Помощь студентам в учебе
ТВЕРДОФАЗНОЕ СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУММАРНОГО СОДЕРЖАНИЯ АНТИОКСИДАНТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНДИКАТОРНОЙ СИСТЕМЫ Cu (II) / Cu (I)- НЕОКУПРОИН (Nc), ИММОБИЛИЗОВАННОЙ В ПОЛИМЕТАКРИЛАТНУЮ МАТРИЦУ
|
Введение 4
Глава 1 Методы определения антиоксидантов 9
1.1 Методы определения антиоксидантов на основе переноса электрона 9
1.2 Твердофазные системы 19
1.3 Способы выражения и оценка правильности определения суммарного
содержания антиоксидантов 24
Глава 2 Аппаратура, объекты исследования и методики эксперимента 32
2.1 Используемые вещества и реагенты 32
2.2 Аппаратура 34
2.3 Методики проведения экспериментов 35
2.3 1 Приготовление колориметрического сенсора 35
2.3.2 Подготовка объектов к анализу 35
2.3.3 Методика твердофазного спектрофотометрического определения ХАО
методом CUPRAC (ПММ-Си(11)-Ис) 36
2.3.4 Методика определения фенольных соединений 37
2.3.5 Методика количественного определения флавоноидов и танинов 39
2.3.6 Методика количественного определения антоцианов 41
2.3.7 Исследование условий взаимодействия антиоксидантов с индикаторной
системой Cu(II)-Nc, иммобилизованной в ПММ 43
2.3.8 Методика твердофазного спектрофотометрического определения суммарного содержания АО методом CUPRAC (ПММ-Си(П)-Лс) с использованием колориметрии цифрового изображения 44
2.3.9 Метод оценки показателей качества разработанных методик 45
Глава 3 Твердофазное спектрофотометрическое определение суммарного содержания антиоксидантов с использованием индикаторной системы Cu(II)-Nc, иммобилизованной в ПММ 48
3.1 Создание аналитической системы ПММ-Си(11)-Лс для определения суммарного содержания антиоксидантов 48
3.2 Условия взаимодействия антиоксидантов с окислительно-восстановительной
системой Cu(II)-(Nc), иммобилизованной в ПММ 52
3.3 Результаты исследования влияния выбора вещества-стандарта на
определение суммарного содержания антиоксидантов с использованием системы Cu(II)-Nc, иммобилизованной в ПММ 55
3.4 Оценка показателей качества твердофазного спектрофотометрического
способа определения ЕЛО с использованием системы Cu(II)-Nc, иммобилизованной в ПММ 60
3.4.1 Сопоставительный анализ суммарного содержания антиоксидантов с
аналогичными показателями пищевых продуктов 60
3.4.2 Определение основных характеристик погрешности измерения суммарного содержания антиоксидантов с использованием ПММ-Си(П)-№ 72
Глава 4 Применение алгоритма интервальной оценки суммарного содержания антиоксидантов методом CUPRAC с использованием ПММ-Си(П)-№ 79
4.1 Интервальные оценки суммарного содержания антиоксидантов для анализа соковой продукции 79
4.2 Исследование возможности нивелирования коэффициентов чувствительности определения антиоксидантов 89
4.2.1 Влияние времени контакта ПММ-Си(П)-Ис с раствором ЛО 89
4.2.2 Влияние отношения объема анализируемого раствора к массе твердой
фазы 91
4.2.3 Колориметрия цифрового изображения Cii(T)-Nc-l 1ММ после контакта с
растворами антиоксидантов 95
Заключение 102
Выводы 105
Список используемой литературы 107
Глава 1 Методы определения антиоксидантов 9
1.1 Методы определения антиоксидантов на основе переноса электрона 9
1.2 Твердофазные системы 19
1.3 Способы выражения и оценка правильности определения суммарного
содержания антиоксидантов 24
Глава 2 Аппаратура, объекты исследования и методики эксперимента 32
2.1 Используемые вещества и реагенты 32
2.2 Аппаратура 34
2.3 Методики проведения экспериментов 35
2.3 1 Приготовление колориметрического сенсора 35
2.3.2 Подготовка объектов к анализу 35
2.3.3 Методика твердофазного спектрофотометрического определения ХАО
методом CUPRAC (ПММ-Си(11)-Ис) 36
2.3.4 Методика определения фенольных соединений 37
2.3.5 Методика количественного определения флавоноидов и танинов 39
