с; M - молярная масса аскорбиновой кислоты, 176,12 г/моль; n - число электронов, участвующих в электродной реакции (n=2); F - постоянная Фарадея, 96485 Кл/моль.
Далее по известной формуле рассчитывают содержание (%) аскорбиновой кислоты в плодах шиповника. Определение проводят при комнатной температуре.
Преимущества данного способа: отсутствие необходимости предварительной стандартизации титранта, построения кривых титрования и расчета точки эквивалентности, что сокращает время анализа; предварительное удаление из фонового электролита возможных примесей восстановительного характера повышает точность анализа, т.к. титруется только аскорбиновая кислота вносимой пробы; малые расходы фонового электролита; экспрессность и простота проведения эксперимента. Сопутствующие вещества (фенольные соединения, дубильные вещества, биофлавоноиды и др.) не мешают определению аскорбиновой кислоты в водном извлечении из растительного сырья, что подтверждается методом добавок (табл.3).
| Таблица 1 | |||
| Определение содержания аскорбиновой кислоты в плодах шиповника (Р=95%) | |||
| Растительное сырье | Найдено кулонометрически, % | Метрологические характеристики | |
| Плоды шиповника | 2,33 | 2,34 | Xcр=2,36 |
| коричного, | 2,38 | 2,38 | ΔXcр=0,02 |
| Мордовия, 2008 г. | 2,39 | 2,35 | Sr=0,011 |
| 2,33 | εcp=l,01% | ||
| Плоды шиповника | 0,54 | 0,54 | Xcp=0,537 |
| морщинистого, | 0,54 | 0,53 | ΔXср=0,006 |
| Ботанический сад КГМУ, 2009 г. | 0,53 | 0,55 | Sr=0,013 |
| 0,54 | εcp=1.19% | ||
| Плоды шиповника | 0,29 | 0,29 | Xcp=0,287 |
| ООО «Биоком» | 0,29 | 0,28 | ΔXср=0,005 |
| г. Ульяновск | 0,28 | 0,29 | Sr=0,017 |
| серия 050410 | 0,29 | εср=1,57% | |
| Плоды шиповника | 0,79 | 0,77 | Xср=0,77 |
| ЗАО АПФ «Фито-Эм» | 0,76 | 0,77 | ΔXср=0,01 |
| пос. Мамонтовка | 0,77 | 0,76 | Sr=0,014 |
| серия 080209 | 0,76 | εcp=1,29% |
Отсутствие систематической ошибки в предлагаемом способе определения органических кислот в растительном сырье было показано методом «введено-найдено» и методом добавок (табл.2 и табл.3 соответственно).
| Таблица 2 | ||
| Кулонометрическое определение аскорбиновой кислоты по реакции с электрогенерированным йодом (n=5, P=95%) | ||
| Введено, мкг | Найдено, мкг | Sr |
| 148 | 147±2 | 0,013 |
| 185 | 184±2 | 0,008 |
| 241 | 241±3 | 0,009 |
| Таблица 3 | ||||
| Определение содержания аскорбиновой кислоты с добавками аскорбиновой кислоты к водному извлечению из плодов шиповника (n=5, P=95%) | ||||
| Найдено аскорбиновой кислоты, мкг | Добавлено аскорбиновой кислоты, мкг | Рассчитано аскорбиновой кислоты, мкг | Найдено аскорбиновой кислоты, мкг | Sr |
| 116 | 52 | 168 | 166±3 | 0,015 |
| 116 | 101 | 217 | 217±2 | 0,007 |
| 116 | 146 | 262 | 263±2 | 0,007 |
Способ определения содержания аскорбиновой кислоты в растительном сырье путем кулонометрического титрования, отличающийся тем, что в основе лежит взаимодействие исследуемого образца с кулонометрическим титрантом - электрогенерированным йодом, образующимся при электролизе 0,1 М раствора йодида калия в хлороводородном буферном растворе (pH 1,2), при постоянной силе тока 5,0 мА, содержание аскорбиновой кислоты (X, г) в аликвоте исследуемого образца рассчитывается по формуле:
X=I·t·M/n·F
где I - сила тока, A;
t - время достижения конечной точки титрования, с;
M - молярная масса аскорбиновой кислоты, г/моль;
n - число электронов, участвующих в электродной реакции;
F - постоянная Фарадея 96485 Кл/моль.
