CC BY
53
Химия растительного сырья. 2011. №4. С. 157-160.
УДК 543.552
ВЛИЯНИЕ СОСТАВА ФОНОВОГО ЭЛЕКТРОЛИТА НА АНАЛИТИЧЕСКИЙ СИГНАЛ ПРИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОМ ИССЛЕДОВАНИИ ДИГИДРОКВЕРЦЕТИНА
© Д.А. Матвеев1, Е.А. Арбузова1, П.Б. Крайкивский1, Н.Ф. Апрелкова1, Т.В. Карачун2,
В.А. Хуторянский3
1 Иркутский государственный университет, ул. К. Маркса, 1, Иркутск 664003
(Россия), e-mail: matweew_isu@mail.ru
2ОАО «Ангарская нефтехимическая компания», Иркутская область, Ангарск,
665830 (Россия)
3Институто нефте- и углехимического синтеза ИГУ, ул. К. Маркса, 1,
Иркутск, 664003 (Россия)
Исследовано влияние состава фонового электролита на величину аналитического сигнала при электрохимическом окислении на стеклоуглеродном электроде и при электрохимическом восстановлении на ртутном капающем электроде дигидрокверцетина. Показана возможность определения дигидрокверцетина вольтамперометрическим методом в препарате «Капилар». Определен коэффициент антиоксидантной активности дигидрокверцетина.
Ключевые слова: дигидрокверцетин, флавоноиды, вольтамперометрия, антиоксидантная активность.
Работа при финансовой поддержке Федеральной целевой программы «Научные и научнопедагогические кадры инновационной России». Гос. контракт П302 от 06.05.2010.
Введение
Вольтамперометрия является перспективным методом исследования и анализа органических веществ, в том числе лекарственных и биологически активных веществ [1-6]. Кроме того, вольтамперометрия на ртутных электродах успешно используется в определении активности антиоксидантов [7-9].
Дигидрокверцетин (2,3-дигидро-3,5,7-тригидрокси-2-(3,4-дигидроксифенил)-4Н-1 -бензопиран-4-он) является активным антиоксидантом, флавоноидом растительного происхождения и входит в состав некоторых лекарственных препаратов. Область использования этого соединения в пищевой, косметической, фармацевтической промышленности непрерывно расширяется. Так, дигидрокверцетин хорошо зарекомендовал себя как консервант плодово-ягодных соков, сухого молока, кондитерских изделий, жиров, как компонент лекарственных фитопрепаратов, обладающих капилляро-, радио-, гепато- и онкопротекторной активностью [10, 11].
Благодаря выраженным антиокислительным и капилляропротекторным свойствам, дигидрокверцетин наиболее активно используется при производстве биологически активных добавок к пище и лекарственных средств. Для количественного определения дигидрокверцетина используют ВЭЖХ и фотометрический метод [12-14]. Незаслуженно мало внимания уделяется методу вольтамперометрии. Вольт-амперометрический метод позволяет решать сразу две проблемы: во-первых, проводить количественное определение дигидрокверцетина, при использовании различных типов электродов; во-вторых, определять антиоксидантную активность, используя ртутный электрод в режиме классической полярографии.
Цель работы - подобрать наиболее оптимальные условия количественного определения дигидрокверцетина как в модельных растворах, так и в лекарственном препарате «Капилар» с использованием двух видов электродов: стеклоуглеродного и ртутного капающего. Определить коэффициент антиоксидантной активности дигидрокверцетина.
* Автор, с которым следует вести переписку.
Экспериментальная часть
Вольтамперометрические исследования проводили на полярографах ЬР-7 и ПУ-1. Для измерений использовали двух- и трехэлектродную ячейки. При работе в анодной области потенциалов на полярографе ЬР-7 в качестве электрода сравнения применяли насыщенный каломельный электрод. Рабочим являлся стеклоуглеродный электрод. В катодной области (полярограф ПУ-1): электрод сравнения - насыщенный хлорсеребряный электрод, вспомогательный - платиновый электрод, рабочий - ртутный капающий (РКЭ). Ртутный капающий электрод представляет собой стеклянный капилляр с внешним диаметром 5 мм. Капилляр характеризуется двумя величинами: скорость вытекания т = 0,92 мг/с (количество ртути, вытекающее за одну секунду); период капания т = 5,5 с (время, которое проходит от начала образования капли до момента её отрыва). Произведение т 2/3х1/6 = 1,26 мг2/3/с1/6 (в отсутствии поляризации) - постоянная величина, характерная для каждого капилляра, входящая в уравнение Ильковича, связывающего величину силы среднего диффузионного тока с концентрацией деполяризатора в растворе.