2.3.6 Методика количественного определения антоцианов 41
2.3.7 Исследование условий взаимодействия антиоксидантов с индикаторной
системой Cu(II)-Nc, иммобилизованной в ПММ 43
2.3.8 Методика твердофазного спектрофотометрического определения суммарного содержания АО методом CUPRAC (ПММ-Си(П)-Лс) с использованием колориметрии цифрового изображения 44
2.3.9 Метод оценки показателей качества разработанных методик 45
Глава 3 Твердофазное спектрофотометрическое определение суммарного содержания антиоксидантов с использованием индикаторной системы Cu(II)-Nc, иммобилизованной в ПММ 48
3.1 Создание аналитической системы ПММ-Си(11)-Лс для определения суммарного содержания антиоксидантов 48
3.2 Условия взаимодействия антиоксидантов с окислительно-восстановительной
системой Cu(II)-(Nc), иммобилизованной в ПММ 52
3.3 Результаты исследования влияния выбора вещества-стандарта на
определение суммарного содержания антиоксидантов с использованием системы Cu(II)-Nc, иммобилизованной в ПММ 55
3.4 Оценка показателей качества твердофазного спектрофотометрического
способа определения ЕЛО с использованием системы Cu(II)-Nc, иммобилизованной в ПММ 60
3.4.1 Сопоставительный анализ суммарного содержания антиоксидантов с
аналогичными показателями пищевых продуктов 60
3.4.2 Определение основных характеристик погрешности измерения суммарного содержания антиоксидантов с использованием ПММ-Си(П)-№ 72
Глава 4 Применение алгоритма интервальной оценки суммарного содержания антиоксидантов методом CUPRAC с использованием ПММ-Си(П)-№ 79
4.1 Интервальные оценки суммарного содержания антиоксидантов для анализа соковой продукции 79
4.2 Исследование возможности нивелирования коэффициентов чувствительности определения антиоксидантов 89
4.2.1 Влияние времени контакта ПММ-Си(П)-Ис с раствором ЛО 89
4.2.2 Влияние отношения объема анализируемого раствора к массе твердой
фазы 91
4.2.3 Колориметрия цифрового изображения Cii(T)-Nc-l 1ММ после контакта с
растворами антиоксидантов 95
Заключение 102
Выводы 105
Список используемой литературы 107
Актуальность работы обусловлена необходимостью разработки новых и корректировке существующих способов определения суммарного содержания антиоксидантов, препятствующих окислительному стрессу в организме человека. К антиоксидантам (АО) относят витамины, ферменты, фенольные соединения и подобные вещества, которые поступают вместе с продуктами питания и напитками в организм человека и ингибируют цепные реакции образования свободных радикалов, которые приводят к окислительному стрессу. Классическим подходом для оценивания суммарного содержания АО (ЕАО) является использование окислительно-восстановительных систем, т.к. большинство АО характеризуются высокой восстановительной активностью, в частности, к катионам металлов переменной валентности (Fe(III), Ou(II), Oe(IV), Or(VI), Au(III) и Ag(I)). При этом возрос интерес к портативным сенсорным платформам на основе использования аналитических систем, иммобилизованных на твердых носителях, которые позволяют повысить чувствительность методики, а также сделать ее более удобной и недорогой для массового применения за счет миниатюризации и экономии аналитических реагентов. Перспективным представляется совмещение классического подхода с индикаторной системой Си(П)-неокупроин (Nc) и проведение окислительно-восстановительной реакции в среде полиметакрилатной матрице (ПММ) для твердофазного определения ЕАО. Применение ПММ в качестве твердой фазы позволяет проводить иммобилизацию аналитических реагентов без потери способности вступать в реакцию с определяемым веществом, при этом продукты аналитической реакции не влияют на прозрачность сенсорного материала, что дает возможность определения 1 АО в окрашенных продуктах питания и напитках с использованием стандартного спектрофотометрического оборудования.
