ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭНЗИМА Q10 В КРЕМАХ КОСМЕТИЧЕСКИХ
VOLT-AMMETRIC METHOD FOR DETERMINATION OF COENZYME Q10 IN COSMETIC CREAMS

10
Способ относится к области химической промышленности и позволяет определить содержание коэнзима Q в кремах косметических методом катодной дифференциально-импульсной вольтамперометрии.
10
Большое распространение для определения коэнзима Q получили спектрофотометрические, хроматографические и электрохимические методы анализа.
10
10
10
3
В настоящее время известен метод дифференциальной спектрофотометрии для анализа фармацевтических препаратов и синтетических косметических средств, основными компонентами которых являются коэнзим Q, токоферол и ретинол ацетат. Методика не требует проведения предварительной пробоподготовки (разделение и осаждение) и может быть использована при потоковых анализах. Для разделения аналитических сигналов исследуемых веществ рассматривали спектры второго порядка. Предел обнаружения коэнзима Q составил 1.1 мкг/см (Karpinska J. The analysis of the zero-order and the second derivative spectra of retinol acetate, tocopherol acetate and coenzyme Q and estimation of their analytical usefulness for their simultaneous determination in synthetic mixtures and pharmaceuticals/ Karpinska J., Mularczyk B. // Spectrochim Acta A Mol Biomol Spectrosc. - 2004. - Vol. 60 (10). - pp. 2189-2194).
Основным недостатком данного спектрофотометрического метода анализа является узкий спектр исследуемых объектов, большое влияние сопутствующих веществ на аналитический сигнал и небольшая чувствительность методик.
10
10
10
Известен метод высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) с масс-спектрометрическим детектированием для определения коэнзима Q в продуктах питания. Анализ осуществляли на колонке Luna С18 (4.6×150 мм, 3 мкм), в качестве подвижной фазы использовали раствор из этанола, диоксана и уксусной кислоты. При данных условиях время удержания коэнзима Q составило 4.1±0.1 мин. Качественное и количественное определение проводили с применением источника химической ионизации в режиме регистрации положительных ионов. Предел обнаружение 0.1 мг/кг (Strazisar М. Quantitative determination of coenyzme Q by liquid chromatography and liquid chromatography/mass spectrometry in dairy products/Strazisar M., Fir M. // J AOAC Int. - 2005. - V. 88, N4. - P. 1020-1027).
Метод ВЭЖХ с масс-спектрометрическим детектированием обладает всеми параметрами, необходимыми для определения ряда коэнзимов как в биологических, так и в фармацевтических объектах, однако из-за высокой стоимости оборудования метод не получил широко применения.
10
10
10
10
2
-3
2
Известен вольтамперометрический метод количественного определения коэнзима Q в фармацевтических формах. Эксперимент проводили на электрохимическом анализаторе модели ЕА9С, с подключенной к нему трехэлектродной ячейкой. В качестве индикаторного электрода использовали стеклоуглеродный электрод (d=1 мм, S=7.85⋅10 см), в качестве электрода сравнения - платиновый. Стандартный раствор коэнзима Q готовили растворением необходимой навески в смеси уксусная кислота : ацетонитрил (80:20). Фоновым электролитом использовали уксусную кислоту, содержащую 20% ацетонитрила и 0.5 М раствор ацетата натрия. При увеличении концентрации ацетонитрила в растворе наблюдалось уменьшение растворимости аликвоты в фоновом электролите. Электрохимический сигнал электровосстановления коэнзима Q получают при потенциале Е=-20 мВ. Предел обнаружения составил 0.014 мМ (Michalkiewicz S. Voltammetric determination of coenzyme Q in farmaceutical dosage forms / Michalkiewicz S. // Bioelectrochemistry. - 2008. - Vol. 73. - pp. 30-36).
