Способ количественного определения салицина методом вольтамперометрии на стеклоуглеродном электроде

Авторы патента:

Нехорошева Александра Викторовна (RU)

Слепченко Галина Борисовна (RU)

Нехорошев Сергей Викторович (RU)

Горников Николай Викторович (RU)

Сабутова Азиза Байрамалиевна (RU)

Акенеев Юрий Анварович (RU)

G01N27/26 - путем определения электрохимических параметров; путем электролиза или электрофореза (определение коррозионной стойкости G01N 17/00; путем разделения на составные части с использованием адсорбции, абсорбции или подобных процессов или с использованием ионного обмена, например хроматографии G01N 30/00; иммуноэлектрофорез G01N 33/561; электрохимические процессы и аппараты вообще B01J; стандартные элементы H01M 6/28)

Владельцы патента RU 2768229:

Бюджетное учреждение высшего образования Ханты-Мансийского автономного округа - Югры "Ханты-Мансийская государственная медицинская академия" (RU)

Изобретение относится к области аналитической химии, в частности к вольтамперометрическому способу определения салицина. Способ количественного определения салицина включает его предварительный гидролиз в 0,1М при нагреве до 90°С в течение 1 часа и вольтамперометрическое определение в двухэлектродной системе по анодному пику на стеклоуглеродном электроде, получающемуся при гидролизе соответствующего спирта салигенина, при этом накопление салигенина в перемешиваемом растворе проводят при барботировании инертным газом в течение 30 с при потенциале -0,4 В относительно насыщенного ХСЭ на фоновом электролите 0,1 М Na₂HPO₄ с последующей регистрацией анодных пиков в дифференциальном режиме съемки вольтамперограмм при скорости развертки потенциала 25-30 мВ/с, концентрацию салицина определяют по высоте пика салигенина в диапазоне потенциалов 0,7-0,8 В методом одного стандарта. Техническим результатом является определение концентрации салицина методом вольтамперометрии.

Изобретение относится к области аналитической химии, в частности к вольтамперометрическому определению салицина на стеклоуглеродном электроде. Электрохимические, и, в частности вольтамперометрические способы определения салицина в настоящее время неизвестны. На практике для определения салицина в растительных экстрактах применяются методы спектрофотометрии, ВЭЖХ, капиллярного электрофореза.

Методы определения салицина

В настоящее время для определения салицина как индивидуального вещества используются в основном многочисленные хроматографические и родственные им методы. Так используется тонкослойная хроматография (ТСХ) с последующим денситометрическим определением индивидуальных веществ (фенологликозидов). Кроме того, применяется различные варианты высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ), прежде всего с УФ-детектированием, а также хромато-масс-спектрометрия. В последнее время значительное внимание уделяется использованию метода высокоэффективного капиллярного электрофореза (ВЭКЭ). Кроме того, в некоторых случаях необходимо определение так называемого общего салицина. Под этим термином понимается суммарный салицин, образующийся при гидролизе многочисленных фенологликозидов (триандрина, популина и др.), который может происходить как при воздействии ферментов, так и при щелочном гидролизе данных веществ. Поэтому, в некоторых случаях экстракты из растительного сырья подвергают щелочному гидролизу с последующим определением суммарного салицина вышеупомянутыми методами, а также с помощью объемных методов (титрование) или фотометрии [1].

Недостатками выше указанных способов является большая стоимость оборудования, расходных материалов, а также сложность выполнения единичного анализа. Известен способ вольтамперометрического определения родственного салицину соединения - салициловой кислоты по пику окисления гидроксильной группы на электродах из углеродных материалов, в частности стеклоуглеродном электроде. Данный способ используется для определения салициловой кислоты в экстрактах различных растений и в готовых лекарственных формах [2]. Для прямого определения салицина этот способ непригоден в виду отсутствия в его молекуле свободных электрохимически активных гидроксильных групп, но он подходит в качестве аналога для косвенного вольтамперометрического определения салицина по сигналу окисления на стеклоуглеродном электроде соответствующего ему салицилового спирта (салигенина). В качестве прототипов изобретения взяты методы детектирования салициловой кислоты, в основе которых лежит электрокаталитический механизм ее окисления на различных модифицированных электродах [3-4]. Данные электроды обладают значительной чувствительностью, но сложны в изготовлении и эксплуатации для массового пользователя, поэтому не могут быть рекомендованы для широкой лабораторной практики.