Цель работы. Разработка аналитической системы медь-неокупроин в среде полиметилметакрилатной матрицы (ПММ-Си(П)-№) и использование ее в качестве аналитической формы для твердофазно-спектрофотометрического определения суммарного содержания АО в лекарственных настойках и продуктах питания.
Для реализации цели поставлены следующие задачи.
1. Изучение иммобилизации комплекса Ou(II)-Nc и условий проведения аналитической реакции с индивидуальными АО в среде ПММ для создания твердофазной аналитической системы ПММ-Си(11)-Ис.
2. Теоретическое и экспериментальное обоснование возможности использования системы ПММ-Си(11)-Ис для определения ТАО в зависимости от выбора вещества-стандарта.
3. Разработка способа твердофазно-спектрофотометрического определения ТАО с использованием ПММ-Си(11)-Ис в лекарственных настойках и продуктах питания, расчет показателей качества методики методом варьировании навески согласно РМГ 61-2010.
4. Применение алгоритма интервальных оценок к разработанному твердофазному спектрофотометрическому способу определения ТАО в лекарственных настойках и продуктах питания без использования вещества- стандарта.
Научная новизна. Впервые изучена иммобилизация неокупроина и Cu(II) путем твердофазной экстракции в аналитическую среду ПММ и получена аналитическая система ПММ-Си(11)-Ис для определения ТАО в лекарственных настойках и продуктах питания. Установлено отсутствие влияния среды ПММ на реакционную способность иммобилизованного комплекса Cu(II)-Nc по отношению к АО в анализируемых образцах. Впервые исследованы особенности взаимодействия АО с ПММ-Си(11)-№ от рН раствора, обусловленные строением и константами ионизации АО. Доказано, что для всех исследуемых АО существует общий диапазон рН 3-4, в котором протекает их окислительновосстановительная реакция с Cu(II)-Nc в среде ПММ.
Впервые показана возможность использования аналитической системы ПММ-Си(11)-№ для определения суммарного содержания АО с аскорбиновой кислотой, тролоксом, галловой кислотой и лютеолином в качестве вещества-
стандарта с погрешностью определения, не превышающей 18-24 % и не
зависящей от вещества-стандарта. Для учета влияния разной чувствительности определения вещества-стандарта на величину ЕЛО впервые применен алгоритм интервальной оценки методом CUPRAC с использованием аналитической системы nMM-Cu(II)-Nc без вещества-стандарта.
Практическое значение работы. Разработан оригинальный твердофазноспектрофотометрический способ определения ЕЛО, основанный на их реакции c Cu(II)-Nc в твердой прозрачной среде ПММ. Рассчитанные аналитические и метрологические характеристики предложенного способа соответствуют современным методикам, одновременно способ имеет преимущества в области «зеленой химии», связанные с отсутствием применения токсичных растворителей и минимизацией использования реактивов, в том числе при пробоподготовке.
Аналитическая система nMM-Cu(II)-Nc применена для определения ЕЛО в лекарственных настойках, соковой продукции и чае. Доказано влияние природы ЛО на аналитические характеристики их суммарного определения на основе расчета показателей качества методом варьировании навески согласно РМГ 612010. Показана возможность регистрации колориметрического аналитического сигнала путем обработки цифрового цветного изображения образцов ПММ- Cu(II)-Nc после контакта с растворами ЛО. Использование параметра желтизны в качестве аналитического сигнала позволяет проводить определение ЛО в диапазоне определяемых содержаний от 0,7 до 53,0 10-6, моль-экв/л, что
сопоставимо с результатами метода твердофазной спектрофотометрии.
