Количественное определение витамина а. Количественное определение витамина В1. Перекисное окисление липидов
Незаменимые вещества пищи, объединяемые под общим названием «витамины», относятся к различным классам химических соединений, что само по себе исключает возможность использования единого метода их количественного определения. Все известные для витаминов аналитические методы основаны либо на определении специфических биологических свойств этих веществ (биологические, микробиологические, ферментативные), либо на использовании их физико-химических характеристик (флуоресцентные, хроматографические и спектрофотометрические методы), либо на способности некоторых витаминов вступать в реакции с некоторыми реагентами с образованием окрашенных соединений (колориметрические методы).
Несмотря на достигнутые успехи в области аналитической и прикладной химии методы определения витаминов в пищевых продуктах еще трудоемки и длительны. Это обусловлено рядом объективных причин, основные из которых следующие.
1. Определение ряда витаминов часто осложняется тем, что многие из них находятся в природе в связанном состоянии в виде комплексов с белками или пептидами, а также в виде фосфорных эфиров. Для количественного определения необходимо разрушить эти комплексы и выделить витамины в свободном виде, доступном для физико-химического или микробиологического анализа. Это достигается обычно путем использования особых условий обработки (кислотным, щелочным или ферментативным гидролизом, автоклавированием).
2. Почти все витамины – соединения весьма неустойчивые, легко подвергающиеся окислению, изомеризации и полному разрушению под воздействием высокой температуры, кислорода воздуха, света и других факторов. Следует соблюдать меры предосторожности: максимально сокращать время на предварительную подготовку продукта, избегать сильного нагрева и воздействия света, использовать антиоксиданты и др.
3. В пищевых продуктах, как правило, приходится иметь дело с группой соединений, имеющих большое химическое сходство и одновременно различающихся по биологической активности. Например, витамин Е включает 8 токоферолов, сходных по химическим свойствам, но отличающихся по биологическому действию; группа каротинов и каротиноидных пигментов насчитывает до 80 соединений, из которых только 10 в той или иной степени обладают витаминными свойствами.
4. Витамины принадлежат к различным классам органических соединений. Поэтому для них не могут существовать общие групповые реакции и общие методы исследования.
5. Кроме того, анализ затрудняет присутствие в исследуемом образце сопутствующих веществ, количество которых может во много раз превышать содержание определяемого витамина (например, стерины и витамин D). Для устранения возможных погрешностей при определении витаминов в пищевых продуктах обычно проводят тщательную очистку экстрактов от сопутствующих соединений и концентрирование витамина. Для этого используют различные приемы: осаждение мешающих анализу веществ, методы адсорбционной, ионобменной или распределительной хроматографии, избирательную экстракцию определяемого компонента и др.
В последние годы для определения витаминов в пищевых продуктах с успехом стали использовать метод ВЭЖХ. Этот метод является наиболее перспективным, так как позволяет одновременно разделять, идентифицировать и количественно определять различные витамины и их биологически активные формы, что позволяет сократить время анализа.
Физико-химические методы исследования витаминов. Методы основаны на использовании физико-химических характеристик витаминов (их способности к флуоресценции, светопоглощению, окислительно-восстановительным реакциям и др). Благодаря развитию аналитической химии, приборостроения физико-химические методы почти полностью вытеснили длительные и дорогостоящие биологические методы.
Определение витамина С. Витаминб С (аскорбиновая кислота) может присутствовать в пищевых продуктах как в восстановленной, так и в окисленной форме. Дегидроаскорбиновая кислота (ДАК) может образовываться при обработке и хранении пищевых продуктов в результате окисления, что вызывает необходимость ее определения. При определении витамина С в пищевых продуктах используют различные методы: колориметрические, флуоресцентные, методы объемного анализа, основанные на окислительно-восстановительных свойствах АК, и ВЭЖХ.
Ответственный момент количественного определения АК – приготовление экстракта образца. Извлечение должно быть полным. Наилучшим экстрагентом является 6% раствор метафосфорной кислоты, обладающей способностью осаждать белки. Используются также уксусная, щавелевая и соляная кислоты, а также их смеси.
1. Для суммарного и раздельного определения окисленной и восстановленной форм АК часто используют метод Роэ с применением 2,4-динитрофенилгидразинового реактива. АК (гулоновая кислота) под действием окислителей переходит в ДАК, а затем в 2,3-дикетогулоновую кислоту, которая образует с 2,4-динитрофенилгидразином соединения, имеющие оранжевую окраску. Сам 2,4-динитрофенилгидразин представляет собой основание, неспособное существовать в аци-форме. Однако соответствующие гидразоны под влиянием щелочей превращаются в интенсивно окрашенные аци-соли. При определении витамина С этим методом мешает присутствие восстановителей (глюкоза, фруктоза и др). Поэтому при большом содержании сахаров в исследуемом продукте используют хроматографию, что осложняет определение.
2. В последнее время для определения общего содержания витамина С (сумма АК и ДАК) получил признание весьма чувствительный и точный флуоресцентный метод. ДАК конденсируясь с о-фенилендиамином, образует флуоресцирующее соединение хиноксалин, обладающее максимальной флуоресценцией при длине волны возбуждающего света 350 нм.
Интенсивность флуоресценции хиноксалина в нейтральной среде при комнатной температуре прямо пропорциональна концентрации ДАК. Для количественного определения АК ее предварительно окисляют в ДАК. Недостатком метода является достаточно дорогое оборудование.
Методы, основанные на окислительно-восстановительных свойствах АК.
3. Из методов, основанных на окислительно-восстановительных свойствах АК, наибольшее применение нашел метод титрования раствором 2,6-дихлорфенолиндофенола, имеющим синюю окраску. Продукт взаимодействия АК с реактивом – бесцветный. Метод может быть использован при анализе всех видов продуктов. При анализе продуктов, не содержащих естественных пигментов, в картофеле, молоке используют визуальное титрование. В случае присутствия естественных красителей, используют потенциометрическое титрование или метод индофенол-ксилоловой экстракции. Последний метод основан на количественном обесцвечивании 2,6-дихлорфенолиндофенола аскорбиновой кислотой. Избыток краски экстрагируется ксилолом и измеряется оптическая плотность экстракта при 500 нм.
В реакцию вступает только АК. ДАК предварительно восстанавливают цистеином. Для отделения АК от восстановителей, присутствующих в пищевых продуктах, подвергшихся тепловой обработке, или длительно хранившиеся экстракты обрабатывают формальдегидом. Формальдегид в зависимости от рН среды избирательно взаимодействует с АК и посторонними примесями восстановителей (рН = 0). Указанным методом определяют сумму АК и ДАК.
2,6-дихлорфенолиндофенол может быть использован и для фотометрического определения АК. Раствор реактива имеет синюю окраску, а продукт взаимодействия с АК – бесцветен, т.е. в результате реакции уменьшается интенсивность синей окраски. Оптическую плотность измеряют при 605 нм (рН = 3,6).
4. Еще одним методом, основанным на восстановительных свойствах АК, является колориметрический метод, в котором используется способность АК восстанавливать Fe(3+) до Fe(2+) и способность последнего образовывать с 2,2’-дипиридилом соли, интенсивно окрашенные в красный цвет. Реакцию проводят при рН 3,6 и температуре 70ºС. Оптическую плотность раствора измерят при 510 нм.
5. Фотометрический метод, основанный на взаимодействии АК с реактивом Фолина. Реактив Фолина представляет собой смесь фосфорномолибденовой и фосфорновольфрамовой кислот, т.е. это – известный метод, основанный на образовании молибденовых синей, поглощающих при 640–700 нм.
6. Для определения витамина С во всех пищевых продуктах с успехом может быть использован высоко чувствительный и специфичный метод ВЭЖХ. Анализ достаточно прост, лишь при анализе продуктов, богатых белками, необходимо предварительно удалить их. Детектирование осуществляется по флуоресценции.
Кроме названных методов определения витамина С существует еще целый ряд способов, например, окисление хлоридом золота и образование гидроксамовых кислот, но эти методы не имеют практического значения.
Определение тиамина (В 1 ). В большинстве природных продуктов тиамин встречается в виде дифосфорного эфира – кокарбоксилазы. Последняя, являясь активной группой ряда ферментов углеводного обмена, находится в определенных связях с белком. Для количественного определения тиамина необходимо разрушить комплексы и выделить исследуемый витамин в свободном виде, доступном для физико-химического анализа. С этой целью проводят кислотный гидролиз или гидролиз под воздействием ферментов. Объекты, богатые белком, обрабатывают протеолитическими ферментами (пепсином) в среде соляной кислоты. Объекты, с высоким содержанием жира (свинина, сыры), для его удаления обрабатывают эфиром (тиамин практически нерастворим в эфире).