Авторами изобретения впервые установлена возможность определения соответствующего салицину спирта (салигенина) по сигналу его окисления на стеклоуглеродном электроде.

Задачей заявленного изобретения являются разработка методики определения салицина в водных растворах и растительных экстрактах методом вольтамперометрии на экологически безопасном и простом в изготовлении и эксплуатации стеклоуглеродном электроде.

Поставленная задача достигается тем, что способ количественного определения салицина в диапазоне концентраций от 0,2 мкг/мл до 3,1 мкг/мл включает его предварительный гидролиз в водном растворе соляной кислоты с концентрацией 0,5 моль/л с последующим вольтамперометрическим определением получающегося при этом салицилового спирта (салигенина) методом окисления на стеклоуглеродном электроде в двухэлектродной системе. При этом накопление салигенина в перемешиваемом растворе проводят при барботировании инертным газом в течении 30 секунд при потенциале электролиза -0,4 В относительно насыщенного хлорид серебряного электрода, на фоновом электролите в виде водного раствора Na₂HPO₄ с концентрацией 0,1 моль/л и рН=9,0 с последующей регистрацией анодных пиков в дифференциальном режиме съемки вольтамперограмм при скорости развертки потенциала 25-30 мВ/с. Концентрацию салигенина определяют по высоте пика в диапазоне потенциалов 0,7-0,8 В методом сравнения с высотой соответствующего пика в растворе, содержащем стандартный образец салицина с известной концентрацией, подвергнутый предварительному гидролизу одновременно с анализируемым раствором.

Массовую долю салицина в пробе вычисляют в мг/дм³ по формуле:

С_ст - концентрация салицина в стандартном образце, Н_х и Н_ст - высоты анодных пиков салигенина в анализируемом и стандартном образцах, соответственно.

Установленные условия анализа позволили количественно определять салицин на основе электроокисления, получающегося при его кислотном гидролизе салигенина на стеклоуглеродном электроде. Предлагаемый вольтамперометрический способ обладает удовлетворительными метрологическими характеристиками анализа. Диапазон определяемых концентраций от 0,2 мкг/мл до 3,1 мкг/мл.

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

Установленные условия анализа в предлагаемом способе впервые позволили экспрессно количественно определять салицин в модельных растворах после его кислотного гидролиза методом вольтамперометрии.

Пример 1

К водным растворам салицина с концентрацией 1,0 и 2,0 мг/мл в количестве по 5 мл добавляли по 5 мл водного раствора соляной кислоты с концентрацией 1 моль/л. Смеси перемешивали и нагревали на водяной бане в течение 60 мин при температуре 90°С для проведения реакции гидролиза салицина. После гидролиза в каждую смесь добавляли по 40 мл водного раствора гидроксида натрия с концентрацией 0,125 моль/л для нейтрализации соляной кислоты и остановки реакции гидролиза. Полученные растворы последовательно анализировали на вольтамперометрическом анализаторе СТА в следующих условиях:

- рабочий электрод стеклоуглеродный, электрод сравнения хлоридсеребрянный;

- режим накопления салигенина на рабочем электроде при перемешивании раствора и при барботировании инертным газом (аргон) в течении 30 секунд при потенциале электролиза -0,4 В относительно насыщенного хлоридсеребряного электрода,

- фоновый электролит водный раствор Na₂HPO₄ с концентрацией 0,1 моль/л и рН=9,0 с последующей регистрацией анодных пиков в дифференциальном режиме съемки вольтамперограмм при скорости развертки потенциала 25-30 мВ/с;

- в фоновый раствор объемом 10 мл вносили 20 мкл раствора, полученного в результате гидролиза и разбавления из раствора салицина с концентрацией 1,0 мг/мл и регистрировали вольтамперограмму;

- на полученной вольтамперограмме измеряли высоту пика салигенина при потенциале 0,75 В относительной вольтамперограммы фонового раствора, которая составила 1,04 нА;

- в полученный раствор повторно вносили 20 мкл раствора, полученного в результате гидролиза и разбавления из раствора салицина с концентрацией 1,0 мг/мл и регистрировали вольтамперограмму;