Положения и результаты, выносимые на защиту.
1. Аналитическая система nMM-Cu(II)-Nc для определения ЕЛО,
полученная путем иммобилизации реагентов Cu(II) и неокупроина в среду ПММ.
2. Рабочие условия определения ЕЛО новой аналитической системой nMM- Cu(II)-Nc с возможностью одновременной твердофазно-спектрофотометрической и колориметрической регистрации аналитического сигнала.
3. Результаты оценивания влияния выбора вещества-стандарта на определение ЕЛО с использованием системы nMM-Cu(II)-Nc.
4. Оценка показателей качества твердофазного спектрофотометрического способа определения ЕЛО с использованием аналитической системы ПММ- Cu(II)-Nc.
5. Результаты применения алгоритма интервальной оценки ЕЛО методом CUPRAC с использованием аналитической системы nMM-Cu(II)-Nc.
Личный вклад автора. Автором проведен анализ литературных данных по теме диссертации, экспериментальные исследования аналитической системы nMM-Cu(II)-Nc и апробация разработанного способа определении ЕЛО в лекарственных настойках и продуктах питания. Лвтором, совместно с научным руководителем, сформулирована актуальность, определена цель и поставлены задачи исследования, спланирована экспериментальная часть, сформулированы основные выводы и научные положения, подготовлены публикации.
Автор выражает благодарность к.х.н., доценту Саранчиной Н. В. за интерес, проявленный в ходе написания работы и обсуждения полученный результатов.
Апробация работы. Основные результаты работы изложены и обсуждены на научных и научно-практических конференциях международного уровня: XXII, XXIII и XXV Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых им. Л. П. Кулёва и Н. М. Кижнера «Химия и химическая технология в XXI веке» (Томск, 2022, 2023, 2024 г.); XIX, XXI Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук» (Томск, 2022, 2024 г.)
Диссертационная работа выполнена в соответствии с направлением научных исследований кафедры аналитической химии Национального исследовательского Томского государственного университета и при поддержке Научного фонда им. Д. И. Менделеева № 8.1.33.2017.
Публикации. По тематике диссертационной работы опубликовано 8 научных работ, в том числе 3 статьи в журналах, индексируемых в Scopus и включенных в рекомендованные ВЛК РФ рецензируемые научные издания, 5
8 публикаций в сборниках материалов всероссийских с международным участием научных конференций, включенных в РИНЦ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 123 страницах, состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, обсуждения результатов, заключения и списка цитируемой литературы из 146 наименований. Работа содержит 37 рисунков и 35 таблиц.
Цель работы. Разработка аналитической системы медь-неокупроин в среде полиметилметакрилатной матрицы (ПММ-Си(П)-№) и использование ее в качестве аналитической формы для твердофазно-спектрофотометрического определения суммарного содержания АО в лекарственных настойках и продуктах питания.
Для реализации цели поставлены следующие задачи.
1. Изучение иммобилизации комплекса Ou(II)-Nc и условий проведения аналитической реакции с индивидуальными АО в среде ПММ для создания твердофазной аналитической системы ПММ-Си(11)-Ис.
2. Теоретическое и экспериментальное обоснование возможности использования системы ПММ-Си(11)-Ис для определения ТАО в зависимости от выбора вещества-стандарта.
3. Разработка способа твердофазно-спектрофотометрического определения ТАО с использованием ПММ-Си(11)-Ис в лекарственных настойках и продуктах питания, расчет показателей качества методики методом варьировании навески согласно РМГ 61-2010.
4. Применение алгоритма интервальных оценок к разработанному твердофазному спектрофотометрическому способу определения ТАО в лекарственных настойках и продуктах питания без использования вещества- стандарта.
