СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЛЬЦИЯ И МАГНИЯ В РАСТИТЕЛЬНОМ СЫРЬЕ
METHOD FOR QUANTITATIVE DETERMINATION OF CALCIUM AND MAGNESIUM IN PLANT MATERIAL

Изобретение относится к фармации, а именно к фармацевтической химии и фармакогнозии, и может быть использовано для количественного определения биологически активных элементов - кальция и магния в лекарственном растительном сырье.
Известен способ количественного определения кальция и магния с использованием атомно-абсорбционной спектроскопии (ААС) [1, 2]. Сущность метода заключается в том, что навеску сырья измельчают и подвергают озолению с последующим растворением золы в растворе сильной кислоты (азотной кислоты), а количественное определение кальция и магния в золе проводят методом ААС, основанным на излучении оптического диапазона невозбужденными свободными атомами исследуемого образца. Несмотря на высокую специфичность и чувствительность метода ААС, его существенным недостатком является необходимость приобретения дорогостоящего оборудования, ламп, специфичных для каждого конкретного элемента, необходимость проведения сравнения получаемых спектров со спектрами государственных стандартных образцов изучаемых элементов, а также длительность и трудоемкость исследования.
Близким аналогом предлагаемого способа является способ определения ионов кальция и магния в лекарственном растительном сырье, в части, касающейся комплексонометрического титрования с металлоиндикаторами [3].
Он заключается в определении кальция и магния в извлечении, полученном после экстракции сырья раствором хлористоводородной кислоты с последующим комплексонометрическим титрованием трилоном Б с использованием в качестве индикаторов мурексида или хромового темно-синего для кальция и пирокатехинового фиолетового для магния.
2+
2+
Данный способ определения изучаемых элементов имеет ряд недостатков. Так, например, ионы Ca и Mg присутствуют в растениях как в свободном виде (растворимые соли, оксалат Ca и др.), так и в связанном виде (Ca - составная часть клеточных оболочек, Mg - входит в состав основного пигмента зеленых листьев - хлорофилла и др), при этом выделение связанных элементов представляет определенные трудности. Выход элементов из лекарственного растительного сырья (ЛРС) при использовании экстракции в таком случае не может считаться полным, так как экстракция биологически активных веществ (БАВ), в т.ч. Ca и Mg, из высушенного ЛРС складывается из следующих этапов: смачивания частиц сырья экстрагентом; проникновение экстрагента в клетки; набухание растительного сырья, сопровождающееся растворением БАВ клеточного сока, адсорбированных на клеточных стенках и органеллах клетки; вымывание полученного раствора из клеток и получение собственно экстракта. При этом в экстрагент выходят лишь соединения Ca и Mg, способные растворяться в применяемом экстрагенте. Однако процесс экстракции не сопровождается полным разрушением клеточных стенок и органелл клетки, в составе которых присутствуют Ca и Mg, в качестве строительных элементов клетки. Кроме того, Ca и Mg входят в состав ферментативного аппарата клетки, представляющего собой высокомолекулярные вещества (биополимеры), неспособные проходить сквозь клеточные мембраны в процессе экстракции. Озоление же ЛРС при температуре 500°C с последующим прокаливанием приводит к полной минерализации не только соединений Ca и Mg клеточного сока, но и соединений, включенных в клеточные стенки и органеллы. Такая пробоподготовка ЛРС обеспечивает полный количественный переход всех элементов клетки (в том числе Ca и Mg) в неорганические соединения и ионы, так как органические вещества в процессе сжигания полностью переходят в неорганические.
Задача изобретения - разработка нового, специфичного и высокочувствительного метода количественного определения кальция и магния в растительных объектах, дающего наиболее полную информацию о присутствии изучаемых элементов как в свободном, так и в связанном виде.
Технический результат заключается в возможности полного количественного определения микроэлементов (кальция и магния) как в связанном, так и в свободном виде, при их совместном присутствии в растительном сырье после его предварительного озоления методом комплексонометрии.