1. Для определения тиамина в пищевых продуктах используют, как правило, флуоресцентный метод, основанный на окислении тиамина в щелочной среде гексацианоферратом калия (3+) с образованием сильно флуоресцирующего в ультрафиолетовом свете соединения тиохрома. Интенсивность его флуоресценсции прямо пропорциональна содержанию тиамина (длина волны возбуждающего света 365 нм, испускаемого – 460–470 нм (синяя флуоресценция)). При использовании этого метода возникают трудности, связанные с тем, что в ряде объектов присутствуют флуоресцирующие соединения. Их удаляют очисткой на колонках с ионообменными смолами. При анализе мяса, молока, картофеля, пшеничного хлеба и некоторых овощей очистка не требуется.
2. Тиамин характеризуется собственным поглощением в УФ области (240 нм – в водном растворе, 235 нм – в этаноле), а значит он может быть определен методом прямой спектрофотометрии.
3. Для одновременного определения тиамина и рибофлавина используют ВЭЖХ.
Определение рибофлавина (В 2 ). В пищевых продуктах рибофлавин присутствует главным образом в виде фосфорных эфиров, связанных с белками, и, следовательно, не может быть определен без предварительного протеолитического расщепления. Свободный рибофлавин в значительном количестве содержится в молоке.
При определении рибофлавина наибольшее распространение получили микробиологический и физико-химический (флуоресцентный) методы анализа. Микробиологический метод специфичен, высоко чувствителен и точен; применим ко всем продуктам, но длителен и требует специальных условий.
Физико-химический метод разработан в двух вариантах, которые отличаются способом оценки флуоресцирующих веществ:
· вариант прямой флуоресценции (определение интенсивности флуоресценции рибофлавина) и
· люмифлавиновый вариант.
1. Свободный рибофлавин и его фосфорные эфиры обладают характерной желто-зеленой флуоресценцией при длине волны возбуждающего света 440–500 нм. На этом свойстве основан наиболее широко используемый флуоресцентный метод определения рибофлавина. Рибофлавин и его эфиры дают очень сходные спектры флуоресценции с максимумом при 530 нм. Положение максимума не зависит от рН. Интенсивность флуоресценции значительно зависит от рН и от растворителя (по-разному для рибофлавина и его эфиров), поэтому предварительно разрушают эфиры и анализируют свободный рибофлавин. Для этого используют гидролиз с соляной и трихлоруксусной кислотами, автоклавирование, обработку ферментными препаратами.
Интенсивность желто-зеленой флуоресценции рибофлавина в УФ-свете зависит не только от его концентрации, но и от значения рН раствора. Максимальная интенсивность достигается при рН=6-7. Однако измерение проводят при рН от 3 до 5, так как в этом интервале интенсивность флуоресценции определяется только концентрацией рибофлавина и не зависит от других факторов – значения рН, концентрации солей, железа, органических примесей и др.
Рибофлафин легко разрушается на свету, определение проводят в защищенном от света месте и при рН не выше 7. Следует отметить, что метод прямой флуоресценции не применим к продуктам с низким содержанием рибофлавина.
2. Люмифлавиновый вариант основан на использовании свойства рибофлавина при облучении в щелочной среде, переходить в люмифлавин, интенсивность флуоресценции которого измеряют после извлечения его хлороформом (голубая флуоресценция, 460–470 нм). Поскольку при определенных условиях в люмифлавин переходит 60–70% общего рибофлавина, при проведении анализа необходимо соблюдать постоянные условия облучения, одинаковые для испытуемого и стандартного раствора.
Определение витамина В 6 . Для определения витамина могут быть использованы следующие методы:
1. Прямая спектрофотометрия. Пиридоксина гидрохлорид характеризуется собственным поглощением при 292 нм (e = 4,4·10 3) при рН = 5.
2. Метод Кьельдаля. Определение осуществляется по аммиаку, образующемуся при окислении витамина.
3. Фотометрический метод, основанный на реакции с 2,6-дихлорхинонхлоримином (реактив Гиббса) при рН 8–10, в результате которой образуются индофенолы, имеющие синюю окраску. Индофенолы экстрагируют метил-этилкетоном и измеряют оптическую плотность экстракта при 660–690 нм (реакцию Гиббса дают фенолы со свободным пара-положением).
4. Флуоресцентный метод, основанный на том, что при облучении пиридоксина и пиридоксамина наблюдается синяя, а пиридоксаля – голубая флуоресценция.
Определение витамина В 9 . Определение фолатов в пищевых продуктах в тканях и жидкостях организма представляет значительные трудности, т.к. в этих объектах они обычно присутствуют в связанной форме (в виде полиглютаматов); кроме того, большинство форм чувствительно к воздействию кислорода воздуха, света и температуры. Для предохранения фолатов от гидролиза рекомендуется вести гидролиз в присутствии аскорбиновой кислоты.
В пищевых продуктах фолаты могут быть определены физическими, химическими и микробиологическими методами. Колориметрический метод основан на расщеплении птероилглутаминовой кислоты с образованием п-аминобензойной кислоты и родственных ей веществ и дальнейшем превращении их в окрашенные соединения. Однако из-за недостаточной специфичности этот метод применяется в основном для анализа фармацевтических препаратов.
Для разделения, очистки и идентификации фолатов разработаны также методы хроматографии на колонках, бумаге и в тонком слое адсорбента.
Определение витамина РР. В пищевых продуктах никотиновая кислота и ее амид находятся как в свободной, так и в связанной форме, входя в состав коферментов. Химические и микробиологические методы количественного определения ниацина предполагают наиболее полное выделение и превращение его связанных форм, входящих в состав сложного органического вещества клеток, в свободную никотиновую кислоту. Связанные формы ниацина освобождают воздействием растворов кислот или гидрооксида кальция при нагревании. Гидролиз с 1 М раствором серной кислоты в автоклаве в течение 30 минут при давлении 0,1 МПа приводит к полному освобождению связанных форм ниацина и превращению никотинамида в никотиновую кислоту. Установлено, что этот способ обработки дает менее окрашенные гидролизаты и может быть использован при анализе мясных и рыбных продуктов. Гидролиз с гидрооксидом кальция предпочтителен при определении ниацина в муке, крупах, хлебобулочных изделиях, сырах, пищевых концентратах, овощах, ягодах и фруктах. Ca(OH) 2 образует с сахарами и полисахаридами, пептидами и гликопептидами соединения, почти полностью нерастворимые в охлажденных растворах. В результате гидролизат, полученый при обработке Ca(OH) 2 , содержит меньше веществ, мешающих химическому определению, чем кислотный гидролизат.
1. В основе химического метода определения ниацина лежит реакция Кенига, протекающая в две стадии. Первая стадия – реакция взаимодействия пиридинового кольца никотиновой кислоты с бромцианом, вторая – образование окрашенного производного глутаконового альдегида в результате взаимодействия с ароматическими аминами. (Сразу после добавления к никотиновой кислоте бромистого циана появляется желтая окраска глутаконового альдегида. В результате взаимодействия его с ароматическими аминами, вводимыми в реакционную смесь, образуются дианилы, которые интенсивно окрашены в желтый, оранжевый или красный цвет, в зависимости от амина (бензидин – красный, сульфаниловая кислота – желтый). Реакцию Кенига применяют для фотометрического определения пиридина и его производных со свободным a-положением. Недостатком метода является его длительность, так как скорость реакций мала.
Получение CNBr возможно двумя способами:
1. CN – + Br 2 = CNBr + Br –
2. SCN – + Br 2 + 4H 2 O = CNBr + SO 4 2– + 8H + + Br –
Существует много модификаций проведения этой реакции в зависимости от температурного режима, рН, источника ароматических аминов. рН и амин существенно влияют на интенсивность и устойчивость развивающейся окраски. Наиболее устойчивую окраску дают продукты реакции никотиновой кислоты с бромродановым (бромциановым) реактивом и сульфаниловой кислотой или метолом (сульфатом пара-метиламинофенола).
2. Никотиновую кислоту и ее амид можно также определять спектрофотометрически благодаря их собственному поглощению в УФ-области. Никотиновая кислота характеризуется максимумом поглощения при 262 нм (Е = 4,4·10 3), а никотинамид при 215 нм, (Е = 9·10 3).
3. Для количественного определения ниацина широко используется микробиологический метод. Он простой, специфичный, но более длительный, чем химический. Микробиологический метод позволяет определять содержание ниацина в объектах, в которых химическим путем это сделать невозможно (продукты с высоким содержанием сахаров и низким уровнем ниацина).
Определение b -каротина . В ряде пищевых продуктов, особенно растительного происхождения, присутствуют так называемые каротиноиды. Каротиноиды (от лат. carota – морковь) – природные пигменты от желтого до красно-оранжевого цвета; полиненасыщенные соединения, содержащие циклогексановые кольца; в большинстве случаев содержат в молекуле 40 атомов углерода.) Некоторые из них (a, b-каротин, криптоксантин и др.) являются провитаминами (предшественниками) витамина А, так как в организме человека и животных могут превращаться в витамин А. Известно около десяти провитаминов А, но самым активным из них является b-каротин.