Научная новизна. Впервые изучена иммобилизация неокупроина и Cu(II) путем твердофазной экстракции в аналитическую среду ПММ и получена аналитическая система ПММ-Си(11)-Ис для определения ТАО в лекарственных настойках и продуктах питания. Установлено отсутствие влияния среды ПММ на реакционную способность иммобилизованного комплекса Cu(II)-Nc по отношению к АО в анализируемых образцах. Впервые исследованы особенности взаимодействия АО с ПММ-Си(11)-№ от рН раствора, обусловленные строением и константами ионизации АО. Доказано, что для всех исследуемых АО существует общий диапазон рН 3-4, в котором протекает их окислительновосстановительная реакция с Cu(II)-Nc в среде ПММ.
Впервые показана возможность использования аналитической системы ПММ-Си(11)-№ для определения суммарного содержания АО с аскорбиновой кислотой, тролоксом, галловой кислотой и лютеолином в качестве вещества-
стандарта с погрешностью определения, не превышающей 18-24 % и не
зависящей от вещества-стандарта. Для учета влияния разной чувствительности определения вещества-стандарта на величину ЕЛО впервые применен алгоритм интервальной оценки методом CUPRAC с использованием аналитической системы nMM-Cu(II)-Nc без вещества-стандарта.
Практическое значение работы. Разработан оригинальный твердофазноспектрофотометрический способ определения ЕЛО, основанный на их реакции c Cu(II)-Nc в твердой прозрачной среде ПММ. Рассчитанные аналитические и метрологические характеристики предложенного способа соответствуют современным методикам, одновременно способ имеет преимущества в области «зеленой химии», связанные с отсутствием применения токсичных растворителей и минимизацией использования реактивов, в том числе при пробоподготовке.
Аналитическая система nMM-Cu(II)-Nc применена для определения ЕЛО в лекарственных настойках, соковой продукции и чае. Доказано влияние природы ЛО на аналитические характеристики их суммарного определения на основе расчета показателей качества методом варьировании навески согласно РМГ 612010. Показана возможность регистрации колориметрического аналитического сигнала путем обработки цифрового цветного изображения образцов ПММ- Cu(II)-Nc после контакта с растворами ЛО. Использование параметра желтизны в качестве аналитического сигнала позволяет проводить определение ЛО в диапазоне определяемых содержаний от 0,7 до 53,0 10-6, моль-экв/л, что
сопоставимо с результатами метода твердофазной спектрофотометрии.
Положения и результаты, выносимые на защиту.
1. Аналитическая система nMM-Cu(II)-Nc для определения ЕЛО,
полученная путем иммобилизации реагентов Cu(II) и неокупроина в среду ПММ.
2. Рабочие условия определения ЕЛО новой аналитической системой nMM- Cu(II)-Nc с возможностью одновременной твердофазно-спектрофотометрической и колориметрической регистрации аналитического сигнала.
3. Результаты оценивания влияния выбора вещества-стандарта на определение ЕЛО с использованием системы nMM-Cu(II)-Nc.
4. Оценка показателей качества твердофазного спектрофотометрического способа определения ЕЛО с использованием аналитической системы ПММ- Cu(II)-Nc.
5. Результаты применения алгоритма интервальной оценки ЕЛО методом CUPRAC с использованием аналитической системы nMM-Cu(II)-Nc.
Личный вклад автора. Автором проведен анализ литературных данных по теме диссертации, экспериментальные исследования аналитической системы nMM-Cu(II)-Nc и апробация разработанного способа определении ЕЛО в лекарственных настойках и продуктах питания. Лвтором, совместно с научным руководителем, сформулирована актуальность, определена цель и поставлены задачи исследования, спланирована экспериментальная часть, сформулированы основные выводы и научные положения, подготовлены публикации.
Автор выражает благодарность к.х.н., доценту Саранчиной Н. В. за интерес, проявленный в ходе написания работы и обсуждения полученный результатов.