Технический результат количественного определения кальция и магния в растительном сырье при их совместном присутствии достигается тем, что он включает в себя озоление навески сырья в муфельной печи при температуре 500°C с прокаливанием до постоянной массы, растворение полученной золы в 10% растворе кислоты хлороводородной, фильтрацию полученного солянокислого раствора золы растительного сырья и последующее комплексонометрическое титрование в присутствии кислотного хрома темно-синего (в случае определения кальция при рН 11-12), и пирокатехинового фиолетового (в случае определения магния при рН 9-10).
Предлагаемый способ, в отличие от известного, позволяет получить данные о количестве кальция и магния в минеральном остатке после озоления растительного сырья, а также достаточно полную информацию о количественном содержании элементов в сырье при проведении соответствующего пересчета.
Изобретение проиллюстрировано таблицей, где представлены результаты определения содержания кальция и магния с помощью разработанного способа в различных образцах ЛРС.
Способ количественного определения кальция и магния в растительном сырье реализуется следующим образом.
В процессе проведения пробоподготовки аналитическую пробу сырья измельчают до размера частиц, проходящих сквозь сито с отверстиями диаметром 1 мм. В предварительно взвешенный тигель помещают точную навеску сырья и сжигают в муфельной печи при температуре 500°C с последующим прокаливанием до постоянной массы. Далее точную навеску золы (около 0,2 г) помещают в мерную колбу вместимостью 50 мл и растворяют в 10% растворе кислоты хлористоводородной, доводят до метки тем же растворителем, перемешивают и фильтруют через складчатый фильтр, отбрасывая первые порции фильтрата.
Определение кальция.
2
10 мл извлечения помещают в колбу для титрования вместимостью 100 мл, добавляют 0,1 мл 30% раствора NaOH и аммиачный буферный раствор до рН 11-12 по универсальной индикаторной бумаге для осаждения магния. В результате чего выпадает белый студневидный осадок гидроксида магния (Mg(OH)), который затем отфильтровывают. В фильтрате проводится количественное определение кальция, для чего прибавляют несколько крупинок индикатора хромового темно-синего и титруют 0,025 М раствором Трилона Б до перехода окраски от розовато-сиреневой до фиолетово-синей.
Данные о содержании кальция в золе исследуемого объекта рассчитывают по формуле:
где V - объем 0,025 М раствора Трилона Б, пошедшего на титрование, мл,
K - поправочный коэффициент к концентрации титранта;
T - титр по определяемому веществу, равный 0,001 г/мл;
a - масса золы, г;
W - объем мерной колбы, взятой для разведения, мл;
a
V - объем аликвоты, взятой на анализ, мл.
Для пересчета на содержание кальция в ЛРС использовали формулу:
где С - содержание кальция в золе образца ЛРС, %;
W золы - содержание золы общей в образце ЛРС, %.
Определение магния.
10 мл фильтрата помещают в колбу для титрования вместимостью 100 мл, добавляют 0,1 мл 30% раствора NaOH до рН 9-10, 0,1 мл аммиачного буферного раствора, несколько крупинок индикатора пирокатехинового фиолетового и титруют раствором Трилона Б (0,025 М) до перехода окраски от сине-зеленой в темно-вишневую. Содержание магния в золе ЛРС рассчитывают по формуле:
где V - объем 0,025 М раствора Трилона Б, пошедшего на титрование, мл,
К - поправочный коэффициент, к концентрации титранта;
Т - титр по определяемому веществу, равный 0,006 г/мл;
а - масса золы, г;
W - объем мерной колбы, взятой для разведения, мл;
Va - объем аликвоты, взятой на анализ, мл.
Для пересчета на содержание магния в ЛРС использовали формулу:
где С - содержание магния в золе образца ЛРС, %;
W золы - содержание золы общей в образце ЛРС, %.
Способ иллюстрируется следующими конкретными примерами.
Способ подготовки золы из лекарственного растительного сырья.