При анализе пищевых продуктов необходима предварительная обработка образца для извлечения, концентрирования каротина и очистки его от сопутствующих соединений. В этих целях широко используют экстракцию (петролейный эфир, гексан, ацетон и их смеси), омыление и хроматографию. При определении b-каротина следует избегать нагревания. Но в некоторых случаях горячее омыление необходимо, например, когда отношение жира к b-каротину больше, чем 1000:1 (молочные продукты, животные жиры, маргарин, яйца, печень). Омыление проводят в присутствии антиоксиданта. Избыток щелочи ведет к разрушению b-каротина. Для отделения b-каротина от сопутствующих пигментов широко применяют адсорбционную хроматографию на колонках с оксидом алюминия, магния.
1. Большинство применяемых в настоящее время физико-химических методов определения b-каротина в пищевых продуктах основано на измерении интенсивности светопоглощения его растворов. Как соединения с сопряженными двойными связями, каротиноиды имеют характерные спектры поглощения в УФ и видимой области. Положение полосы поглощения зависит от числа сопряженных двойных связей в молекуле каротиноида и от применяемого растворителя. Максимальное поглощение b-каротина наблюдается в бензоле при 464–465 нм, в гексане и петролейном эфире при 450-451 нм.
2. В последнее время для определения b-каротина и других каротиноидов чаще используется метод ВЭЖХ. Метод позволяет сократить время анализа, а значит и вероятность их разрушения под действием света и кислорода воздуха. Метод ВЭЖХ каротиноидов является классическим примером демонстрации возможностей метода разделять и количественно определять пространственные изомеры a- и b-каротина в овощах.
Для определения b-каротина могут быть использованы и химические методы, например, основанные на реакции с хлоридом сурьмы (3+) в хлороформе (синий, 590 нм), аналогично витамину А, и с реактивом Фолина (синий, 640–700 нм). Однако из-за неспецифичности этих реакций они не нашли широкого применения.
Определение витамина А. Важнейшими представителями витамина являются, как уже говорилось, ретинол (А 1 -спирт), рентиналь (А 1 -альдегид), ретиноевая кислота (А 2).
При количественном определении витамина А в пищевых продуктах используют различные методы: колориметрический, флуоресцентный, способ прямой спектроскопии и ВЭЖХ. Выбор метода определяется наличием той или иной аппаратуры, целью исследования, свойствами анализируемого материала, предполагаемым содержанием витамина А и характером сопутствующих примесей.
Выделение витамина осуществляют кипячением со спиртовым раствором КОН в среде азота; и последующей экстракцией петролейным эфиром.
1. Для количественного определения веществ, обладающих А-витаминной активностью, может быть использован метод прямой спектрофотометрии, основанный на способности этих соединений к избирательному светопоглощению на разных длинах волн в УФ области спектра. Поглощение пропорционально концентрации вещества при измерении на тех длинах волн, где наблюдается свойственный данному соединению максимум абсорбции в используемом растворителе. Метод – наиболее простой, быстрый, достаточно специфичный. Дает надежные результаты при определении витамина А в объектах, не содержащих примесей, обладающих поглощением в той же области спектра. При наличии таких примесей метод может быть использован в сочетании со стадией хроматографического разделения.
2. Перспективным является флуоресцентный метод, основанный на способности ретинола флуоресцировать под действием УФ лучей (длина волны возбуждающего света 330–360 нм). Максимум флуоресценции наблюдается в области 480 нм. Определению витамина А этим методом мешают каротиноиды и витамин D. Для устранения мешающего влияния используют хроматографию на оксиде алюминия. Недостаток флуоресцентного метода – дорогостоящая аппаратура.
3. Ранее наиболее распространенным являлся колориметрический метод определения витамина А по реакции с хлоридом сурьмы. Используют раствор хлорида сурьмы в хлороформе (реактив Карр-Прайса). Механизм реакции точно не установлен и предполагают, что в реакцию вступает примесь SbCL 5 в SbCl 3 . Образующееся в реакции соединение окрашено в синий цвет. Измерение оптической плотности проводят при длине волны 620 нм в течение 3–5 секунд. Существенным недостатком метода является неустойчивость развивающейся окраски, а также высокая гидролизуемость SbCl 3 . Предполагается, что реакция протекает следующим образом:
Эта реакция для витамина А не специфична, аналогичное окрашивание дают каратиноиды, но хроматографическое разделение этих соединений позволяет устранить их мешающее влияние.
Определению витамина А перечисленными методами, как правило, предшествует подготовительная стадия, включающая щелочной гидролиз жироподобных веществ и экстракцию неомыляемого остатка органическим растворителем. Часто приходится проводить хроматографическое разделение экстракта.
4. В последнее время вместо колоночной хроматографии находит все более широкое применение ВЭЖХ, которая позволяет разделить жирорастворимые витамины (A, D, E, K), обычно присутствующие одновременно в пищевых продуктах, и количественно их определить с большой точностью. ВЭЖХ облегчает определение различных форм витаминов (витамин А-спирт, его изомеры, эфиры ретинола), что особо необходимо при контроле за внесением витаминов в пищевые продукты.
Определение витамина Е . К группе веществ, объединяемых общим названием «витамин Е» относятся производные токола и триенола, обладающие биологической активностью a-токоферолла. Кроме a-токоферолла, известно еще семь родственных ему соединений, обладающих биологической активностью. Все они могут встречаться в продуктах. Следовательно, главная трудность при анализе витамина Е состоит в том, что во многих случаях приходится рассматривать группу соединений, имеющих большое химическое сходство, но одновременно различающихся по биологической активности, оценить которую можно только биологическим методом. Это трудно и дорого, поэтому физико-химические методы почти полностью вытеснили биологические.
Основные стадии определения витамина Е: подготовка образца, щелочной гидролиз (омыление), экстракция неомыляемого остатка органическим растворителем, отделение витамина Е от мешающих анализу веществ и разделение токоферолов с помощью различных видов хроматографии, количественное определение. Токоферолы очень чувствительны к окислению в щелочной среде, поэтому омыление и эктсракцию проводят в атмосфере азота и в присутствии антиоксиданта (аскорбиновой кислоты). При омылении могут разрушаться ненасыщенные формы (токотриенолы). Поэтому при необходимости определения всех форм витамина Е, содержащихся в продукте, омыление заменяют другими видами обработки, например, кристаллизацией при низких температурах.
1. Большинство физико-химических методов определения витамина Е основано на использовании окислительно-восстановительных свойств токоферолов. Для определения суммы токоферолов в пищевых продуктах наиболее часто используют реакцию восстановления трехвалентного железа в двухвалентное токоферолами с образованием окрашенного комплекса Fe(2+) с органическими реагентами. Наиболее часто используют 2,2’-дипиридил, с которым Fe(2+) дает комплекс, окрашенный в красный цвет (λ max = 500 нм). Реакция не специфична. В нее также вступают каротины, стиролы, витамин А и др. Кроме того, интенсивность окраски существенно зависит от времени, температуры, освещения. Поэтому для повышения точности анализа токофероллы предварительно отделяют от соединений, мешающих определению, методом колоночной, газожидкостной хроматографии, ВЭЖХ. При определении Е-витаминной ценности продуктов, в которых a-токоферол составляет более 80% общего содержания токоферолов (мясо, молочные продукты, рыба и др.), часто ограничиваются определением суммы токоферолов. Когда в значительных количествах присутствуют другие токоферолы (растительные масла, зерно, хлебобулочные изделия, орехи), для их разделения используют колоночную хроматографию.
2. Для определения суммы токоферолов может быть использован также флуоресцентный метод. Гексановые экстракты имеют максимум флуоресценции в области 325 нм при длине волны возбуждающего света 292 нм.
3. Для определения индивидуальных токоферолов несомненный интерес представляет метод ВЭЖХ, обеспечивающий в одном процессе как разделение, так и количественный анализ. Метод также характеризуется высокой чувствительностью и точностью. Детектирование проводят по поглощению или по флуоресценции.
Определение витамина D. Количественное определение витамина в продуктах представляет собой чрезвычайно сложную задачу ввиду его низкого содержания, отсутствия чувствительных специфических реакций на витамин D и трудностей отделения его от сопутствующих веществ. До недавнего времени использовались биологические исследования на крысах или цыплятах. Биологические методы основаны на установлении минимального количества исследуемого продукта, излечивающего или предотвращающего рахит у крыс (цыплят), находящихся на рахитогенной диете. Степень рахита оценивается рентгенографически. Это достаточно специфичный и точный метод, позволяющий определять витамин D в концентрации 0,01–0,2 мкг%.