Апробация работы. Основные результаты работы изложены и обсуждены на научных и научно-практических конференциях международного уровня: XXII, XXIII и XXV Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых им. Л. П. Кулёва и Н. М. Кижнера «Химия и химическая технология в XXI веке» (Томск, 2022, 2023, 2024 г.); XIX, XXI Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук» (Томск, 2022, 2024 г.)
Диссертационная работа выполнена в соответствии с направлением научных исследований кафедры аналитической химии Национального исследовательского Томского государственного университета и при поддержке Научного фонда им. Д. И. Менделеева № 8.1.33.2017.
Публикации. По тематике диссертационной работы опубликовано 8 научных работ, в том числе 3 статьи в журналах, индексируемых в Scopus и включенных в рекомендованные ВЛК РФ рецензируемые научные издания, 5
8 публикаций в сборниках материалов всероссийских с международным участием научных конференций, включенных в РИНЦ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 123 страницах, состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, обсуждения результатов, заключения и списка цитируемой литературы из 146 наименований. Работа содержит 37 рисунков и 35 таблиц.
Давая общую характеристику предлагаемой аналитической системы ПММ- Cu(II)-Nc для определения суммарного содержания АО, можно отметить следующее.
При оценке влияния ПММ на реакционную способность комплекса по сравнению с проведением метода CUPRAC в растворе были определены коэффициенты эквивалентной антиоксидантной способности тролокса (по отношению к веществу стандарту-тролоксу) (trolox equivalent antioxidant capacity) (TEAC)) метода CUPRAC в твердой фазе и в растворе, рассчитанные путем деления коэффициентов чувствительности (коэффициенты b в уравнении градуировочной зависимости) определения АО на коэффициент чувствительности ТР (табл. 33). Исследование влияния ПММ на значение TEAC коэффициентов методом однофакторного дисперсионного анализа с использованием пакета Excel показало, что экспериментальное значение критерия Фишера Рэксп = 0,10 меньше Ттабл = 4,5 при P = 0,95, что свидетельствует об отсутствие значимого влияния ПММ на протекание окислительно-восстановительных реакций АО с Cu(II)-Nc. Однако, отсутствие точного соответствия между значениями TEAC коэффициентов в ПММ и в растворе обусловлено необходимостью диффузии АО к поверхности ПММ-Cu(II)-Nc и наличием объемных заместителей у полифенольных АО, что вызывает уменьшение скорости реакции по сравнению с раствором, при этом локальное концентрирование окисляющего реагента для молекул АО, диффундирующих к поверхности, будет являться фактором повышения скорости реакции по сравнению с раствором. Аналогичные результаты представлены в работах [93, 94, 96] при сопоставлении TEAC
коэффициентов в растворе и при использовании в качестве твердой фазы каррагинана и нафионовой мембраны. При этом, ТЕАС коэффициенты, полученные при использовании ПММ в качестве аналитической среды для иммобилизации Cu(II)-Nc, сопоставимы с TEAC коэффициентами, полученными при использовании каррагинана и нафионовой мембраны.
Таблица 33 - Коэффициенты эквивалентной антиоксидантной способности тролокса (TEAC) метода CUPRAC в твердой фазе и в растворе
АО TEAC в растворе TEAC в твердой фазе
ПММ размер образца 6,0x8,0 мм Контакта = 20 мин Каррагинан размер образца 35,0x5,0 мм Контакта = 90 мин [96]
Нафионовая мембрана размер образца 45,0x5,0 или 20,0x10,0 мм Контакта = 30 мин
[93]
[94]
ГК 2,62 [94] 0,81 2,4 2,10 1,76
АК 0,96 [94] 0,95 1,3 0,71 0,42
ТР 1,0
КВ 4,38 [94] 3,10 6,8 4,11 3,79
Ц 0,39 [94] 0,27 0,7 - 0,40
К 3,09 [94] 0,57 4,2 1,92 1,16
ДКВ 1,46 1,62 -
Л 1,20 1,86 -
Т 3,86 6,67 -
Сравнение коэффициентов чувствительности градуировочных зависимостей определения АО методом CUPRAC с использованием твердофазных систем показало, что аналитическая система ПММ-Си(11)-Ке позволяет проводить определение с более высокой чувствительностью по сравнению с каррагинаном и нафионовой мембраной (табл. 34).