Аналитическую пробу сырья измельчают до размера частиц, проходящих сквозь сито с отверстиями диаметром 1 мм. В предварительно взвешенный тигель помещают точную навеску сырья и сжигают в муфельной печи при температуре 500°C с последующим прокаливанием до постоянной массы.
Пример 1. Определение кальция и магния в траве горца почечуйного.
Определение кальция. Около 0,2 г (точная навеска) золы помещают в мерную колбу вместимостью 50 мл, растворяют в 10% растворе кислоты хлористоводородной и доводят до метки тем же растворителем (Раствор А).
В мерную колбу вместимостью 50 мл помещают 10 мл раствора А и доводят водой, очищенной до метки (Раствор Б).
В колбу для титрования вместимостью 100 мл помещают 10 мл раствора Б, добавляют 0,1 мл 30% раствора NaOH и аммиачный буферный раствор до рН 11-12 по универсальной индикаторной бумаге для осаждения магния. Образовавшийся осадок отфильтровывают. К полученному фильтрату добавляют разбавленную соляную кислоту до рН 9-10, несколько крупинок индикатора кислотного хрома темно-синего и титруют раствором Трилона Б (0,025) до сине-фиолетового окрашивания. Содержание кальция в золе исследуемого объекта рассчитывают по формуле (1).
Для пересчета на содержание кальция в ЛРС используют формулу (2).
Определение магния.
Около 0,5 г золы (точная навеска) помещают в мерную колбу вместимостью 25 мл и растворяют в 10 мл 10% раствора кислоты хлористоводородной, доводят до метки водой дистиллированной (Раствор А).
В колбу для титрования вместимостью 100 мл помещают 10 мл раствора А, добавляют 0,1 мл 30% раствора NaOH до рН 9-10, 0,1 мл аммиачного буферного раствора, несколько крупинок индикатора пирокатехинового фиолетового, титруют раствором Трилона Б (0,025 М) до фиолетово-зеленого окрашивания. Данные о содержании магния в золе исследуемого объекта рассчитывают по формуле (3).
Содержание магния в ЛРС в пересчете на абсолютно сухое сырье рассчитывают по формуле (4).
Пример 2. Определение содержания кальция и магния в листьях крапивы двудомной.
Определение кальция.
+
2
Около 0,2 г золы (точная навеска) помещают в мерную колбу вместимостью 50 мл и растворяют в 10% растворе кислоты хлористоводородной и доводят до метки тем же растворителем, перемешивают и фильтруют через складчатый фильтр, отбрасывая первые порции фильтрата. К полученному фильтрату добавляют кристаллический NaOH до pH 12 (по универсальной индикаторной бумаге) для осаждения ионов Mgв виде белого студенистого осадка Mg(OH). Осадок отфильтровывают через складчатый фильтр, отбрасывая первые порции фильтрата. 2 мл фильтрата помещают в колбу для титрования вместимостью 100 мл, прибавляют 50 мл воды очищенной, несколько крупинок индикатора хромогенного темно-синего и титруют 0,025 М раствором Трилона Б до перехода окраски от розовато-сиреневой до фиолетово-синей. Содержание кальция в золе листьев крапивы двудомной рассчитывают по формуле (1).
Содержание кальция в листьях крапивы двудомной в пересчете на абсолютно сухое сырье рассчитывают по формуле (2).
Определение магния.
Около 0,2 г золы (точная навеска) помещают в мерную колбу вместимостью 50 мл и растворяют в 10% растворе кислоты хлористоводородной и доводят до метки тем же растворителем, перемешивают и фильтруют через складчатый фильтр, отбрасывая первые порции фильтрата. 5 мл фильтрата помещают в колбу для титрования вместимостью 100 мл, прибавляют 50 мл воды очищенной, 2 мл 30% раствора NaOH, 4 мл аммиачного буферного раствора, несколько крупинок индикатора пирокатехинового фиолетового и титруют раствором Трилона Б (0,025 М) до перехода окраски от сине-зеленой в темно-вишневую. Содержание магния в золе листьев крапивы двудомной рассчитывают по формуле (3).