1. При исследовании продуктов с содержанием витамина D свыше 1 мкг% может быть использован фотометрический метод, основанный на реакции кальциферолов с хлоридом сурьмы (образуется продукт, окрашенный в розовый цвет). Метод позволяет определять как холекальциферол (D 3), так и эргокальциферол (D 2). Анализ состоит из следующих операций: омыление (щелочной гидролиз), осаждение стеринов, хроматография (колоночная или распределительная) и фотометрическая реакция с хлоридом сурьмы. Метод пригоден для определения содержания витамина D в рыбьем жире, яйцах, печени трески, икре, сливочном масле, продуктах, обогащенных витамином. Описанный метод трудоемок, длителен.
Витамин D 2 необходимо защищать от света и воздуха, иначе происходит изомеризация. D 3 – более устойчив.
2. Более быстрым, надежным и точным является все чаще применяемый метод ВЭЖХ, который успешно используется при анализе детских и диетических продуктов, обогащенных витаминов D.
3. Кальциферолы характеризуются собственным поглощением в УФ и могут быть определены методом прямой спектрофотометрии.
В последние годы в целях определения витамина D успешно применяются хроматографические методы разделения, особенно тонкослойная и газо-жидкостная хроматография. В экспериментальных исследованиях для изучения обмена витамина D в организме животных и человека широко используются радиохимические методы в сочетании с тонкослойной или колоночной хроматографией на силикагеле или оксиде алюминия.
Определение витамина К. Для определения витамина К применяют физические, химические, биологические методы, а также методы спектрографии, основанные на чувствительности витамина К к УФ-излучению.
Для определения 2-метил-1,4-нафтохинонов предложено много колориметрических методов, основанных на цветных реакциях, которые они дают с рядом реактивов: 2,4-динитрофенилгидразином, N,N-диэтилдитиокарбаматом натрия, солями тетразолия и др. Но все эти методы и ряд других физических и химических методов недостаточно специфичны и полученные с их помощью результаты имеют весьма относительную ценность для определения содержания витамина К в пищевых продуктах, органах и тканях человека и животных. Удовлетворительные результаты дают колориметрические и спектрофотометрические методы в сочетании с хроматографией, очисткой и разделением витаминов К на колонках, на бумаге или в тонком слое адсорбента.
1. Витамин В 1 (тиамин)
а) с диазореактивом
Принцип метода. Сначала образуется диазобензолсульфат (диазобензолсульфокислота):
Раствор тиамина при добавлении диазобензолсульфата и щелочи дает окрашенное соединение.
Ход работы. В пробирку последовательно добавляют:
б) окисления в тиохром
Принцип метода. При действии K 3 Fe(CN) 6 в щелочной среде тиамин окисляется в желтый тиохром, обладающий голубой флуоресценцией в УФ-свете.
Ход работы. 10 мг порошка тиаминбромида или тиаминхлорида растворяют в 5 мл воды, прибавляют 1мл 5%-го раствора железосинеродистого калия K 3 Fe(CN) 6 (феррицианид калия) и 1 мл 10%-го раствора едкого натра, и перемешивают. Половину получившегося объема нагревают и наблюдают окрашивание в желтый цвет в результате превращения тиамина в тиохром. К другой половине добавляют 3 мл бутилового или изоамилового спирта, хорошо встряхивают и оставляют на несколько минут. Верхний, спиртовой слой дозатором отбирают в емкость из нефлуоресцирующего стекла и рассматривают в УФ-свете (можно – в лучах ртутно-кварцевой лампы в темном посещении). Хорошо заметна голубая флуоресценция.
в) снять спектр поглощения (модуль “спектральный”, диапазон от 350 до 220нм) и наблюдать максимум при λ=250-260 нм. График сохранить, перевести в Paint, затем вставить в файл “Графики” (документ Word), подписать и вклеить в отчет. ВНИМАНИЕ! Спектры всех витаминов сниматьодновременно
, чтобы включать и прогревать спектрофотометр только один раз. 
УФ-спектр тиамина гидрохлорида (8 мкг/мл) в растворе HCl 0,9%. Максимум при 246 нм.
2. Витамин В 2 (рибофлавин)
а) с металлическим цинком
Принцип метода. Рибофлавин восстанавливается выделяющимся водородом в бесцветный лейкофлавин. Наблюдается изменение окраски из желтой в зеленоватую, позже в малиновую, розовую, а затем – цвет исчезает.
Ход работы. В пробирку наливают 1мл взвеси рибофлавина в воде (0,015 - 0,025% раствор), добавляют 10 капель концентрированной HCl и опускают кусочек металическо-го цинка. Начинается бурное выделение пузырьков водорода, и жидкость постепенно окрашивается в розовый или красный цвет, затем окраска жидкости начинает бледнеть и обесцвечиваться (обратное окисление лейкофлавина в рибофлавин).
б) с азотнокислым серебром
Принцип метода. Нейтральные или слабокислые растворы рибофлавина (рН 6,5-7,2), реагируя с AgNO 3 , дают соединение розово-красных тонов. Интенсивность окраски зависит от концентрации витамина.
Ход работы. К 1 мл р-ра рибофлавина (0,015 - 0,025%) добавляют 0,5 мл р-ра AgNO 3 (0,1%). Появляется розовое окрашивание.
в) флуоресценция в УФ + ее тушение после добавления SnCl 2 +Na 2 S 2 O 4 , которые тушат флуоресценцию самого витамина, но не примесей. Флуоресценция рибофлавина максимальна при рН 3,5-7,5. Снять спектр в растворе ацетата натрия.
УФ-спектр рибофлавина (35 мкг/мл) в растворе ацетата натрия CH 3 COONa
0,01%. Максимум при 266,5 нм. Дополнительные пики при 223,0 нм, 373,5 нм и 444,5 нм.
3. Витамин В 5 (РР, никотиновая кислота)
а) с ацетатом меди
Принцип метода. При нагревании никотиновой кислоты с уксуснокислой медью образуется осадок медной соли никотиновой кислоты.
Ход работы. 5-10 мг никотиновой кислоты растворяют при нагревании в 10-20 каплях 10%-го раствора уксусной кислоты (или готовят 0,75% р-р никотиновой кислоты в горячей воде, а затем к 2 мл этого р-ра добавляют 1 мл 15%-ного р-ра уксусной к-ты). К нагретому до начала кипения раствору добавить равный объем 5%-го раствора уксуснокислой меди. Жидкость становится голубоватой мутной, а при стоянии и охлаждении выпадает осадок никотината меди синего цвета.
б) на запах пиридина
Принцип метода. При нагревании никотиновой кислоты с безводным Na 2 CO 3 ощущается неприятный запах пиридина.
Ход работы. В небольшом сухом фарфоровом тигле смешивают 0,05 г никотиновой к-ты с 0,1-0,15 г безводного углекислого натрия и подогревают. Появляется резкий запах пиридина.
4. Витамин В 6 (пиридоксин)
а) с хлорным железом
Принцип метода. Витамин В 6 образует с хлорным железом комплекс кроваво-красного цвета.
Ход работы. 4 мл 0,5-1% р-ра пиридоксина + 0,5мл 1%-ного FeCl 3 → встряхнуть и наблюдать красный цвет.
б) ДОПОЛНИТЕЛЬНО –
в) снять спектр в 0,1М NaOH (наблюдать максимумы при λ=245 и 308 нм) или воде (см.рис).
УФ-спектр пиридоксина гидрохлорида (15мкг/мл) в воде (рН≈6,0). Максимум при 291 нм.
5. Витамин В 12 – оформить в отчете, на практике не делаем в связи с высокой токсичностью действующего реактива.
Витамин В 12 реагирует с цианидом при рН=10 с образованием пурпурного дицианкобаламина, так как Со окисляется до 3х-валентного и 5’-дезоксиаденозин замещается на анион CN.
6. Витамин Р (на примере рутина)
К веществам Р-витаминного действия относится ряд соединений фенольной природы, основное физиологическое действие которых – уменьшение проницаемости и повышение прочности капилляров. Они способствуют усвояемости вит.С в организме человека и животных, активно участвуют в окислительно-восстановительных процессах, обладают антиокислительными свойствами, залерживая, среди прочего, и окисление адреналина. Они также инактивируют фермент гиалуронидазу, тем самым тормозя распад гиалуроновой кислоты – гетерополисахарида в основном веществе соединительных тканей. Вит. Р угнетают активность холинэстеразы, сукцинатдегидрогеназы и ряда других ферментов.
Витаминными свойствами обладает ряд флавонолов (рутин, кверцетин), флаванонов, катехинов, кумаринов, галловая кислота и ее производные, антоцианы (красящие вещества из плодов, ягод, цветков).
Многие вещества Р-витаминного действия – это гликозиды флавонолов и флаванонов или агликоны (неуглеводные компоненты гликозидов). Например, рутин – это гликозид, в котором к дисахариду рутинозе присоединен агликон фенольного строения флавонол кверцетин.
а) с хлорным железом
б) с серной кислотой
Принцип: Конц серная к-та образует с флавонами (рутином) оксониевые соли, обладающие в растворе желтой окраской. Флаваноны (например, гесперидин) дают с серной к-той малиновое окрашивание.
