Методика определения спирта этилового методом газожидкостной хроматографии

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СПИРТА ЭТИЛОВОГО МЕТОДОМ ГАЗОЖИДКОСТНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ © КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2014

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ СПИРТА ЭТИЛОВОГО МЕТОДОМ ГАЗОЖИДКОСТНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ

АДАМЕНКО Г.В., БУРАК И.И., КОЛКОВ М.А.

УО «Витебский государственный ордена Дружбы народов медицинский университет», Республика Беларусь

Резюме.

Целью данного исследования была разработка чувствительной методики количественного определения спирта этилового в комбинированных антисептических спиртосодержащих средствах и спиртовых растворах.

В качестве антисептических средств спирт этиловый применяется в различных концентрациях, и небольшое различие в концентрации оказывает разное бактерицидное действие, поэтому актуальной является разработка чувствительной методики определения содержания спирта этилового в комбинированных антисептических спиртосодержащих средствах и спиртовых растворах.

Работа выполнена с использованием физико-химических и статистических методов.

Для исследования брали пробы спирта этилового трех концентраций (70%, 72% и 94%). Выполнено три серии опытов. В первой серии определяли содержание спирта этилового хроматографическим методом по разработанной нами методике, во второй и третьей сериях проводили количественное определение этих же проб гидрометрическим и пикнометрическим методами. После чего результаты сравнивались и обрабатывались статистически. Обработка производилась в программе Statistica 6.0.

Результаты количественного определения спирта этилового, полученные хроматографическим, пикнометрическим и гидрометрическим методами анализа, являются правильными и не отягощены систематической ошибкой.

По воспроизводимости хроматографический, пикнометрический и гидрометрический методы анализа статистически значимо не отличались друг от друга.

Разработанная методика анализа хроматографическим методом может быть предложена для определения содержания спирта этилового в комбинированных антисептических спиртосодержащих средствах и спиртовых растворах.

Ключевые слова: спирт этиловый, хроматографический метод, гидрометрический метод, пикнометрический метод.

Abstract.

The aim of this study was to develop sensitive technique for the quantitative determination of ethyl alcohol in combined antiseptic agents containing alcohol and alcohol solutions.

As an antiseptic ethyl alcohol is used in various concentrations and a minor difference in its concentrations has a different bactericidal effect, so the development of sensitive method for the determination of ethyl alcohol in combined antiseptic agents containing alcohol and alcohol solutions is urgent.

The research was done with the use of physical-chemical and statistical methods.

For the study ethyl alcohol samples of three concentrations (70%, 72% and 94%) were taken. Three series of experiments were performed. In the first series ethyl alcohol content was determined by chromatography in accordance with our method, in the second and the third series quantification of the same samples was carried out with the help of hydrometric and pyknometric methods. The results were then compared and processed statistically. Processing was carried out in the program Statistica 6.0.

The results of the quantitative determination of ethyl alcohol obtained by chromatographic, pyknometric and hydrometric analysis methods are correct and are not burdened with a systematic error.

By the reproducibility chromatographic, pyknometric and hydrometric methods of analysis statistically did not differ significantly from each other.

The developed technique of analysis by the chromatographic method can be proposed for the determination of ethyl alcohol content in combined antiseptic agents containing alcohol and alcohol solutions.

Key words: ethyl alcohol, chromatographic method, hydrometric method, pyknometric method. 178

178

ВЕСТНИК ВГМУ, 2014, ТОМ 13, №4

Среди различных групп химических соединений, обладающих антисептическими свойствами, наибольший интерес представляют алифатические спирты, что связано с их низкой стоимостью, а также широким бактерицидным и бактериостатическим действием на грамположительные и грамотрицательные бактерии, а также на многие виды грибов и вирусов, включая РС-вирусы, вирус гепатита и ВИЧ [1].

Для обработки операционного и инъекционного поля широко применяется спирт этиловый. Спирт этиловый в концентрации 70% оказывает бактерицидное и бактериостатическое действие на грамотрицательные и грамположительные бактерии, некоторые виды грибов. Механизм действия состоит в необратимой коагуляции белков и в мембра-нотропном действии. Спирт этиловый в концентрации 70% рекомендуется к применению в медицине как наружное антисептическое средство [2].