Содержание магния в ЛРС в пересчете на абсолютно сухое сырье рассчитывают по формуле (4).
Пример 3. Определение содержания кальция и магния в плодах облепихи крушиновидной.
Определение кальция.
Около 0,2 г золы (точная навеска) помещают в мерную колбу вместимостью 50 мл и растворяют в 10% растворе кислоты хлористоводородной и доводят до метки тем же растворителем, перемешивают и фильтруют через складчатый фильтр, отбрасывая первые порции фильтрата. 5 мл извлечения помещают в колбу для титрования вместимостью 100 мл, прибавляют 50 мл воды очищенной, 5 мл 30% раствора NaOH, несколько крупинок индикатора хромового темно-синего и титруют 0,025 М раствором Трилона Б до перехода окраски от розовато-сиреневой до фиолетово-синей.
Содержание кальция в золе плодов облепихи крушиновидой рассчитывают по формуле (1).
Содержание кальция в плодах облепихи крушиновидной в пересчете на абсолютно сухое сырье рассчитывают по формуле (2).
Определение магния в плодах облепихи крушиновидной.
2+
-6
-7
2
Попытки оттитровать в растворе катионы Mgв золе, растворенной в 10% растворе HCl в присутствии специфичного индикатора пирокатехинового фиолетового при создании необходимого значения рН раствора, не увенчались успехом и показали его отсутствие в плодах или содержание менее 10-10 моль/л. Данный факт подтверждается тем, что при подщелачивании раствора кристаллическим NaOH до рН 12-13 не наблюдалось выпадения осадка Mg(OH), как это наблюдалось в случае ЛРС крапивы двудомной и горца почечуйного.
Пример 4. Определение содержания кальция и магния в плодах аронии черноплодной.
Определение кальция.
Около 0,1 г золы (точная навеска) помещают в мерную колбу вместимостью 50 мл, растворяют в 10% растворе HCl и доводят до метки тем же растворителем (Раствор А).
В мерную колбу вместимостью 50 мл помещают 10 мл раствора А и доводят водой очищенной до метки (Раствор Б).
В колбу для титрования вместимостью 100 мл помещают 10 мл раствора Б, добавляют 0,1 мл 30% раствора NaOH и аммиачный буферный раствор до рН 11-12 универсальной индикаторной бумаге для осаждения магния. Образовавшийся осадок отфильтруют. К полученному фильтрату добавляют по каплям разбавленную соляную кислоту до рН 9-10, несколько крупинок индикатора кислотного хрома темно-синего и титруют раствором Трилона Б (0,025 М) до сине-фиолетового окрашивания. Содержание кальция в золе исследуемого объекта рассчитывают по формуле (1).
Для пересчета на содержание кальция в плодах аронии использовали формулу (2).
+
Определение магния. Результат определения содержания катионов Mgв золе плодов аронии черноплодной аналогичен таковому в плодах облепихи крушиновидной (пример 3).
Результаты количественного определения кальция и магния в растительном сырье отражены в таблице 1.
Библиографические источники
1. Листов С.А. О содержании тяжелых металлов в лекарственном растительном сырье / С.А. Листов, Н.В. Перов, А.П. Арзамасцев // Фармация. - 1990. - №2. С. 19-25.
2. Барашков Г.К. Краткая медицинская бионеорганика / Г.К. Барашков. - М., 1999. - 43 с.
7
3. Способ определения ионов кальция и магния в лекарственном растительном сырье: пат. 2466387 Рос. Федерация, МПКG01N 031/16 / Скалозубова Т.А., Марахова А.И., Федоровский Н.Н. Заявитель и патентообладатель Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации (ГБОУ ВПО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздравсоцразвития России) (RU) 2011142057/15 заяв. 18.10.2011; опубл. 10.11.2012, Бюл. №31. - 4 с.