- на полученной вольтамперограмме измеряли высоту пика салигенина при потенциале 0,75 В относительной вольтамперограммы фонового раствора, которая составила 1,98 нА;

- в полученный раствор дополнительно вносили 20 мкл раствора, полученного в результате гидролиза и разбавления из раствора салицина с концентрацией 2,0 мг/мл и регистрировали вольтамперограмму;

- на полученной вольтамперограмме измеряли высоту пика салигенина при потенциале 0,75 В относительной вольтамперограммы фонового раствора, которая составила 3,89 нА.

В результате показано, что с увеличением в исходном растворе концентрации салицина в 2 раза высота пика салигенина в области 0,7-0,8 В увеличивалась в 1,90-1,96 раза, что можно использовать для аналитического контроля салицина в водных растворах.

Пример 2

Предварительная подготовка водного раствора экстракта коры осины с содержанием сухих веществ 10% (мас.) и салицина 5 мг/мл заключалась в том, что пробу экстракта объемом 50 мл высушивали при температуре 105°С до постоянной массы, заливали 50 мл метанола и кипятили с обратным холодильником 30 минут. Затем отфильтровывали раствор через бумажный фильтр, фильтр с осадком снова заливали 50 мл метанола, кипятили с обратным холодильником 30 минут и фильтровали. Процедуру экстракции и фильтрования повторили еще один раз. Полученные в результате троекратной экстракции фильтраты объединяли, к ним добавили 50 мл 0.1н NaOH для проведения щелочного гидролиза салицилатов и кипятили обратным холодильником 60 минут. После охлаждения в смесь добавили 50 мл 0,1 н HCI для нейтрализации щелочи и общий объем смеси доводили водой до 250 мл.

К аликвоте полученной выше смеси, а также к водным растворам салицина с концентрацией 1,0 и 2,0 мг/мл в количестве по 5 мл добавляли по 5 мл водного раствора соляной кислоты с концентрацией 1 моль/л. Смеси перемешивали и нагревали на водяной бане в течение 60 мин при температуре 90°С для проведения реакции гидролиза салицина. После гидролиза в каждую смесь добавляли по 40 мл водного раствора гидроксида натрия с концентрацией 0,125 моль/л для нейтрализации соляной кислоты и остановки реакции гидролиза. Полученные растворы последовательно анализировали на вольтамперометрическом анализаторе в условиях, описанных в примере 1. В фоновый раствор объемом 10 мл вносили 20 мкл раствора, полученного в результате гидролиза и разбавления из раствора экстракта коры осины и регистрировали вольтамперограмму, на которой измеряли высоту пика салигенина при потенциале 0,75 В относительной вольтамперограммы фонового раствора, которая составила 1,02 нА. В полученный раствор повторно вносили 20 мкл раствора, полученного в результате гидролиза и разбавления из раствора салицина с концентрацией 1,0 мг/мл и регистрировали вольтамперограмму, на которой высота пика салигенина при потенциале 0,75 В составила 1,99 нА. В полученный раствор дополнительно вносили 20 мкл раствора, полученного в результате гидролиза и разбавления из раствора салицина с концентрацией 2,0 мг/мл и регистрировали вольтамперограмму, на которой высота пика салигенина при потенциале 0,75 В составила 3,94 нА.

Таким образом было доказано, что на вольтамперограмме гидролизованного раствора экстракта коры осины высота пика салигенина прямо пропорциональна концентрации салицина в экстракте коры осины до проведения реакции гидролиза и это может использоваться для количественного определения салицина в экстрактах из растительного сырья.

Проверку правильности предложенной методики проводили путем сравнения результатов вольтамперометрического определения салицина в экстракте коры осины с его определением методом ВЭЖХ по известной методике [5] на хроматографе Милихром А-02. Содержание салицина в экстракте коры осины составило 5,0% (мас.) по результатам определения методом ВЭЖХ и 4,9% (мас.) по результатам определения методом инверсионной вольтамперометрии, что подтверждает правильность разработанной методики количественного химического анализа.