7. Витамин С
а) качественно - с K 3 Fe(CN) 6
Принцип метода: восстановление феррицианида калия витамином С с изменением окраски до синей из-за образования берлинской лазури.
Ход работы. В двух пробирках смешивают 5 капель 5%-го раствора К 3 Fe(CN) 6 c 5 каплями 1%-го раствора FeCl 3 . В одну из пробирок к зеленовато-бурой жидкости прибавляют 20 капель 1%-го раствора аскорбиновой кислоты или сока капусты, а в другую - столько же дистиллированной воды. Жидкость в первой пробирке приобретает зеленовато-синюю окраску, выпадает синий осадок берлинской лазури; во второй пробирке (контроль) зеленовато-бурая окраска жидкости остается без изменения.
Введение
Определение витамина В1 (обзор литературы)
2 Классификация витаминов
4 Синтез витамина В1
Методы определения витаминов
1 Биологические методы
3 Физические методы
4 Физико-химические методы
Аналитическое определение витамина В1 (экспериментальная часть)
1 Потенциометрическое определение витамина В1
2 Аргентометрическое определение витамина В1
Заключение
Введение
В настоящее время на рынке появилось огромное количество витаминизированных продуктов питания для человека и кормов для животных, представляющих собой сухие многокомпонентные смеси. Ассортимент таких продуктов представлен достаточно широко. Это, прежде всего, биологически активные добавки к пище, комбикорма для животных и птиц, поливитаминные препараты. Критерием качества таких продуктов может являться их анализ на содержание витаминов и, особенно, таких жизненно необходимых, как водорастворимые и жирорастворимые витамины, количество которых регламентируется нормативными документами и санитарными нормами качества.
Витамины принадлежат к различным классам органических соединений. Поэтому для них не могут существовать общие групповые реакции; каждый из витаминов требует особого аналитического подхода.
Химическая структура витамина В1 (антиневритический витамин, аневрин, бери-бери витамин, анти-бери-бери витамин), позволяет применить различные методы химического и физико-химического количественного определения:
кислотно-основное титрование, осадительное титрование (аргентометрия), физико-химические методики (спектрофотометрические), гравиметрия.
Целью данной курсовой работы, является количественное определение витамина В1. Было выбрано два способа количественного определения- химический и физико-химический методы.
Задачи курсовой работы: Произвести анализ литературы, выполнить два количественных определения тиамина- потенциометрическим титрованием и аргентометрическим методом.
1. Определение витамина В1 (обзор литературы)
1 Историческая справка
Всем известное слово "витамин" происходит от латинского "vita" - жизнь. Такое название эти разнообразные органические соединения получили далеко не случайно: роль витаминов в жизнедеятельности организма чрезвычайно велика.
Витамины представляют собой группу разнообразных по строению химических веществ, принимающие участие во многих реакциях клеточного метаболизма. Они не являются структурными компонентами живой материи и не используются в качестве источников энергии. Большинство витаминов не синтезируются в организме человека и животных, но некоторые синтезируются микрофлорой кишечника и тканями в минимальных количествах, поэтому основным источником этих веществ является пища.
Ко второй половине XIX века было выявлено, что пищевая ценность продуктов питания определяется содержанием в них в основном следующих веществ: белков, жиров, углеводов, минеральных солей и воды.
Однако практика далеко не всегда подтверждала правильность укоренившихся представлений о биологической полноценности пищи.
Экспериментальное обоснование и научно-теоретическое обобщение этого многовекового практического опыта впервые стали возможны благодаря исследованиям русского ученого Николая Ивановича Лунина.
Он провел эксперимент с мышами, разделив их на 2 группы. Одну группу он кормил натуральным цельным молоком, а другую держал на искусственной диете, состоящей из белка-казеина, сахара, жира, минеральный солей и воды.
Через 3 месяца мыши второй группы погибли, а первой остались здоровыми. Этот опыт показал, что помимо питательных веществ, для нормальной жизнедеятельности организма, необходимы еще какие-то компоненты. Это было важное научное открытие, опровергавшее установившееся положения в науке о питании.
Блестящим подтверждением правильности вывода Н. И. Лунина установлением причины болезни бери-бери.
В 1896 году английский врач Эйкман заметил, что куры, питавшиеся полированным рисом, страдали нервным заболеванием, напоминавшим бери-бери у людей. После дачи курам неочищенного риса заболевание прекратилось. Он сделал вывод, что витамин содержится в оболочке зерен. В 1911 году польский ученый Казимир Функ выделил витамин в кристаллическом виде. Окончательное строение витамина В1 было установлено в 1973 году.
По своим химическим свойствам это вещество принадлежало к органическим соединениям и содержало аминогруппу. Функ, полагая, что во всех подобных веществах обязательно должны входить аминные группировки, предложил называть эти неизвестные вещества витаминами, т.е. аминами жизни. В дальнейшем было установлено, что многие из них аминных групп не содержат, но термин «витамин» прижился в науке и практике.
Согласно классическому определению, витамины - это необходимые для нормальной жизнедеятельности низкомолекулярные органические вещества, которые не синтезируются организмом данного вида или синтезируются в количестве, недостаточном для обеспечения жизнедеятельности организма. Витамины необходимы для нормального протекания практически всех биохимических процессов в нашем организме.
2 Классификация витаминов
Современная классификация витаминов не является совершенной. Она основана на физико-химических свойствах (в частности, растворимости) или на химической природе. В зависимости от растворимости в неполярных органических растворителях или в водной среде различают жирорастворимые и водорастворимые витамины. В приводимой классификации витаминов, помимо буквенного обозначения, в скобках указан основной биологический эффект, иногда с приставкой «анти», указывающей на способность данного витамина предотвращать или устранять развитие соответствующего заболевания.
Витамины, растворимые в жирах
Витамин Л (антиксерофгальмический); ретинол
Витамин D (антирахитический); кальциферолы
Витамин Е (антистерильный, витамин размножения); токоферолы
Витамин К (антигеморрагический); нафтохиноны
Витамины, растворимые в воде
.Витамин В1 (антиневритный); тиамин
.Витамин В2 (витамин роста); рибофлавин
.Витамин В6 (антидерматитный, адермин); пиридоксин
.Витамин В12 (антианемический); цианкобаламии; кобаламин
.Витамин РР (антипеллагрический, ниацин); никотинамид
.Витамин Н (антисеборейный, фактор роста бактерий, дрожжей и грибков); биотин
.Витамин С (антискорбутный): аскорбиновая кислота
3 Строение и свойства витамина В1
Витамин В1-тиамин является хлористоводородной солью 4-метил-5-?-оксиэтил- N - (2-метил-4-амино-5-метилпиримидил) -тиазолийхлорида, получается синтетически обычно в виде хлористо-или бромистоводородной соли. В его структуру входят такие гетероциклические системы, как пиримидил и тиазол.
Витамин В1- белый кристаллический порошок горького вкуса, с характерным запахом, хорошо растворяется в воде(1г в 1 мг), ледяной уксусной кислоте, в этиловом спирте. В сильнокислой водной среде тиамин обладает высокой устойчивостью и не разрушается под действием таких энергичных окислителей, как перекись водорода, марганцовокислый калий и озон. При рН=3,5 тиамин может нагреваться до температуры 120ºС без заметных признаков разложения.
Витамин В1 способен окисляться. В щелочной среде под действием красной кровяной соли тиамин переходит в тиохром. Превращение тиамина в тиохром количественный необратимый процесс.
Эта реакция положена в основу одного из количественных методов определения витамина В1. Превращение тиамина в тиохром сопровождается утратой витаминной способности.
1.4 Синтез
Учитывая особенности строения витамина В1, его синтез может быть осуществлен тремя путями: конденсацией пиримидинового и тиазольного компонентов, на основе пиримидинового компонента и на основе тиазольного компонента.
Рассмотрим первый вариант. Оба компонента синтезируются параллельно, а затем соединяются в молекулу тиамина. Конкретно 2- метил-4-амино-5 хлорметилпиримидин взаимодействует с 4-метил-5-оксиэтиазолом, образуя четвертичную тиазолевую соль:
Конденсация проходит при температуре 1200С в толуоле или бутиловом спирте. Далее полученный тиамин выделяют из реакционной смеси осаждением ацетоном и очищают перекристаллизацией из метанола.
5 Распространение в природе и применение
Тиамин распространен повсеместно и обнаруживается у разных представителей живой природы. Как правило, количество его в растениях и микроорганизмах достигает величин значительно более высоких, чем у животных. Кроме того, в первом случае витамин представлен преимущественно свободной, а во втором - фосфорилированной формой. Содержание тиамина в основных продуктах питания колеблется в довольно широких пределах в зависимости от места и способа получения исходного сырья, характера технологической обработки полупродуктов и т. п.
В злаковых семенах растений тиамин, подобно большинству водорастворимых витаминов, содержится в оболочке и зародыше. Переработка растительного сырья (удаление отрубей) всегда сопровождается резким снижением уровня витамина в полученном продукте. Шлифованный рис, например, совсем не содержит витамина.