В качестве фоновых электролитов использовали фосфатный и ацетатный буферные растворы (pH = 3,0-7,0). Исходный 10-2 М раствор дигидрокверцетина готовили путем растворения точной навески в органическом растворителе (изопропанол, диметилформамид (ДМФА), диоксан). Исследуемые растворы дигидрокверцетина готовили путем разбавления исходного. Величину pH буферных растворов контролировали на рН-метре рН-410 стеклянным электродом.
Обсуждениерезультатов
Дигидрокверцетин окисляется на стеклоуглеродном электроде в положительной области потенциа-лов и восстанавливается на ртутном электроде при его катодной поляризации. Оба эти процесса являются рН-зависимыми в интервале 3,0-7,0 ед. pH.
Электрохимическое окисление дигидрокверцетина на стеклоуглеродном электроде протекает на фоне фосфатного буферного раствора в смеси с 50% органическим растворителем (ДМФА, изопропанол, диоксан) в объемном отношении 4 : 1. При использовании фосфатного буфера со значением pH = 7,0 потенциал пика окисления (Ер) дигидрокверцетина составляет +0,22 В. Процесс электрохимического окисления дигидрокверцетина представляют следующим образом [6]:
О
В интервале концентраций 5-10-4-5-10-3 моль/л наблюдается прямолинейная зависимость между величиной тока окисления (аналитический сигнал) и содержанием дигидрокверцетина в растворе. Природа используемого органического растворителя оказывает влияние на величину аналитического сигнала. Так в присутствии ДМФА величина тока окисления дигидрокверцетина превышает ток окисления в присутствии диок-сана или изопропанола. Таким образом, наибольшее значение аналитического сигнала обеспечивает ДМФА.
Кроме того, на величину аналитического сигнала оказывает влияние количество органического растворителя в растворе. При уменьшении содержания растворителя происходит увеличение тока окисления дигидрокверцетина, что можно объяснить снижением вязкости раствора и, следовательно, изменением коэффициентов диффузии (табл. 1). Однако при снижении содержания органического растворителя до 10 об.% в растворе наблюдается ухудшение растворимости дигидрокверцетина (при концентрации 5-10-3 М) и появление осадка, что приводит к занижению величины тока окисления и ошибке определения. В работе [15] изучали растворимость дигидрокверцетина в различных средах, в частности, в бидистилированной воде (1,5±0,5 г/л) и в водном этаноле (2,0±1,0 г/л), при концентрации этанола 400 г/л (50 об.%). Очевидно, что снижение содержания этанола должно приводить к уменьшению растворимости дигидрокверцетина как минимум до величины, характерной для бидистиллированной воды. Появление осадков, вероятно, также можно объяснить образованием внутрикомплексных соединений дигидрокверцетина с ионами фона (№+) [15].
Проведенные исследования позволили выбрать наиболее оптимальный фоновый электролит для количественного определения дигидрокверцетина в модельном растворе. Таким электролитом является фосфатный буферный раствор (pH = 7,0) в смеси с 50% диметилформамидом в объемном отношении 4 : 1.
Таблица 1. Зависимость величины силы тока окисления дигидрокверцетина с концентрацией 5-10-3 М на стеклоуглеродном электроде в присутствии фосфатного буферного раствора (pH = 7,0) от природы органического растворителя
Растворитель ДМФА Диоксан Изопропанол
Концентрация растворителя, об. % 10 50 90 10 50 90 10 50 90
I, мкА 5,0 4,2 3,5 2,6 2,4 2,1 2,4 2,3 2,0
Таблица 2. Результаты анализа препарата «Капилар» при использовании 50% органических
растворителей на стеклоуглеродном электроде
Показана возможность определения дигидрокверцетина в препарате «Капилар»
(производитель ОАО «ДИОД», Москва).