Таким образом, впервые установлены условия выполнения количественного химического анализа салицина методом вольтамперометрии на стеклоуглеродном электроде. Предложенный способ прост, не требует большого количества реактивов и трудозатрат, также может быть приемлем в любой химической лаборатории, имеющей вольтамперометрический анализатор.

Данный способ может быть использован в фармацевтических исследованиях для определения салицина в сложных многокомпонентных растительных экстрактах. Показанный диапазон концентраций обеспечивает определение салицина в растениях (кора, листья, ветки), где его содержание находится в диапазоне 0.1-10.0% (мас.).

Литература

1. Запрометов М.Н. Фенольные соединения: распространение метаболизм и функции в растениях М, Наука, 1994, 240 с.

2. A.J. Torrino et al. Voltammetric determination of salicylic acid in pharmaceutical formulations of acetylsalicylic acid.// Talanta, 2004, V. 62, №2, p. 247-254.

3. Doulache M., Benchettora A., Trari M. Detector of salicylic acid by electrocatalytic oxidation at a nickel-modified glassycarbon electrode.//J. of Anal. Chem. 2014 V. 69, №1, p. 51-56.

4. W.D. Zhang et al. Electrochemical oxidation of salicylic acid at well-aligned multiwalled carbon nanotube electrode and its detection// J. Solid State Electrochem. 2010 V. 14 №9 p. 713-718.

5. Массовая концентрация УФ-поглощающих веществ. Методика выполнения измерений методом высокоэффективной жидкостной хроматографии / ФР. 1.31.2006.02966. // Новосибирск. 2006. - 11 с.

Способ количественного определения салицина, включающий его предварительный гидролиз в 0,1М при нагреве до 90°С в течение 1 часа и вольтамперометрическое определение в двухэлектродной системе по анодному пику на стеклоуглеродном электроде, получающемуся при гидролизе соответствующего спирта салигенина, отличающийся тем, что накопление салигенина в перемешиваемом растворе проводят при барботировании инертным газом в течение 30 с при потенциале -0,4 В относительно насыщенного ХСЭ на фоновом электролите 0,1 М Na₂HPO₄ с последующей регистрацией анодных пиков в дифференциальном режиме съемки вольтамперограмм при скорости развертки потенциала 25-30 мВ/с, концентрацию салицина определяют по высоте пика салигенина в диапазоне потенциалов 0,7-0,8 В методом одного стандарта.

Похожие патенты:

Измерительный модуль // 2762516

Изобретение относится к области учебного оборудования и касается конструкции измерительных модулей, например с сенсором для измерения водородного показателя. Техническим результатом является обеспечение возможности проведения различных демонстраций и изменения условий проведения опытов и экспериментов при визуализации получаемых результатов.

Способ автоматизации параллельной безметочной детекции биологического маркера и устройство для его реализации // 2762360

Группа изобретений относится к области биотехнологии. Предложены устройство и способ автоматизации параллельной безметочной детекции биологического маркера.

Безопасный вольтамперометрический способ определения ионов мышьяка с помощью золотого электрода // 2758975

Изобретение относится к области аналитической химии ионов мышьяка и направлено на разработку вольтамперометрического способа определения ионов мышьяка в водных растворах. Изобретение предназначено для практического химического анализа ионов мышьяка в жидких образцах (природных поверхностных и сточных вод, технологических растворов и т.д.) и применения в экологических, медицинских и других лабораториях, выполняющих химико-аналитические определения ионов мышьяка.

Способ определения антибиотиков в сыром молоке // 2757226

Изобретение относится к пищевой промышленности. Предложен способ определения антибиотиков в сыром молоке, который включает отбор проб сырого молока; приготовление буферного раствора с рН, выбранным из диапазона 4,0-8,0; нанесение полученного буферного раствора на электроды электрохимических сенсоров; проведение измерений проб сырого молока с использованием сенсорной платформы, состоящей из тест-полоски и потенциостата, где тест-полоска с электродами представляют собой массив электродов, при этом селективный слой наносится на поверхность электродов с помощью химической модификации поверхности при использовании полиэлектролитов, а в качестве селективного элемента используют аптамер, при этом потенциостат включает в себя модули для наложения и снятия электрического сигнала, модули для преобразования и передачи сигнала; обработку и анализ полученных электрических сигналов.