Витамин В1 широко применяется в медицинской практике для лечения различных нервных заболеваний (неврозов, полиневритов), сердечно - сосудистых расстройств(гипертония) и др.
Витаминизация хлебобулочных изделий и комбикормов в животноводстве и птицеводстве.
Суточная потребность взрослого человека в среднем составляет 2-3 мг витамина В1. Но потребность в нём в очень большой степени зависит от состава и общей калорийности пищи, интенсивности обмена веществ и интенсивности работы. Преобладание углеводов в пище повышает потребность организма в витамине; жиры, наоборот, резко уменьшают эту потребность.
2. Методы определения витаминов
Все методы исследования витаминов подразделяются на биологические (микробиологические), физические, химические и физико-химические.
1 Биологические методы
Несмотря на то, что биологические методы определения некоторых витаминов отличаются высокой чувствительностью и могут использоваться для исследования образцов с незначительным содержанием этих соединений, в настоящее время они представляют главным образом исторический интерес. Точность этих методов невысока, кроме того биологические методы требуют больших затрат времени и средств и неудобны для проведения серийных анализов.
Микробиологические методы основаны на измерении скорости роста бактерий, которая пропорциональна концентрации витамина в исследуемом объекте.
2.2 Химические методы
Специфичность свойств витаминов обусловлена наличием в их молекулах функциональных групп. Это свойство широко используется при количественном и качественном химическом анализе.
Химические методы анализа:
) Фотометрический;
) Титриметрический(заключается в том, что все вещества реагируют между собой в эквивалентных количествах С*V = С*V);
3) Гравиметрический(заключается в выделении вещества в чистом виде и его взвешивании. Чаще всего такое выделение проводят осаждением. Реже определяемый компонент выделяют в виде летучего соединения(метод отгонки). Аналитический сигнал-масса);
) Оптический(основан на поглощении системой некоторого количества лучистой энергии атомами. Количество энергии поглощения находится в прямой зависимости от концентрации вещества в растворе).
3 Физические методы
Применение физических методов в анализе витаминов (например, ПМР) ограничено высокой стоимостью приборов.
Кондуктометрический - основан на измерении электропроводности раствора.
Потенциометрический(в основе метода лежит измерение зависимости равновесного потенциала электрода от активности(концентрации) определяемого иона определяемого иона. Для измерений необходимо сравнивать элемент из подходящего индикаторного электрода и электрода сравнения).
Масс-спектральный - применяется при помощи сильных элементов и магнитных полей, происходит разделение газовых смесей на компоненты в соответствии с атомами или молекулярными массами компонентов. Применяется при исследовании смеси изотопов, инертных газов, смесей органических веществ.
4 Физико-химические методы
В настоящее время в практике фармацевтического анализа находят все большее применение физико-химические методы анализа, как наиболее точные и экспрессные по своему исполнению. К ним относятся оптические, электрохимические и хроматографические методы анализа.
Среди оптических методов наибольшее распространение получили спектрофотометрические и фотоколориметрические методы, основанные на общем принципе - существовании в известных границах концентраций прямой пропорциональной зависимости между светопоглощением раствора и концентрацией растворенного вещества. Спектрофотометрический анализ по непосредственному измерению оптической плотности может быть проведен для веществ, обладающими определенными особенностями строения - в структуре должны быть хромофорные и ауксохромные группы (например, гетероатомы, системы сопряженных связей).
К достоинствам колориметрических (фотометрических) методов можно отнести доступность оборудования и средств измерения, экспрессность. Основным недостатком является низкая селективность, препятствующая применению этих методов к сложным по составу объектам. Сказывается влияние сопутствующих компонентов: провитаминов, антиоксидантов, производных витаминов, продуктов деструкции витаминов, способных подобно витаминам, давать окрашенные продукты. Встречаются трудности при подборе специфического реактива для взаимодействия с определенным витамином.
Несмотря на недостатки этого метода, для многих витаминов разработаны методики фотометрического определения.
Несмотря на разнообразие методик фотометрического определения витаминов ученые до сих пор интересуются этим методом, унифицируют старые методики и создают новые.
Хроматографические методы анализа очень распространены в фармацевтической практике. Эти методы перспективны при анализе веществ, содержащих витамины и имеющих сложную структуру.
Вплоть до относительно недавнего времени наиболее часто из хроматографических методов использовали газожидкостную хроматографию (ГЖХ).
В настоящее время альтернативным способом быстрого определения витаминов в разнообразных объектах является высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ).
Определение витаминов методом высокоэффективной жидкостной хроматографии не требует длительной пробоподготовки, достаточно высока чувствительность метода, однако высокая стоимость оборудования существенно ограничивает применение этого метода.
Электрохимические методы анализа основаны на использовании ионообменных или электрообменных процессов, протекающих на поверхности электрода или в при электродном пространстве. Аналитическим сигналом служит любой электрический параметр (потенциал, сила тока, сопротивление, электропроводность и т.д.), функционально связанный с составом и концентрацией раствора.
Электрохимические методы анализа играют важную роль в современной фармацее, поскольку характеризуются высокой чувствительностью, низкими пределами обнаружения, широким интервалом определяемых содержаний. Самыми распространенными методами являются полярография и вольтамперометрия. Литературные данные по полярографическому исследованию витаминов самые многочисленные. Полярографически можно определять количественное содержание каждого витамина в индивидуальных и в сложных фармацевтических препаратах.
Метод достаточно чувствительный, но использование полярографии ограничено применением токсичного ртутного электрода.
Вместе с тем метод потенциометрического титрования является экспрессным, простым в выполнении, не требует дорогостоящего оборудования и реактивов.
3. Экспериментальная часть
1 Потенциометрическое определение витамина В1
В структуру витамина В1 входит подвижный хлор (С12Н18ОN4Cl2S):
витамин тиамин титрование потенциометрический
Это дало возможность использовать осадительное потенциометрическое титрование для определения тиамина. В качестве индикаторного электрода использовался серебряный электрод. Титрантом служил раствор нитрата серебра с концентрацией 0,05 моль/л.
Для проведения анализа готовили растворы с концентрацией витамина В1 0,02968моль/л. Для этого содержимое 10 ампул количественно переносили в колбу на 50 мл и доводили до метки дистиллированной водой. Объем ампул равен 1 мл, содержание витамина В1 - 50 мг (Производитель: ОАО «Мосхимфармпрепараты» им. Н.А.Семашко). Отбирали аликвоты, объемом по 5 мл и проводили потенциометрическое титрование. Эквивалентный объем раствора нитрата серебра при титровании 5 мл раствора витамина 6 мл. Было выполнено 8 потенциометрических измерений.
Примеры кривых титрования представлены на рисунках 1, 2, 3, 4, 5. Кривые титрования построены в координатах- интегральные кривые V, мл- Е, Вт, а дифференциальные кривые в координатах - ?V -
Рис.1 Кривая потенциометрического титрования витамина В1(Val=5 мл)
Рис.2 Кривая потенциометрического титрования витамина В1(Val=5 мл)
Рис.3 Кривая потенциометрического титрования витамина В1(Val=5 мл)
Рис.4 Кривая потенциометрического титрования витамина В1(Val=5 мл)
Рис.5 Кривая потенциометрического титрования витамина В1(Val=5 мл)
где ТAgNO3/вит.В1.= (0,05*337)/1000=0,01685г/мл; Vэ- объем нитрата серебра, пошедший на титрование.
где Vколбы = 50мл, ТAgNO3/вит.В1 =0,008425г/мл, Vэ - объем нитрата серебра, пошедший на титрование, Val = 5 мл, N - число ампул (10 шт).
Результаты анализа представлены в таблице 1.
Таблица 1. Результаты анализа потенциометрического титрования.
№V, мла, мгm, г160.10110,05055260.10110,0505536,50,10950,05476460.10110,05055560.10110,05055660.10110,05055760.10110,05055860.10110,05055<среднее>6,06250,102150,051076
где x - "подозрительное" значение (вероятный промах) - это максимальное или минимальное значение выборки, xближайшее - ближайшее к подозрительному значение, xmin и xmax - максимальное и минимальное значения выборки. Значение Q сравнивают с табличным значением(Таблица 2). Доверительную вероятность берут равной 0.90 или 0.95. Если Q> Qтабл - подозрительный результат является промахом и исключается из дальнейшего рассмотрения;Q< Qтабл - подозрительный результат не является промахом.
Таблица 2. Критические значения Q-критерия для различной доверительной вероятности p и числа измерений n.
np0.900.950.9930.9410.9700.99440.7650.8290.92650.6420.7100.82160.5600.6250.74070.5070.5680.68080.4680.5260.63490.4370.4930.598100.4120.4660.568
Вычисления: n=8; р=0.90;= =1,0>0,468 критерий свидетельствует, что результат является промахом, и мы его не учитываем.
