Способ количественного определения водорастворимых витаминов в1 и в2 методом вольтамперометрии на органо-модифицированных электродах


 


Владельцы патента RU 2477465:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (RU)

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано в фармакокинетических исследованиях, для контроля биологически активных добавок, в пищевой промышленности для определения фальсификации. В способе количественного определения водорастворимых витаминов B1 и B2 методом инверсионной вольтамперометрии указанные витамины переводят из пробы в раствор и проводят вольтамперометрическое накопление витаминов B1 и В2 в перемешиваемом растворе в течение 30-60 с при потенциале электролиза B1 - минус 0,7-0,9 В, В2 - минус 0,4-0,6 В относительно насыщенного хлоридсеребряного электрода на фоновом электролите B1 - 0,1 М Na2HPO4, B2 - 0,01 М HCl с последующей регистрацией анодных пиков в дифференциальном режиме съемки вольтамперограмм при скорости развертки потенциала 20÷30 мВ/с, концентрацию витаминов B1 и B2 определяют по высоте пика в диапазоне потенциалов В1 - минус 1,2-1,4 В, В2 - минус 0,15-0,35 В методом добавок аттестованных смесей. Изобретение обеспечивает расширение диапазона определяемых концентраций и экспрессности определения витаминов B1 и B2 методом инверсионной вольтамперометрии. 1 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к области аналитической химии, в частности к инверсионному вольтамперометрическому способу определения водорастворимых витаминов группы В (B1, B2) на органо-модифицированных электродах.

Известен способ вольтамперометрического определения водорасторимых витаминов B1 и B2 на стеклоуглеродном (B2) и ртутно-пленочном (B1) электродах [Анисимова Л.С.; Слипченко В.Ф.; Филичкина О.Г.; Пикула Н.П.; Городилова В.М.; Слепченко Г.Б. // Способ количественного определения витаминов B1 и B2 в пищевых продуктах. Патент РФ №2084885 от 20.07.1997]. Недостатком при использовании ртутно-пленочных электродов в анализе является применение токсичной металлической ртути при их изготовлении. Диапазон определяемых концентраций указанных витаминов 10-1÷10 мг/кг. Метод определения был использован авторами для определения водорастворимых витаминов B1 и B2 в пищевых продуктах.

Известен способ определения водорастворимых витаминов B1 и В2 методом вольтамперометрии на графитовых электродах, модифицированных тозилатными солями арилдиазония с различными заместителями [Слепченко Г.Б., Мартынюк О.А., Постников П.С., Трусова М.Е., Фам Кам Ньюнг, Филимонов В.Д. Новые возможности вольтамперометрического определения фармацевтических препаратов на органо-модифицированных электродах // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2009. - Т.75. - №12. - С.11-14]. Авторами показано, что модифицированные электроды с заместителями (-NH2, -СООН, -NO2) по сравнению с графитовыми электродами более чувствительны и селективны при определении витаминов в пищевых продуктах. Предлагаемые новые органо-модифицированные электроды не позволяют их использовать в анализе биологических жидкостей, где содержание витаминов ниже 10-3÷10-2 мг/л.

Задачей заявленного изобретения является снижение предела обнаружения водорастворимых витаминов B1, B2, а также разработка методики их определения в пищевых продуктах и биологических объектах методом вольтамперометрии на органо-модифицированных электродах.

Поставленная задача достигается, тем, что способ количественного определения водорастворимых витаминов B1 и B2 включает их перевод из пробы в раствор и вольтамперометрическое определение с использованием индикаторного органо-модифицированного электрода. При этом накопление указанных витаминов в перемешиваемом растворе проводят в течение 30-60 с при потенциале электролиза B1 - минус 0,7-0,9 В, B2 - минус 0,4-0,6 В относительно насыщенного хлоридсеребряного электрода на фоновом электролите B1-0,1 М Na2HPO4, B2 - 0,01 М HCl (табл.1) с последующей регистрацией анодных пиков в дифференциальном режиме съемки вольтамперограмм при скорости развертки потенциала 20÷30 мВ/с, концентрацию водорастворимых витаминов определяют по высоте пика методом добавок аттестованных смесей.

В качестве индикаторных электродов применяли графитовый электрод (ГЭ) и органо-модифицированный электрод тозилатными солями арилдиазония без заместителя.

При помещении ГЭ в водный раствор тозилатной соли арилдиазония происходит спонтанное выделение азота и генерирование свободных радикалов Ar, ковалентно связывающихся с поверхностью графитового электрода согласно схеме:

С+4-C6H5N2+TsO-→C-С6Н5+N2+TsOH,

где С - поверхность графитового электрода.