Способ определения формальдегида в корковых пробках, используемых в виноделии, методом капиллярного электрофореза // 2752024

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам определения формальдегида в корковых укупорочных средствах для винодельческой продукции. Способ определения формальдегида в корковых пробках, используемых в виноделии, методом капиллярного электрофореза включает подготовку пробы путем экстрагирования корковых пробок, проведение процесса дериватизации, непосредственную идентификацию, при этом в качестве среды для экстракции использован модельный раствор, близкий по составу к винодельческой продукции 20%-ный водно-спиртовой раствор с добавлением 2%-ного раствора лимонной кислоты, при контакте с исследуемыми образцами не менее суток; в качестве деривата используется 2,4-динитрофенилгидразин; оптимальными значениями длины волны применяемого высокоэффективного капиллярного электрофореза явились 320-420 нм.

Способ определения антирадикальной активности веществ // 2752017

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к исследованию свойств веществ путем вольтамперометрического определения для оценки антирадикальной активности объектов искусственного и природного происхождения в отношении ОН-радикалов. Способ определения антирадикальной активности веществ включает оценку антирадикальной активности по степени повреждения самоорганизующегося монослоя алкантиолов на индикаторном электроде под воздействием генерируемых ОН-радикалов в присутствии и отсутствие тестируемых веществ путем вольтамперометрической оценки аналитического сигнала в трехэлектродной электрохимической ячейке, где в качестве индикаторного электрода используют ртутно-пленочный электрод, в качестве электрода сравнения хлорид-серебряный электрод, при этом вначале регистрируют вольтамперограммы фонового тока электровосстановления кислорода в постоянно-токовом режиме в диапазоне потенциалов от 0 до -0,6В, индикаторный электрод извлекают из электрохимической ячейки и опускают рабочую поверхность электрода в 1,0 M раствор алкантиола в этаноле на 20 с, затем, используя тиолированный индикаторный электрод, регистрируют вольтамперограммы электровосстановления кислорода, электрод извлекают, помещают в раствор перекиси водорода с концентрацией 0,1 М и облучают в ультрафиолетовом спектре в течение 60 с, после чего на обработанном тиолированном индикаторном электроде проводят регистрацию вольтамперограмм электровосстановления кислорода, индикаторный электрод извлекают из электрохимической ячейки и опускают рабочую поверхность электрода на 20 с в раствор 1,0 M алкантиола в этаноле, электрод возвращают в электрохимическую ячейку и проводят регистрацию вольтамперограмм электровосстановления кислорода, далее извлекают индикаторный тиолированный электрод из электрохимической ячейки, помещают его в раствор перекиси водорода с концентрацией 0,1 М, содержащей раствор анализируемого вещества в исследуемой концентрации, и облучают в течение 60 с в ультрафиолетовом спектре, затем тиолированный индикаторный электрод возвращают в электрохимическую ячейку, проводят регистрацию вольтамперограмм электровосстановления кислорода и определяют коэффициент антирадикальной активности R по формуле: R=1-((Srs-St)/(Sr-St)), где St - площадь под вольтамперограммой электровосстановления кислорода после нанесения монослоя алкантиолов; Sr - площадь под вольтамперограммой электровосстановления кислорода после обработки тиолированного электрода свободными радикалами при отсутствии анализируемого вещества; Srs - площадь под вольтамперограммой электровосстановления кислорода после обработки тиолированного электрода свободными радикалами в присутствии анализируемого вещества.

Способ и устройство стабилизации электродного потенциала безэлектролитного электрода сравнения // 2750847

Изобретение относится к обеспечению промышленной безопасности опасных производственных объектов и предназначено для работы в составе системы катодной защиты для выявления факта электрохимической коррозии металла подземных сооружений. Техническим результатом изобретения является обеспечение поддержания стабильного электродного потенциала электрода сравнения.