10
10
10
10
-7
Известен полярографический метод определения коэнзима Q. В качестве индикаторного электрода использовали ртутно-капающий электрод, а хлорид-серебряный и платиновый использовали в качестве электродов сравнения и вспомогательного соответственно. Стандартный раствор коэнзима Q готовили путем растворения необходимой навески в этаноле с последующим нагреванием. Фоновым электролитом служил водный фосфатный буферный раствор рН 7.3. Сигнал электровосстановления коэнзима Q нашли в области потенциалов Е=-0.20 В. Предел обнаружения составил 1.3⋅10 М. Обнаружено значительное уменьшение сигнала электровосстановления коэнзима Q в присутствии альбумина (Haitham A. AL-Wahab. Square Wave Voltammetry determination of coenzyme Q10 / Haitham A. AL-Wahab, Sadallah T. Sulaiman, Itimad I. Taha. // Raf. Jour. Sci. - 2006. - Vol. 17 (4). - pp. 86-91).
10
10
10
2
4
10
-3
2
-7
Известен электрохимический метод определения коэнзима Q в фармацевтических препаратах. В качестве аналитического сигнала использовали сигнал электровосстановления коэнзима Q при Е=0.190-0.300 В. Все вольтамперометрические измерения выполняли на анализаторе гальваностат/потенциостат модели 273А с подключенной трехэлектродной микроячейкой. В качестве индикаторного электрода использовался стеклоуглеродный электрод (площадь рабочей поверхности 3.14⋅10 см), а хлорид-серебряный электрод и платиновый электрод использовали как электроды сравнения и вспомогательный соответственно. Все измерения проводили при 25°C. Стандартный раствор коэнзима Q готовили путем непосредственного растворения навески данного вещества в гексане. В качестве фонового электролита использовали смесь гексан : метанол (1:2) - 0.12 М HSO в метаноле. Мешающее влияние кислорода устраняли продувкой азота через раствор в течение 15 минут. Предел обнаружения составил 10 М (Litescu S-C. Voltammetric determination of coenzyme Q at a solid glassy carbon electrode / Litescu S-C. // Instrumentation Science & Technology. - 2001. - Vol. 29 (2). - pp. 109-116).
Основными недостатками имеющихся электрохимических методик являются использование токсичных растворителей, индикаторных ртутных электродов и трудоемкого процесса пробоподготовки, что предъявляет дополнительные требования к технике проведения анализа.
10
Известен способ количественного определения антиоксиданта коэнзима Q в субстанции методом циклической вольтамперометрии (Патент РФ №2 454 660, дата приоритета 12.10.2010) - прототип.
10
10
10
10
10
-7
-5
Сущность способа заключается в переводе исследуемого компонента из пробы в раствор и проведении вольтамперометрического определения коэнзима Q с использованием стеклоуглеродного индикаторного электрода относительно насыщенного хлорид-серебрянного электрода на фоне 0.025 М фосфатного буфера рН 6.86. Анодные пики регистрируют при постоянно токовой развертке потенциала со скоростью 0.04 В/с. Концентрацию коэнзима Q определяют по высоте анодного пика при потенциале +0.23 В методом градуировочного графика. Область определяемых содержаний коэнзима Q от 1⋅10 до 1⋅10 М. Однако несмотря на простоту и все достоинства данный способ разработан для определения коэнзима Q в биологически активных добавках, где его содержание достаточно большое, при определении коэнзима Q в кремах косметических для устранения мешающего влияния матрицы и уменьшения погрешности измерений необходимо ввести в анализ стадию пробоподготовки.
10
Задача - разработать способ количественного определения содержания коэнзима Q в кремах косметических для контроля качества на всех стадиях производства.
10
10
10
-6
-5
Вольтамперометрическим способом определяют коэнзим Q в кремах косметических. Диапазон определяемых концентраций составляет от 1⋅10 до 1⋅10 М. Определение проводят методом катодной дифференциально-импульсной вольтамперометрии с предварительной пробоподготовкой анализируемых объектов. В качестве фонового электролита используют смесь метанол : раствор Бриттона-Робисона (рН 12) в соотношении 9:1. Измерения проводят при скорости развертки потенциала 0.1 В/с с использованием индикаторного диамантового электрода в диапазоне потенциалов от -0.5 до 0 В, концентрацию коэнзима Q в кремах косметических рассчитывают по величине катодного пика методом градуировочного графика по стандартному раствору коэнзима Q.
10
Способ включает пробоподготовку кремов косметических и вольтамперометрическое определение количественного содержания коэнзима Q.