Коэффициент вариации, характеризующий внутрилабораторную прецизионность результатов определения, оказался меньше именно в случае использования 50% растворов органических растворителей. Результаты анализа представлены в таблице 2.
Как видно из полученных данных, содержание дигидрокверцетина в препарате ниже декларированной производителем величины (10 мг в таблетке). Заниженное содержание дигидрокверцетина в анализируемом препарате может быть связано с адсорбцией флавоноида на электроде, приводящее к уменьшению рабочей площади электрода, несмотря на проведение ее электрохимической зачистки.
Подобно кверцетину [16] дигидрокверцетин восстанавливается на ртутном капающем электроде, наиболее вероятно следующим образом:
Растворитель Коэффициент вариации (V), % Среднее содержание дигидрокверцетина в таблетке, мг
ДМФА 5,0 7,8±0,4
Диоксан 5,5 7,9 ±0,4
І-РЮН 5,6 7,2±0,4
пн
ОН
Электрохимическое восстановление дигидрокверцетина происходит в присутствии как фосфатного, так и ацетатного буферного раствора. Значения pH буферных растворов составляли 4,0. Большие значения pH не рекомендуются, так как наблюдается уменьшение обратимости процесса электровосстановления дигидрокверцетина и деформация вольтамперных кривых. При этом в присутствии диоксана не удалось зафиксировать полярографических волн, а в случае ДМФА волны были плохо выраженными, что затрудняло их дешифровку. Наиболее оптимальным органическим растворителем оказался изопропанол. Фоновый электролит представлял собой смесь буферного раствора (pH = 4,0) и изопропанола в объемном соотношении 4 : 1. При использовании ацетатного буферного раствора для дигидрокверцетина значение Е1/2 = -1,32 В; в случае фосфатного - Еі/2 = -1,37 В.
В диапазоне концентраций 1-10-4-1-10-3 моль/л наблюдается прямолинейная зависимость между величиной тока восстановления (аналитический сигнал) и содержанием дигидрокверцетина в растворе. На величину тока восстановления дигидрокверцетина оказывает влияние содержание изопропанола в растворе. С увеличением содержания изопропанола в растворе величина аналитического сигнала уменьшается, что можно объяснить увеличением вязкости среды. При количественном определении дигидрокверцетина в препарате «Капилар» наименьшее значение коэффициента ва- Таблица 3. Результатыанализапрепарата «Капилар»
риации получено при использовании дрИ использовании изопропанола на ртутном
50% изопропанола. Результаты анализа капающем электроде в присутствии
представлены в таблице 3.
Количество дигидрокверцетина в препарате «Капилар» по полученным данным соответствует указанному на упаковке содержанию.
Концентрация изопропанола, % Коэффициент вариации (V), % Среднее содержание дигидрокверцетина, мг/табл.
10 5,0 9,6±0,4
50 4,4 9,9±0,4
90 4,5 10,3±0,4
Проведенные исследования показывают, что ртутный капающий электрод, несмотря на свой главный недостаток - токсичность, является наиболее оптимальным при проведении количественных определений вследствие хорошо и постоянно воспроизводимой поверхности.
Использование ртутного электрода в режиме классической полярографии позволяет определять ан -тиоксидантную активность дигидрокверцетина. Дигидрокверцетин взаимодействует с анион радикалами, генерируемыми в ходе электровосстановления кислорода. Был определен коэффициент антиоксидантной активности дигидрокверцетина, выражающейся в уменьшении величины тока электровосстановления кислорода относительно концентрации антиоксиданта в растворе: K = а| — I , где I - значение тока элек-
11 о) АС
тровосстановление кислорода в присутствии дигидрокверцетина, мкА; I0 - значение тока электровосстановление кислорода в отсутствии дигидрокверцетина, мкА; С - концентрация дигидрокверцетина в растворе, г/мл. Очень важным является тот факт, что в данном случае отпадает необходимость в использовании стандартного антиоксиданта. Данный коэффициент составил 271,2 мл/г, величина которого превышает значения для некоторых других антиоксидантов, изученных в работе [8].