Способ измерения поляризационного потенциала металлического подземного сооружения // 2747444

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах электрохимической защиты подземных металлических сооружений от коррозии, в частности для измерения поляризованного потенциала. Способ измерения поляризационного потенциала подземного металлического сооружения, характеризующийся циклическим повторением совокупности действий, именуемой циклом измерения, состоящим из фазы поляризации, фазы задержки и фазы измерения, применительно к импульсному характеру выходного сигнала катодной станции, в течение фазы поляризации, совпадающей с временем действия выходного импульса катодной станцией, осуществляют поляризацию датчика потенциала, а в течение фазы задержки и фазы измерения, совпадающими с паузой между выходными импульсами катодной станции, исключают возможность такой поляризации; при этом длительность фазы задержки устанавливают достаточной для исключения омической составляющей потенциала, а разность потенциалов, между электродом сравнения и датчиком потенциала, измеренную в течение фазы измерения, регистрируют в качестве поляризационного потенциала, наряду с этим, на протяжении всех фаз цикла измерения потенциала контролируют изменение сигнала помехи, а измерение поляризационной составляющей потенциала осуществляют, если значение сигнала помехи не превышает порог разрешения измерения потенциала.

Способ определения коэффициента диффузии в массивных изделиях из ортотропных капиллярно-пористых материалов // 2739749

Изобретение относится к способу определения коэффициента диффузии в массивных изделиях из ортотропных капиллярно-пористых материалов, заключающемуся в создании в исследуемом образце равномерного начального содержания распределенного в твердой фазе растворителя, приведении плоской поверхности образца в контакт с источником дозы растворителя, импульсном увлажнении в заданном направлении исследуемого ортотропного материала по прямой линии движущимся источником растворителя постоянной производительности, выполнении электродов гальванического преобразователя в виде прямолинейных отрезков и размещении их с обеих сторон линии импульсного увлажнения на прямых, параллельных линии импульсного увлажнения и расположенных на одинаковом заданном расстоянии от нее, измерении изменения во времени ЭДС гальванического преобразователя, причем импульсное воздействие осуществляют дозой растворителя, рассчитываемой по формуле: , где ρ0 - плотность исследуемого образца в сухом состоянии; Up - равновесная концентрация растворителя в исследуемом образце при контакте с насыщенными парами растворителя при заданной температуре; r0 - расстояние между электродами гальванического преобразователя и линией воздействия дозой растворителя на поверхность контролируемого изделия; L - длина линии импульсного воздействия; а моменты времени τ1 и τ2 фиксируют при достижении равных значений сигнала гальванического преобразователя в окрестности значения 0.8 Еp, где Еp - ЭДС гальванического преобразователя при концентрации Up.

Способ качественного и количественного определения антибиотиков тетрациклинового и пенициллинового ряда в молоке и молочных изделиях // 2739074

Изобретение относится к пищевой промышленности. Предложен способ качественного и количественного определения антибиотиков тетрациклинового и пенициллинового ряда в молоке и молочных изделиях.

Способ качественного и количественного детектирования антибиотиков тетрациклинового и пенициллинового ряда, стрептомицина и левомицетина в молоке и молочных изделиях // 2777265

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для селективного количественного детектирования антибиотиков тетрациклинового и пенициллинового ряда, стрептомицина и левомицетина в молоке и молочных изделиях. Способ качественного и количественного детектирования антибиотиков тетрациклинового и пенициллинового ряда, стрептомицина и левомицетина в молоке и молочных изделиях заключается в использовании автоматического режима электрохимического детектирования с использованием программируемого потенциостата в режиме мультиизмерений и модифицированного наноразмерными катализаторами, на основе комплексов рутения и меди, рабочего электрода, которые способны к селективному связыванию с антибиотиками тетрациклинового и пенициллинового ряда, стрептомицина и левомицетина в молоке и молочных изделиях без предварительного их выделения, причем в емкость помещают 5 мл молока или молочного изделия, затем в нее опускают модифицированный рабочий электрод, в течение 2 с при потенциале процессов от +0.5 В до -1 В проводят измерения и регистрируют значение тока, далее по калибровочной прямой определяют концентрацию антибиотиков, при этом концентрация антибиотиков может варьироваться в диапазоне 10-8–10-4 моль/л. Техническим результатом является разработка автоматизированного электрохимического способа качественного и количественного детектирования четырех типов антибиотиков (антибиотиков тетрациклинового, пенициллинового ряда, стрептомицина и левомицетина) в молоке и молочных изделиях в режиме реального времени без предварительного их выделения. 14 ил., 6 табл.