способ кулонометрического определения содержания аскорбиновой кислоты в растительном сырье и препаратах из растительного сырья

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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	Xcр=0,02
Мордовия, 2008 г.	2,39	2,35	Sr=0,011
	2,33	cp=l,01%
Плоды шиповника	0,54	0,54	Xcp=0,537
морщинистого,	0,54	0,53	Xср=0,006
Ботанический сад КГМУ, 2009 г.	0,53	0,55	Sr=0,013
	0,54	cp=1.19%
Плоды шиповника	0,29	0,29	Xcp=0,287
ООО «Биоком»	0,29	0,28	Xср=0,005
г. Ульяновск	0,28	0,29	Sr=0,017
серия 050410	0,29	ср=1,57%
Плоды шиповника	0,79	0,77	Xср=0,77
ЗАО АПФ «Фито-Эм»	0,76	0,77	Xср=0,01
пос. Мамонтовка	0,77	0,76	Sr=0,014
серия 080209	0,76	cp=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