10
-6
-6
-6
-6
-5
На фиг. 1 представлены вольтамперограммы электровосстановления стандартного раствора коэнзима Q на диамантовом электроде в фоне - метанол : раствор Бриттона Робинсона (рН 12) в соотношении 9:1 при разной концентрации в электрохимической ячейке: 1) фоновая кривая; 2) 2⋅10; 3) 4⋅10; 4) 6⋅10; 5) 8⋅10; 6) 1⋅10 М.
10
На фиг. 2 представлена градуировочная зависимость тока электровосстановления стандартного раствора коэнзима Q на диамантовом электроде в фоне - метанол : раствор Бриттона-Робинсона (рН 12) в соотношении 9:1 от его концентрации в электрохимической ячейке.
10
В таблице 1 представлены метрологические характеристики вольтамерометрического способа измерений концентрации коэнзима Q. Общая погрешность разработанного метода 22%.
10
10
-6
-5
На фигуре 1 показана вольтамперограмма электровосстановления стандартного раствора коэнзима Q при разных значениях его концентрации в электрохимической ячейке, полученная методом катодной дифференциально-импульсной вольтамперометрии при развертке потенциала со скоростью 0.1 В/с в качестве индикаторного используют диамантовый электрод. Аналитический сигнал коэнзима Q регистрируют при потенциале Е=-0.4 В относительно насыщенного хлорид-серебряного электрода (фиг. 1). Диапазон определяемых концентраций от 1 10 до 1 10 М.
10
10
10
На фигуре 2 представлена градуировочная зависимость тока электровосстановления коэнзима Q от его концентрации в электрохимической ячейке в условиях катодной дифференциально-импульсной вольтамперометрии на диамантовом электроде. Область прямолинейной зависимости тока электровосстановления коэнзима Q от его концентрации в электрохимической ячейке достаточна для применения методики при оценке количественного содержания коэнзима Q в кремах косметических.
10
В таблице 1 представлены значения пределов повторяемости, воспроизводимости и общей погрешности вольтамерометрического способа измерений концентрации коэнзима Q в кремах косметических при доверительной вероятности Р=0.95. Общая погрешность разработанного метода составила 22%.
10
10
2
4
Пример. Перед началом определения содержания коэнзима Q в креме для рук Nivea Q Plus проводят поляризацию диамантового электрода в течении 5 минут в 0.5 М растворе HSO при потенциале -2.4 В относительно насыщенного хлорид-серебряного электрода.
10
10
Для определения содержания коэнзима Q в креме для рук Nivea Q Plus берут навеску крема массой 1 г, помещают в мерную колбу объемом 50 см, доводят до метки раствором 96% этилового спирта, нагревают до температуры, не превышающей 35°С, затем, полученный раствор центрифугируют в течение 20 минут при скорости 4500 об⋅мин. Далее полученный экстракт анализируют методом катодной дифференциально-импульсной вольтамперометрии. Деактивацию растворенного кислорода осуществляют продувкой анализируемого раствора инертным газом (азот) в течение 5 мин перед регистрацией вольтамперограмм.
3
Для проведения анализа в кварцевый стаканчик помещают 10 см фонового электролита (смесь метанола с раствором Бриттона-Робинсона (рН 12) в соотношении 9:1). Регистрируют вольтамперограммы фона при скорости развертки потенциала 0.1 В/с, рабочий диапазон потенциалов от -0.5 В до 0 В. Отсутствие посторонних пиков свидетельствует о чистоте фона.
10
10
10
10
10
10
-5
Далее в электрохимическую ячейку вносят раствор анализируемого образца, содержащий коэнзим Q. На катодной вольтамперограмме регистрируют пик электровосстановления коэнзима Q при потенциале - 0.4 В, высота которого зависит от концентрации коэнзима Q. Для определения коэнзима Q в образце используют метод градуировочного графика. Содержание коэнзима Q в креме для рук Nivea Q Plus составило (4.37±0.96)⋅10 М.
Преимуществом способа является использование индикаторного диамантового электрода, позволяющего исключить погрешность измерения, связанную с адсорбцией поверхностно-активных веществ, входящих в состав исследуемых кремов косметических, на поверхности индикаторного электрода.
10
Предложенный способ может быть использован для количественного определения коэнзима Q в кремах косметических.