Таблица 34 - Коэффициенты чувствительности градуировочных зависимостей определения суммарного содержания АО методом CUPRAC с использованием твердофазных систем
АО Коэффициенты чувствительности, 104 (без учета электронов)
Нафионовая мембрана Каррагинан ПММ
Контакта 30 мин Контакта 90 мин Контакта 20 мин Контакта 40 мин
45,0 x 5,0 мм 20,0 x 10,0 мм 35,0 x 5,0 мм 6,0 x 8,0 мм 4,0 x 4,0 мм 6,0 x 8,0 мм 4,0 x 4,0 мм
ГК 5,06 0,39 2,4 1,7 2,5 3,0 3,5
АК 1,71 0,14 1,3 2,0 9,0 6,4 10,7
ТР 2,40 0,34 1,0 2,1 6,0 2,5 7,4
КВ 9,88 1,29 6,8 6,5 12,0 8,2 23,0
Ц - 0,14 0,7 0,57 - - -
К 4,61 0,39 4,2 1,2 - - -
Использование ПММ в качестве аналитической среды для определения суммарного содержания АО методом CUPRAC имеет преимущества как во времени контакта с анализируемым образцом и в размере сенсора, так и по Сшш по стандарту ТР в сравнении с другими твердыми фазами, такими как нафионовая мембрана и каррагинан (табл. 35).
Таблица 35 - Характеристики некоторых CUPRAC сенсоров
Фаза Контакта, мин. Размер сенсора, мм Cmin по стандарту ТР
Каррагинан [96]
90 35,0 х 5,0 4,7 -10’6 М
Нафионовая мембрана [93, 94]
30 45,0 х 5,0 или 20,0 х 10,0 1,5 -10’5 М
ПММ 20-40 6,0 х 8,0 или
4,0 х 4,0 0,8 -10’6 М
Таким образом, предложенный способ определения суммарного содержания антиоксидантов методом CUPRAC на основе полиметилметакрилатной матрицы может быть полезен специалистам в области аналитической химии для простого, быстрого, чувствительного, надежного и воспроизводимого способа оценки содержания антиоксидантов без предварительного этапа пробоподготовки, а также предоставляет хорошие перспективы создания универсального сенсора определения антиоксидантов в пищевой и фармацевтической промышленностях.
При оценке влияния ПММ на реакционную способность комплекса по сравнению с проведением метода CUPRAC в растворе были определены коэффициенты эквивалентной антиоксидантной способности тролокса (по отношению к веществу стандарту-тролоксу) (trolox equivalent antioxidant capacity) (TEAC)) метода CUPRAC в твердой фазе и в растворе, рассчитанные путем деления коэффициентов чувствительности (коэффициенты b в уравнении градуировочной зависимости) определения АО на коэффициент чувствительности ТР (табл. 33). Исследование влияния ПММ на значение TEAC коэффициентов методом однофакторного дисперсионного анализа с использованием пакета Excel показало, что экспериментальное значение критерия Фишера Рэксп = 0,10 меньше Ттабл = 4,5 при P = 0,95, что свидетельствует об отсутствие значимого влияния ПММ на протекание окислительно-восстановительных реакций АО с Cu(II)-Nc. Однако, отсутствие точного соответствия между значениями TEAC коэффициентов в ПММ и в растворе обусловлено необходимостью диффузии АО к поверхности ПММ-Cu(II)-Nc и наличием объемных заместителей у полифенольных АО, что вызывает уменьшение скорости реакции по сравнению с раствором, при этом локальное концентрирование окисляющего реагента для молекул АО, диффундирующих к поверхности, будет являться фактором повышения скорости реакции по сравнению с раствором. Аналогичные результаты представлены в работах [93, 94, 96] при сопоставлении TEAC
коэффициентов в растворе и при использовании в качестве твердой фазы каррагинана и нафионовой мембраны. При этом, ТЕАС коэффициенты, полученные при использовании ПММ в качестве аналитической среды для иммобилизации Cu(II)-Nc, сопоставимы с TEAC коэффициентами, полученными при использовании каррагинана и нафионовой мембраны.