Было изучено влияние концентрации модификатора и времени контакта графитового электрода с раствором диазониевой соли на аналитический сигнал водорасторимых витаминов B1 и B2. Рабочей концентрацией исходной диазониевой соли для приготовления модифицированного электрода является концентрация 30 мг/дм3, дальнейшее увеличение приводит к снижению аналитического сигнала определяемых витаминов. Время контакта подложки графитового электрода с раствором диазониевой соли в пределах 5-10 с незначительно влияет на величину аналитического сигнала, однако при увеличении времени контакта (от 15 до 30 с) наблюдается его снижение.

В результате проведенных исследований нами была выбрана рабочая концентрация тозилатной соли арилдиазония и время контакта ее с электродом (30 мг/дм3 при 5-10 с). Увеличение времени контакта и концентрации модификатора, а также электрохимическое нанесение модификатора на подложку приводит к блокировке поверхности электрода и вследствие этого уменьшение полезного сигнала определяемого соединения.

Для определения витамина B1 использовали графитовый электрод, модифицированный ртутью и тозилатной солью арилдиазония без заместителя. Хорошо воспроизводимые результаты были получены при электрохимическом накоплении ртути (II) на поверхности электрода с последующим нанесением модификатора.

Максимальное значение регистрируемого тока с использованием графитового электрода ниже по сравнению с графитовым электродом, модифицированным тозилатной солью арилдиазония без заместителя в 6-8 раз. Немаловажен факт, что процесс приготовления электродов исключает использование токсичной металлической ртути.

Полученные электроды сохраняют свою стабильность в работе в течение 3-4 суток и устойчивы при хранении в бидистиллированной воде. По истечении срока службы электродов возможна их повторная модификация, как описано выше, после снятия слоя модификатора с поверхности электрода путем зачистки ее фильтровальной бумагой.

Массовую долю водорастворимых витаминов B1 и В2 в пробе вычисляют в мг/100 г по формуле

где X1 - содержание данного компонента в анализируемой пробе, мг/100 г;

Сд - концентрация аттестованной смеси /АС/ витамина, из которой делается добавка к анализируемой пробе, мг/см3;

Vд - объем добавки АС витамина, см3;

J1 - величина максимального тока компонента в анализируемой пробе, А;

J2 - величина максимального тока компонента в пробе с добавкой АС, А;

Vал - объем аликвоты пробы, взятой для анализа, см3;

Vк - объем анализируемого раствора после гидролиза, см3;

mпр. - масса анализируемого вещества, г.

Установленные условия проведения электродного процесса позволили количественно определять водорастворимые витамины B1, B3 на основе реакции электроокисления и электровосстановления на органо-модифицированных электродах. Предлагаемый вольтамперометрический способ позволил существенно улучшить метрологические характеристики анализа данных витаминов. Диапазон определяемых концентраций 1,2*10-4÷2,0*102 мг/л.

Измерения проводили на компьютеризованных вольтамперометрических анализаторах СТА (ООО «ИТМ», г.Томск).

Установленные условия анализа в предлагаемом способе впервые позволили экспрессно (за 60-90 минут) количественно определять витамины B1, B2 в пищевых продуктах на уровне 10-2÷102 в присутствии пигментов, в окрашенных средах без предварительного отделения других водорастворимых витаминов РР, аскорбиновой, фолиевой, никотиновой, лимонной кислот, триптофана, мочевины, цистина, цистеина, ионов PO34-, Cl-, F-, Br-, S2-, SO24-, Zn2+, Cu2+, Cd2+, Fe2+, Fe3+ и др. Исследовано, что вольтамперометрическому определению водорастворимых витаминов B1, B2 на уровне 10-4÷10-2 в крови и сыворотке крови не мешают растворенные жиры, углеводы, соли, микроэлементы, гормоны и др. в соотношении 1:10.

Пример 1. Определение содержания витамина B1 в пищевых продуктах (овощи и фрукты) на уровне (10-2÷102) мг/кг.

Навеску пробы массой 50 г переносят в мерную колбу вместимостью 250 см3, добавляют 50 см3 бидистиллированной воды, 2.0 см3 соляной кислоты концентрации 7 моль/дм3, нагревают на кипящей водяной бане в течение 30 минут. Затем охлаждают до комнатной температуры и добавляют 1 г марганца хлорида 4-водного, центрифугируют в течение 15 мин. Центрифугат сливают в колбу и добавляют 3-4 г хлорида калия, осадок отфильтровывают через бумажный фильтр. Полученный фильтрат является подготовленной пробой для выполнения вольтамперометрических измерений. Для измерений берут аликвоту 1,0 см3.