Исключая промах получаем m= 0,05055 г, по нормативным документам содержание витамина В1 должно быть равным 0,05 г.
Погрешность составляет:
Х= 0,05055-0,05= 0,00055 г
1,1%
. Среднее квадратичное отклонение, характеризующее разброс результатов КХА:
Таблица 3. Вспомогательная таблица для расчета СКО.
mimi - (mi - )2S0,050550,050550000,050550,050550000,050550,050550000,050550,050550000,050550,050550000,050550,050550000,050550,05055000
. Доверительный интервал:
0,05055
3.2 Аргентометрическое определение витамина В1
Аргентометрическое определение по методу Фаянса,. Метод Фаянса - это метод прямого титрования галогенидов раствором AgNO30,1М в слабо кислой среде с применением адсорбционных индикаторов, которые показывают изменение цвета не в растворах, а на поверхности выпавшего осадка. Использовали раствор, приготовленный для первого метода количественного определения тиамина с концентрацией витамина 0,02968моль/л. Val= 5 мл. Прибавляли 2-3 капли раствора бромфенолового синего и по каплям разведенную уксусную кислоту до получения зеленовато-желтого окрашивания. Полученный раствор титровали 0,1 М раствором нитрата серебра до фиолетовой окраски.
Титрование идет по уравнению:
(С12Н17N4ОS)Cl- .HCl +2AgNO3= 2AgCl + (С12Н17N4ОS)NO3- .HNO3
Таблица 4. Результаты аргентометирического определения витамина В1
№V, млm, г11,50,0505521,50,0505531,50,0505541,50,0505551,40,0471861,50,0505571,50,0505581,50,0505591,40,04718101,50,05055<среднее>1,480,04988
Приведённые результаты свидетельствуют о наличии выпадающих результатов. Определение промахов ведем по Q-критерию: Тестовая статистика Q-критерия вычисляется по формуле:
Вычисления: n=10; р=0.90;
> 0,412критерий свидетельствует, что результат является промахом, и мы его не учитываем в дальнейших расчетах.
1.Установление титра AgNO3 0,1 N по раствору NaCl 0,1 N
= ;
V-объем AgNO3, пошедший на титрование, мл.
2.Погрешность составляет:
Х= 0,05055 -0,05= 0,00055 г
1,1%
Математическая обработка результатов КХА (количественного химического анализа)
. Среднее квадратичное отклонение, характеризующее разброс результатов КХА
Таблица 5. Вспомогательная таблица для расчета СКО.
mimi - (mi - )2S0,050550,050550000,050550,050550000,050550,050550000,050550,050550000,050550,050550000,050550,050550000,050550,050550000,050550,05055000
. Доверительный интервал:
Верхнюю и нижнюю границы интервала, в котором погрешность результатов КХА находится с доверительной вероятностью 0,95, определяли следующим образом:
0,05055
Заключение
В данной курсовой работе стояла задача количественно определить витамин В1. Для определения витаминов применяют различные методы. Так же необходимо учитывать химическое строение каждого витамина. Широко используемые оптические методы анализа трудоемки, требуют больших затрат времени и дорогостоящих реактивов, применение хроматографических методов осложнено использованием дорогостоящего оборудования. Было выбрано два метода определения тиамина:
.Потенциометрическое титрование, который имеет ряд преимуществ по сравнению с существующими методами анализа фармпрепаратов, на содержание в них витаминов: метод прост, экспрессен, не требует дорогостоящего оборудования, расход реактивов минимален, исключено влияние субъективных факторов.
По этому методу ошибка составляет 1,1%.
.Титрование, заключается в том, что все вещества реагируют между собой в эквивалентных количествах С*V = С*V
В данном методе определения тиамина ошибка составляет 1,1%.
Доверительный интервал: 0,05055.
Список используемой литературы
1. Биохимия: учеб.для вузов 3-е изд., стереотип. / В.П. Комов; В.Н. Шведова М.: Дрофа, 2008. -638 с.
Химия витаминов/ В.М. Березовский М.: «Пищевая промышленность», 1973. -632 с.
Основы аналитической химии книга 2 методы химического анализа / Ю.А. Золотов «Высшая школа» год; 2002. -494 с.
4. Аналитическая химия, учебное пособие/ Н.Я. Логинов; А.Г.Воскресенский; И.С. Солодкин-. М.: «Просвещение» 1975.- 478 с.
5. Михеева Е.В. Вольтамперометрическое определение водорастворимых витаминов В1 и В2 в витаминизированных подкормках и кормах./ Е. В. Михеева, Л. С. Анисимова // Материалы 6 конференции « Аналитика Сибири и Дальнего Востока» г.Новосибирс.-2000.-с.367.
Химические методы в количественном анализе лекарственных средств: Методическое указание для студентов V курса по «Контроль качества лекарственных средств»/ Государственный Университет Медицины и Фармации им. Н. Тестемицану.- Кишинэу.- 2008
ГОСТ 29138-91
8. Л.Н. Корсун, Г.Н. Баторова, Э.Т. Павлова/- Математическая обработка результатов химического эксперимента: учебное пособие для студентов химических, медицинских и биологических специальностей и направлений-Улан-Удэ.- 2011.-70 с.
Репетиторство
Нужна помощь по изучению какой-либы темы?
Наши специалисты проконсультируют или окажут репетиторские услуги по интересующей вас тематике.
Отправь заявку
с указанием темы прямо сейчас, чтобы узнать о возможности получения консультации.
Введение……………………………………………………………2
1. Общий обзор методов определения витаминов…………………3
2. Хроматографические методы определения витаминов…………5
3. Электрохимические методы определения витаминов…………10
4. Инверсионно вольтамперометрический метод определения
водорасторимых витаминов B 1 B 2 в пищевых продуктах………..13
Заключение………………………………………………………...18
Введение
В настоящее время на рынке появилось огромное количество витаминизированных продуктов питания для человека и кормов для животных, представляющих собой сухие многокомпонентные смеси. Ассортимент таких продуктов представлен достаточно широко. Это, прежде всего, биологически активные добавки к пище, премиксы, комбикорма для животных и птиц, поливитаминные препараты. Критерием качества таких продуктов может являться их анализ на содержание витаминов и, особенно, таких жизненно необходимых, как водорастворимые и жирорастворимые витамины, количество которых регламентируется нормативными документами и санитарными нормами качества.
Для определения витаминов применяют различные методы. Широко используемые оптические методы анализа трудоемки, требуют больших затрат времени и дорогостоящих реактивов, применение хроматографических методов осложнено использованием дорогостоящего оборудования. С каждым годом расширяется ассортимент и увеличивается производство продуктов питания, совершенствуется рецептура детского питания. Это в свою очередь предъявляет повышенные требования к контролю за качеством выпускаемой продукции и совершенствованию методов определения витаминов. Медико-биологические требования и санитарные нормы качества продовольственного сырья и пищевых продуктов характеризуют пищевую ценность большинства видов и групп продуктов детского питания различного назначения.
1. Общий обзор методов определения витаминов
Почти все витамины легко подвергаются окислению, изомеризации и разрушаются под воздействием высокой температуры, света, кислорода воздуха, влаги и других факторов.
Из существующих методов определения витамина С (аскорбиновой кислоты) наиболее широко применяют метод визуального и потенциометрического титрования раствором 2,6-ди-хлорфенолиндофенола по ГОСТ 24556-81, основанный на редуцирующих свойствах аскорбиновой кислоты и ее способности восстанавливать 2,6-ДХФИФ. Темно-синяя окраска этого индикатора при добавлении аскорбиновой кислоты переходит в бесцветную. Важное значение имеет приготовление экстракта исследуемого продукта. Наилучшим экстрагентом является 6 %-ный раствор метафосфорной кислоты, который инактивирует аскорбинотоксидазу и осаждает белки.
Каротин в растительном сырье, концентратах и безалкогольных напитках контролируют физико-химическим методом по ГОСТ 8756.22-80. Метод основан на фотометрическом определении массовой доли каротина в растворе, полученном в процессе экстрагирования из продуктов органическим растворителем. Предварительно раствор очищают от сопутствующих красящих веществ с помощью колоночной хроматографии. Каротин легко растворяется в органических растворителях (эфир, бензин и др.) и придает им желтую окраску. Для количественного определения каротина используют адсорбционную хроматографию на колонках с окисью алюминия и магния. Такое определение пигментов на колонке зависит от активности адсорбента, количества пигментов, а также присутствия других компонентов в разделяемой смеси. Сухая смесь окиси алюминия задерживает каротин, а влажная пропускает в раствор другие красящие вещества.
Тиамин в основном находится в связанном состоянии в виде дифосфорного эфира - кокарбоксилазы, которая является активной группой ряда ферментов. С помощью кислотного гидролиза и под воздействием ферментов тиамин освобождается из связанного состояния. Этим способом определяют количество тиамина. Для расчета содержания витамина B1 используют флюрометрический метод, который применяют для определения тиамина в пищевых продуктах. Он основан на способности тиамина образовывать в щелочной среде с феррнцианндом калня тиохром, который дает интенсивную флюоресценцию в бутиловом спирте. Интенсивность процесса контролируют на флюорометре ЭФ-ЗМ.