Выводы
Показана возможность количественного определения дигидрокверцетина в лекарственном препара-те «Капилар» методом классической вольтамперометрии с использованием стеклоуглеродного и ртутного капающего электродов.
Оценено влияние состава фонового электролита и типа электрода на результаты количественного определения дигидрокверцетина. Подобраны оптимальные фоновые электролиты и показано преимущество ртутного капающего электрода, обладающего хорошо воспроизводимой поверхностью.
Определен коэффициент антиоксидантной активности дигидрокверцетина.
Список литературы
1. Мискиджьян С.П., Кравченюк Л.П. Полярография лекарственных препаратов. Киев, 1976. 232 с.
2. Государственная фармокопея СССР. М., 1990. 384 с.
3. Федорчук В.А. Вольтамперометрическое определение стрептомицина и левомицетина в лекарственных препаратах и пищевых продуктах : автореф. дис. ... канд. хим. наук. Томск, 2003. 19 с.
4. Слепченко Е.С., Карбаинов Ю.А., Слепченко Г.Б., Анисимова Л.С. Вольтамперометрическое исследование электрохимической активности азитромицина дигидрата // Химия и химическая технология. 2004. Т. 47, №9. С. 6-9.
5. Fahrat F., Kallel М., Caiola A., Cantin D., Alary J. Determination polarograohique de facteurs vitaminiques P (ratine et ses derives) // Talanta. 1984. V. 31, N8. Pp. 615-618.
6. Janeiro P., Corduneanu O., Brett A.M.O. Chrysin and (±)-Taxifolin Electrochemical Oxidation Mechanisms // Electroanalysis. 2005. V. 17, N12. Pp. 1059-1064.
7. Вторушина A.H. Метод вольтамперометрии в определении антиоксидантных свойств некоторых биологически активных соединений: автореф. дис. ... канд. хим. наук. Томск, 2008. 21 с.
8. Короткова Е.И., Аврамчик О.А., Каморзина И.Г., Карбаинов Ю.А., Лукина А.Н. Новый вольтамперометриче-ский метод определения антиоксидантной активности косметической продукции // Заводская лаборатория. 2004. Т. 70, №8. С. 13-17.
9. Аврамчик О.А. Закономерности процесса электровосстановления кислорода в присутствии антиоксидантов и их применение в аналитической практике: автореф. дис. ... канд. хим. наук. Томск, 2006. 21 с.
10. Kolhir V.K., Tyukavkina N.A., Bykov V.A. and others. Diquertin - new antioxidant and vasoprotektor // Chem.-Farm. Jornal. 1995. Sept. P. 61. URL: http://www.taxifolin.rusmed.ru/
11. Ильюченко Т.Ю., Фригидова Л.М., Хоменко А.И. и др. Фармакологическое и радиозащитные свойства некоторых производных гамма пирона (флавонолы и флавононы) // Фармакология и токсикология. 1975. Т. 38. №5. С. 607.
12. Воскобойникова И.В., Геодакян С.В., Тюкавкина Н.А. Количественное определение дигидрокверцетина методом ВЭЖХ // Фармация. 1992. №6. С. 74-75.
13. Руленко И.А., Тюкавкина Н.А., Колесник Ю.А. Анализ ДКВ в сухих молочных продуктах методом ВЭЖХ // Биотехнологияиуправление. 1993. №3. С. 40-43.
14. Еськин А.П., Левданский В.А., Полежаева Н.И. Метод количественного фотометрического определения дигидрокверцетина // Химия растительного сырья. 1998. №3. С. 41-46.
15. Мельникова Н.Б., Иоффе И.Д. Взаимодействие дигидрокверцетина с ионами металлов в водных растворах их солей и в изотонических медицинских средах. // Химия растительного сырья. 2001. №4. С. 25-33.
16. Engelkemeir D.W., Geissman T.A., Crowell W.R., Friess S.L. Flavanones and Related Compounds. The Reduction of Some Naturally-Occurring Flavones at the Dropping Mercury Electrode // J.Am.Chem.Soc. 1947. V. 69. Pp. 155.
Поступило в редакцию 14 октября 2010 г.
После переработки 14 марта 2011 г.