Электронакопление и регистрацию аналитического сигнала проводят при указанных условиях (табл.1). Пик витамина B1 фиксируют в диапазоне - (1,2÷1,4)В на органо-модифицированном электроде при чувствительности прибора (1÷5)10-8 А/мм в дифференциальном режиме съемки вольтамперограмм. Массовую концентрацию витамина B1 в пробе оценивают методом добавок аттестованных смесей, измеряя высоту пиков. Время анализа одной пробы с учетом времени пробоподготовки занимает около 60-90 минут.

Пример 2. Определение содержание витамина B2 в биологических жидкостях (кровь и сыворотка крови).

В колбу вместимостью 50 мл вносят 1 мл крови или сыворотки крови и 5 мл 96%-ного этилового спирта. Затем приливают к содержимому колбы 0,2 мл концентрированной соляной кислоты и нагревают на плитке до 70-80°C в течение 5 минут. Затем содержимое колбы охлаждают до комнатной температуры и фильтруют через двойной бумажный фильтр. Полученный фильтрат является подготовленной пробой для вольтамперометрического измерения пробы. Для измерений берут аликвоту объемом 1-2 мл и вносят в кварцевый стаканчик с фоновым электролитом.

Пик витамина B2 фиксируют в диапазоне - (0,15÷0,35)В на органомодифицированном электроде при чувствительности прибора (1÷5)10-8 А/мм в дифференциальном режиме съемки вольтамперограмм. Массовую концентрацию витамина B2 в пробе оценивают методом добавок аттестованных смесей, измеряя высоту пиков. Время анализа одной пробы с учетом времени пробоподготовки занимает около 10-20 минут.

Таким образом, впервые установлена способность количественного химического анализа водорастворимых витаминов B1, B2 по пикам окисления (B2) и восстановления (B1) на графитовом электроде, модифицированном тозилатными солями арилдиазония без заместителя (в прототипе количественное определение указанных витаминов проводят на модифицированном электроде тозилатными солями арилдиазония с заместителями (-NH2, -COOH, -NO2)).

Анализ характеристик количественного химического определения водорастворимых витаминов B1, B2 по предлагаемому способу свидетельствуют о чувствительности определения (диапазон измеряемых концентраций значительно шире, чем описанный в прототипе). Условия, используемые в прототипе, не позволяют контролировать большие концентрации витаминов B1, B2.

Предложенный способ прост, не требует большого количества реактивов и трудозатрат и может быть приемлем в любой химической лаборатории, имеющей полярограф, особенно в настоящее время, когда налажен выпуск отечественной и зарубежной электроаппаратуры с контрольным управлением и обработкой данных (анализаторы типа СТА, ТА и др.). Предложенный способ может быть использован в фармакокинетических и фармацевтических исследованиях, для разработки методик анализа водорастворимых витаминов группы В в сложных многокомпонентных биосистемах (кровь, моча). Благодаря широкому диапазону определяемых концентраций данный способ определения водорастворимых витаминов группы В позволяет применять его для широкого числа объектов: как для пищевых продуктов, где его содержание 10-2÷102 мг/кг, так и для биологических объектов, где его определение проводится на уровне 10-4÷10-2 мг/л.

Табл.1
Вольтамперометрические условия определения витаминов B1 и В2
Витамин Потенциал накопления, В Фоновый электролит Потенциал пика, В
B1 -(0,7÷0,9) 0,1 M Na2HPO4 -(1,2÷1,4)
B2 -(0,4÷0,6) 0,01 M HCl -(0,15÷0,35)

Способ количественного определения водорастворимых витаминов B1 и В2, включающий перевод их из пробы в раствор и вольтамперометрическое определение с использованием индикаторного органо-модифицированного тозилатными солями арилдиазония графитового электрода, отличающийся тем, что используют дифференциальную вольтамперометрию, при этом накопление водорастворимых витаминов B1 и В2 в перемешиваемом растворе проводят в течение 30-60 с при потенциале электролиза B1 - минус 0,7-0,9 В, В2 - минус 0,4-0,6 В относительно насыщенного хлоридсеребряного электрода на фоновом электролите B1 - 0,1 М Na2HPO4, В2 - 0,01 М HCl с последующей регистрацией анодных пиков в дифференциальном режиме съемки вольтамперограмм при скорости развертки потенциала 20-30 мВ/с и концентрацию витаминов B1 и В2 определяют по высоте пика в диапазоне потенциалов B1 - минус 1,2-1,4 В, В2 - минус 0,15-0,35 В методом добавок аттестованных смесей.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к экстракционно-вольтамперометрическому способу определения цинка, кадмия, свинца и меди, позволяющего осуществлять поэлементный мониторинг природных вод и водных экосистем.