В продуктах питания и напитках рибофлавин присутствует в связанном состоянии, т. е. в форме фосфорных эфиров, связанных с белком. Чтобы определить количество рибофлавина в продуктах, необходимо освободить его из связанного состояния путем кислотного гидролиза и обработки ферментными препаратами. Витамин B1 в безалкогольных напитках рассчитывают с помощью химического метода для определения количества легкогидролизуемых и прочно связанных форм рибофлавина в тканях. Метод основан на способности рибофлавина к флюоресценции до и после восстановления его гипосульфитом натрия. Определение общего содержания фенольных соединений. Для этого используют колориметрический метод Фолина - Дениса, который основан на образовании голубых комплексов при восстановлении вольфрамовой кислоты под действием полифенолов с реагентом в щелочной среде. Фенольные соединения определяют по хлорогеновой кислоте методом пламенной фотометрии на приборе ЕКФ-2.
2. Хроматографические методы определения витаминов
В последнее время за рубежом бурное развитие переживает метод высокоэффективной жидкостной хроматографии. Это связано, прежде всего, с появлением прецизионных жидкостных хроматографов, совершенствованием техники выполнения анализа. Широкое использование метода ВЭЖХ при определении витаминов нашло отражение и в числе публикаций. На сегодняшний день более половины всех опубликованных работ по анализу как водо- так и жирорастворимых витаминов посвящено применению этого метода.Широкое распространение при определении витаминов получили различные варианты хроматографии.
Для очистки токоферола от посторонних примесей используют метод тонкослойной хроматографии В сочетании со спектрофотометрическими и флуориметрическими методами этим способом проводят и количественное определение витамина Е. При разделении используют пластинки с силуфолом, кизельгелем
Анализ изомеров токоферола в оливковом масле проводится методом газо-жидкостной хроматографии. Методики анализа ГХ и ГЖХ требуют получения летучих производных, что крайне затруднительно при анализе жирорастворимых витаминов. По этой причине данные способы определения не получили большого распространения. Определение витамина Е в пищевых продуктах, фармпрепаратах и биологических объектах проводят в градиентном и изократическом режимах как в нормально-фазовых, так и в обращенно-фазовых условиях. В качестве адсорбентов используют силикагель (СГ), кизельгур, силасорб, ODS-Гиперсил и другие носители. Для непрерывного контроля состава элюата в жидкостной хроматографии при анализе витаминов и увеличения чувствительности определения используют УФ (А,=292 нм), спектрофотометрический (Х=295нм), флуоресцентный (Х,=280/325нм), электрохимический, ПМР- и масс-спектроскопический детекторы.
Большинство исследователей для разделения смесей всех восьми изомеров токоферолов и их ацетатов предпочитают использовать адсорбционную хроматографию. В этих случаях подвижной фазой обычно служат углеводороды, содержащие незначительные количества какого-либо простого эфира. Перечисленные методики определения витамина Е, как правило, не предусматривают предварительного омыления образцов, что существенно сокращает время выполнения анализа.
Разделение с одновременным количественным определением содержания жирорастворимых витаминов (А, Д, Е, К) при их совместном присутствии в поливитаминных препаратах проводят как на прямой, так и на обращенной фазах. При этом большинство исследователей предпочитают использовать обращенно-фазовый вариант ВЭЖХ. Метод ВЭЖХ позволяет анализировать водорастворимые витамины В1 и В2 как одновременно, так и отдельно. Для разделения витаминов используют обращенно-фазный, ион-парный и ионообменный варианты ВЭЖХ. Применяют как изократический, так и градиентный режимы хроматографирования. Предварительное отделение определяемых веществ от матрицы осуществляют путем ферментативного и кислотного гидролиза пробы.
Преимущества метода жидкостной хроматографии:
Одновременное определение нескольких компонентов
Устранение влияния мешающих компонентов
Комплекс можно быстро перестроить на выполнение других анализов.
Состав и характеристика оборудования и программного обеспечения для жидкостного хроматографа "Хромос ЖХ-301":
Таблица 1
|
Достоинства хроматографа "Хромос ЖХ-301":
Высокая стабильность и точность поддержания расхода элюента обеспечивается конструкцией насосов высокого давления.
Легкий доступ к колонкам обеспечивается конструкцией прибора.
Эффективность разделения обеспечивается применением высокоэффективных хроматографических колонок.
Широкий линейный диапазон измерительного сигнала детекторов без переключений предела измерения, что позволяет с высокой точностью измерять пики как большой, так и малой концентрации.
Хроматограмма анализа водорастворимых витаминов:
1
аскорбиновая кислота (C),
2 никотиновая
кислота (Niacin),
3 пиридоксин (B6),
4 тиамин
(B1),
5 никотинамид (B3),
6 фолиевая
кислота (M),
7 цианокобаламин (B12),
8
рибофлавин (B2).
Хроматограмма анализа жирорастворимых витаминов:
1. Витамин А
2. токол
3. y -токоферол
4. a -токоферол (Витамин E)
5. лютеин
6.
зеаксантин
7. криптоксантин
8. a -каротин
Несмотря на высокую чувствительность метода ВЭЖХ, высокая стоимость приборов, а также длительность анализа с учетом времени пробоподготовки существенно ограничивает его применение в аналитических лабораториях нашей страны.
Опыт 1. Количественное определение витамина С.
Принцип метода. Метод основан на способности витамина С восстанавливать 2,6-дихлорфенолиндофенол, который в кислой среде имеет красную окраску, а при восстановлении обесцвечивается; в щелочной среде окраска синяя. Для предохранения витамина С от разрушения исследуемый раствор титруют в кислой среде щелочным раствором 2,6-дихлорфенолиндофенолом до появления розового окрашивания.
Для расчета содержания аскорбиновой кислоты в таких продуктах, как капуста, картофель, хвоя, шиповник и др., используют формулу:
где Х – содержание аскорбиновой кислоты в миллиграммах на 100 г продукта; 0,088 – содержание аскорбиновой кислоты, мг; А – результат титрования 0,001 н раствором 2,6-дихлорфенолиндофенола, мл; Б – объем экстракта, взятый для титрования, мл; В – количество продукта, взятое для анализа, г; Г – общее количество экстракта, мл; 100 – пересчет на 100 г продукта.
Вывод: записать результаты опыта и расчётных данных.
Опыт 1.1. Определение содержания витамина С в капусте.
Порядок выполнения работы.
Отвешивают 1 г капусты, растирают в ступке с 2 мл 10% раствора хлористоводородной кислоты (HCl – Соляная кислота, хлористоводородная кислота, хлороводородная кислота), приливают 8 мл воды и фильтруют. Отмеривают для титрования 2 мл фильтрата, добавляют 10 капель 10% раствора хлористоводородной кислоты и титруют 2,6-дихлорфенолиндофенолом до розовой окраски, сохраняющейся в течение 30 с, на этом основан принцип метода реакции. Вычисляют содержание аскорбиновой кислоты в 100 г капусты по формуле, указанной выше. В 100 г капусты содержится аскорбиновой кислоты 25-60 мг, в 100 г шиповника 500-1500 мг, а в хвое 200-400 мг.
Опыт 1.2. Определение содержания витамина С в картофеле.
Порядок выполнения работы.
Отвешивают 5 г картофеля, растирают в ступке с 20 каплями 10 % раствора хлористоводородной кислоты (чтобы картофель не темнел). Постепенно приливают дистиллированную воду – 15 мл. Полученную массу сливают в стаканчик, ополаскивают ступку водой, сливают ее по стеклянной палочке в стаканчик и титруют 0,001 н. раствором 2,6-дихлорфенолиндофенола до розовой окраски, на этом основан принцип метода реакции. В 100 г картофеля содержится витамина С 1-5 мг.
Вывод: записать результаты опыта.
Опыт 1.3. Определение содержания витамина С в моче.
Определение содержания витамина С в моче дает представление о запасах этого витамина в организме, так как наблюдается соответствие между концентрацией витамина С в крови и количеством этого витамина, выделяемым с мочой. Однако при гиповитаминозе С содержание аскорбиновой кислоты в моче не всегда понижено. Часто оно бывает нормальным, несмотря на большой недостаток этого витамина в тканях и органах.
У здоровых людей введение per os 100 мг витамина С быстро приводит к повышению его концентрации в крови и моче. При гиповитаминозе С ткани, испытывающие недостаток в витамине, задерживают принятый витамин С и его концентрация в моче не повышается. Моча здорового человека содержит 20-30 мг витамина С или 113,55-170,33 мкмоль/сут. У детей уровень этого витамина понижается при цинге, а также острых и хронических инфекционных заболеваниях.