Таблица 33 - Коэффициенты эквивалентной антиоксидантной способности тролокса (TEAC) метода CUPRAC в твердой фазе и в растворе
АО TEAC в растворе TEAC в твердой фазе
ПММ размер образца 6,0x8,0 мм Контакта = 20 мин Каррагинан размер образца 35,0x5,0 мм Контакта = 90 мин [96]
Нафионовая мембрана размер образца 45,0x5,0 или 20,0x10,0 мм Контакта = 30 мин
[93]
[94]
ГК 2,62 [94] 0,81 2,4 2,10 1,76
АК 0,96 [94] 0,95 1,3 0,71 0,42
ТР 1,0
КВ 4,38 [94] 3,10 6,8 4,11 3,79
Ц 0,39 [94] 0,27 0,7 - 0,40
К 3,09 [94] 0,57 4,2 1,92 1,16
ДКВ 1,46 1,62 -
Л 1,20 1,86 -
Т 3,86 6,67 -
Сравнение коэффициентов чувствительности градуировочных зависимостей определения АО методом CUPRAC с использованием твердофазных систем показало, что аналитическая система ПММ-Си(11)-Ке позволяет проводить определение с более высокой чувствительностью по сравнению с каррагинаном и нафионовой мембраной (табл. 34).
Таблица 34 - Коэффициенты чувствительности градуировочных зависимостей определения суммарного содержания АО методом CUPRAC с использованием твердофазных систем
АО Коэффициенты чувствительности, 104 (без учета электронов)
Нафионовая мембрана Каррагинан ПММ
Контакта 30 мин Контакта 90 мин Контакта 20 мин Контакта 40 мин
45,0 x 5,0 мм 20,0 x 10,0 мм 35,0 x 5,0 мм 6,0 x 8,0 мм 4,0 x 4,0 мм 6,0 x 8,0 мм 4,0 x 4,0 мм
ГК 5,06 0,39 2,4 1,7 2,5 3,0 3,5
АК 1,71 0,14 1,3 2,0 9,0 6,4 10,7
ТР 2,40 0,34 1,0 2,1 6,0 2,5 7,4
КВ 9,88 1,29 6,8 6,5 12,0 8,2 23,0
Ц - 0,14 0,7 0,57 - - -
К 4,61 0,39 4,2 1,2 - - -
Использование ПММ в качестве аналитической среды для определения суммарного содержания АО методом CUPRAC имеет преимущества как во времени контакта с анализируемым образцом и в размере сенсора, так и по Сшш по стандарту ТР в сравнении с другими твердыми фазами, такими как нафионовая мембрана и каррагинан (табл. 35).
Таблица 35 - Характеристики некоторых CUPRAC сенсоров
Фаза Контакта, мин. Размер сенсора, мм Cmin по стандарту ТР
Каррагинан [96]
90 35,0 х 5,0 4,7 -10’6 М
Нафионовая мембрана [93, 94]
30 45,0 х 5,0 или 20,0 х 10,0 1,5 -10’5 М
ПММ 20-40 6,0 х 8,0 или
4,0 х 4,0 0,8 -10’6 М
Таким образом, предложенный способ определения суммарного содержания антиоксидантов методом CUPRAC на основе полиметилметакрилатной матрицы может быть полезен специалистам в области аналитической химии для простого, быстрого, чувствительного, надежного и воспроизводимого способа оценки содержания антиоксидантов без предварительного этапа пробоподготовки, а также предоставляет хорошие перспективы создания универсального сенсора определения антиоксидантов в пищевой и фармацевтической промышленностях.