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам определения содержания ионов металлов для определения в питьевых и природных водах, технических сливах методом инверсионной вольтамперометрии (ИВ).

Изобретение относится к способам анализа многокомпонентных растворов в широком диапазоне концентраций, может использоваться в промышленности при анализе технологических растворов и сточных вод, при экологическом мониторинге водных сред, анализе пищевых продуктов и биологических материалов, а также в амперометрическом анализе, амперометрических детекторах в хроматографии и амперометрических сенсорах.

Изобретение относится к электроаналитической химии, направлено на определение цистеина и может быть использовано в анализе водных растворов методом циклической вольтамперометрии по высоте обратного пика на катодной кривой.

Изобретение относится к электрохимическим методам анализа, а именно к катодному инверсионно-вольтамперометрическому способу определения йода в пищевых продуктах и продовольственном сырье, и может быть использовано в пищевой, медицинской, фармакологической промышленности и сельском хозяйстве.

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к вольтамперометрическому анализу природных и сточных вод в фоновом электролите после электрохимической обработки.

Изобретение относится к области интегрального контроля металлических гальванопокрытий. .

Изобретение относится к области фармацевтической химии и касается способов количественного определения биологически активных веществ, в частности диборнола - нового синтезированного вещества с выраженными нейропротекторными и антиоксидантными свойствами.

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам определения содержания ионов металлов для определения в питьевых и природных водах, технических сливах методом инверсионной вольтамперометрии (ИВА)

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам определения содержания ионов металлов, и может быть использовано в гидрометаллургии, в различных геологических разработках при поиске и разведке в случае анализа руд и рудных концентратов методом инверсионной вольтамперометрии (ИВ)
Изобретение относится к аналитической химии платиновых металлов

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к анализу объектов природного и техногенного происхождения методом инверсионной вольтамперометрии для определения ионов осмия, и может быть использовано для его определения в присутствии растворенного кислорода в объектах природного и техногенного происхождения

Изобретение относится к вольтамперометрическому анализу, а именно к способу удаления кислорода из фоновых растворов для вольтамперометрического анализа

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к анализу объектов природного и техногенного происхождения методом инверсионной вольтамперометрии для определения ионов осмия на графитовом электроде, модифицированном золотом

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано в гидрогеологии, изысканиях в случае анализа вод различного происхождения

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам определения содержания ионов металлов для определения в питьевых и природных водах методом инверсионной вольтамперометрии (ИВ)

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано в различных геологических изысканиях в случае анализа вод различного происхождения (родники, геотермальные источники, смывы хвостов обогащения), а также технологических сливов концентраций ионов таллия методом инверсионной вольтамперометрии (ИВ). Способ определения таллия в водных растворах или технологических сливах методом инверсионной вольтамперометрии заключается в том, что таллий (III) переводят в таллий (I) в растворе и проводят вольтамперометрическое определение. Согласно изобретению проводят накопление ионов таллия на графитовом электроде в перемешиваемом растворе в присутствии ионов платины (IV) в течение 60-120 секунд с последующей регистрацией анодных пиков селективного электроокисления таллия из интерметаллического соединения PtxTly при скорости развертки потенциала 50-100 мВ/с при потенциалах электролиза минус 1,0 В, а затем при минус 0,6 В на фоновом электролите 1 М HCl, концентрацию ионов таллия определяют по высоте анодного пика таллия на вольтамперной кривой в диапазоне потенциалов от 0,6 до 0,9 В относительно насыщенного хлоридсеребряного электрода методом добавок аттестованных смесей. Изобретение обеспечивает возможность снизить предел определяемых содержаний таллия (I) по пику электроокисления таллия из интерметаллического соединения PtxTly, полученного после электроконцентрирования бинарного осадка платина-таллий на графитовом электроде методом ИВ. 2 пр., 2 ил., 2 табл.

Изобретение может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для определения содержания в растворах различных концентраций ионов металлов. Способ определения таллия в водных растворах методом хронопотенциометрии заключается том, что таллий (I) переводят в растворе в гидроокисное соединение и проводят хронопотенциометрическое определение, при этом проводят определение ионов таллия (I) на импрегнированном графитовом электроде в перемешиваемом растворе при контролируемом потенциале плюс 0,8 B и регистрации отклика на фоновом электролите 0,1М NaOH относительно насыщенного хлоридсеребряного электрода методом добавок аттестованных смесей. Изобретение обеспечивает определение таллия в водных растворах методом хронопотенциометрии. 2 ил., 2 пр., 1 табл.
Наверх