Спирт этиловый синтетический ректификованный применяется в качестве кожного антисептика. Спектр его антимикробного действия - бактерии, вирусы, ВИЧ-инфекции, гепатиты, кандиды [2-4].

Спирт является естественным антисептиком, имеет высокую скорость уничтожения бактерий и способен быстро испаряться. Кроме того, спирт обладает бактерицидным действием в отношении большинства грампо-ложительных, грамотрицательных и туберкулезных бактерий, а также хорошо действует против некоторых видов грибков и многих вирусов, включая РС-вирусы, вирус гепатита [5].

Средство «АХД -2000 Специаль», содержащее 75% спирта этилового, обладает антимикробной активностью в отношении грамположительных (включая микобактерии туберкулеза) и грамотрицательных бактерий, грибов рода Candida и Trichophyton, вирусов (включая вирусы гепатита В и ВИЧ) для целей дезинфекции, гигиенической обработки рук медицинского персонала, обработки рук хирургов, локтевых сгибов доноров.

95% спирт этиловый также является противомикробным средством, при местном применении оказывает антисептическое действие (денатурирует белки микроорганизмов), которое более выражено по сравнению с 7080% спиртовыми растворами. Активен в от-

ношении грамположительных и грамотрица-тельных бактерий и вирусов. При системном назначении обладает способностью вызывать анальгезию и общую анестезию. Является растворителем для некоторых лекарственных средств, а также экстрагентом для ряда веществ, содержащихся в лекарственном растительном сырье. Применяется для консервации биологического материала, в качестве местнораздражающего средства.

Широкое применение получил спирт этиловый 72% в комбинации с бриллиантовым зеленым, йодом кристаллическим, хлоргекси-дином биглюконатом. Увеличение концентрации спирта этилового до 72% увеличивает бактерицидное действие в отношении типовых культур стафилококка, кишечной палочки, синегнойной палочки и кандид.

Изложенное выше позволяет заключить, что в качестве антисептических средств спирт этиловый применяется в различных концентрациях и небольшое различие в концентрации оказывает разное бактерицидное действие, поэтому актуальной является разработка чувствительной методики определения содержания спирта этилового в комбинированных спиртосодержащих средствах и спиртовых растворах.

Методы

Для исследования брали пробы спирта этилового трех концентраций (70%, 72% и 94%). Выполнено три серии опытов. В первой серии определяли содержание спирта этилового хроматографическим методом по разработанной нами методике, во второй и третьей сериях проводили валидацию данной методики гидрометрическим и пикнометрическим методами [6]. После чего результаты сравнивались и обрабатывались статистически. Обработка производилась в программе Statistica 6.0.

В работе использована насадочная металлическая колонка длиной 1 метр с внутренним диаметром 3 мм. Насадка - «Полисорб-1», фракция 0,1-0,2 мм. Условия газохроматографического определения. Хроматограф

- «Кристалл-2000М» с пламенно-ионизационным детектором. Температура инжектора

- 200°С, колонки - 150°С, детектора - 250°С. Газ-носитель - азот, расход - 35 мл/мин, расход воздуха - 300 мл/мин, расход водорода -

179

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СПИРТА ЭТИЛОВОГО МЕТОДОМ ГАЗОЖИДКОСТНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ

30 мл/мин. Разметку выполняли с использованием прикладного программного обеспечения «Хроматек Аналитик 1.21» и «Хроматек Аналитик 1.5». Времена удерживания составили: для этанола - 27-29 сек, для пропанола - 1 мин 8 сек - 1 мин 10 сек. При определении массовой доли спирта хроматографическим методом 0,440 г препарата взвешивали в мерной колбе вместимостью 50,0 мл и доводили объем раствором внутреннего стандарта до метки (испытуемый раствор). По 2,00 мкл испытуемого раствора и раствора РСО спирта этилового попеременно хроматографировали на газовом хроматографе с пламенно-ионизационным детектором, получая не менее 5 хроматограмм для каждого из растворов. Эффективность колонки по этанолу и пропанолу рассчитывали по формуле:

где: tR - время удерживания вещества, w05 - ширина пика вещества, измеренная на половине высоты, n - число теоретических тарелок. Эффективность колонки составила: по этанолу - 121 теоретических тарелок, по пропанолу - 156 теоретических тарелок. Критерий разделения рассчитывали по формуле:

О _ _

Ks

wsy +wa

где Rs - критерий разделения, tR - время удерживания пропанола, сек, tRx - время удер-

живания этанола, сек, wSy и wSx - ширины пиков пропанола и этанола соответственно, сек. Критерий разделения составил 2,15.

Содержание спирта этилового (Х) в препарате в процентах по объему вычисляли по формуле:

х=Щхщхр^_

В^хщхръ

где В1 - среднее значение отношений площадей пиков спирта этилового к площадям пиков спирта пропилового (внутреннего стандарта) из хроматограмм испытуемого раствора;

В0 - среднее значение отношений площадей пиков спирта этилового к площадям пиков спирта пропилового (внутреннего стандарта) из хроматограмм раствора РСО спирта этилового;

m0 - масса навески РСО спирта этилового, г;

m1 - масса навески препарата, взятого для анализа, г;

W - объемная доля спирта этилового, используемого для приготовления РСО спирта этилового, %;

р0 - плотность спирта этилового, используемого для приготовления РСО, г/см3;

р1 - плотность препарата, г/см3.

Результаты и обсуждение

Результаты исследования показали, что типичная хроматограмма представляла следующий вид (рис. 1).

СйНі* Іч* яіЛЛ

0 0-5 11 а і м

трыги Miarntr іСІ іИігЯЄІ Г-ТЙ І^ОМГИ

Рисунок 1 - Хроматограмма этанола и пропанола (внутренний стандарт).

180

ВЕСТНИК ВГМУ, 2014, ТОМ 13, №4

Таблица 1 - Величины площадей пиков спирта этилового и пропанола и их отношение в пробе «Спирт этиловый 94%»

Испытуемый раствор Стандартный раствор

Площадь пика этанола Площадь пика пропанола Отношение Площадь пика этанола Площадь пика пропанола Отношение

444 377 1,17 327 392 0,83

458 393 1,16 340 403 0,84

479 381 1,25 323 366 0,88

462 362 1,27 328 368 0,89

429 380 1,13 316 400 0,78

Среднее 1,20 Среднее 0,84

Параллельное определение

547 418 1,30 354 413 0,85

552 394 1,39 374 415 0,90

552 424 1,30 349 411 0,85

562 423 1,32 345 403 0,85

539 419 1,28 365 428 0,85

Среднее 1,32 Среднее 0,86

Таблица 2 - Величины площадей пиков спирта этилового и пропанола и их отношение в пробе «Спирт этиловый 72%»

Испытуемый раствор Стандартный раствор

Площадь пика этанола Площадь пика пропанола Отношение Площадь пика этанола Площадь пика пропанола Отношение

323 397 0,81 340 403 0,84

356 421 0,84 324 368 0,88

347 411 0,84 347 405 0,85

376 441 0,85 367 427 0,86

344 402 0,85 350 408 0,85

Среднее 0,84 Среднее 0,86

Параллельное определение

343 423 0,81 354 418 0,84

342 418 0,81 368 432 0,85

349 427 0,81 357 418 0,85

301 367 0,82 346 398 0,86

335 409 0,81 340 399 0,85

Среднее 0,81 Среднее 0,85

Значение площадей пиков и их отношений для пробы «Спирт этиловый 94%» и стандартного раствора приведены в таблице 1.

Величины для расчета: В1 - 1,20, m0 -0,294 г, pj - 0,8154, W - 96,4% (об/об), В0 - 0,84, m1 - 0,439 г, р0 - 0,8058. Подставляя полученные значения в формулу получали величину содержания спирта в пробе, которая составила 92,4% (об/об).

Величины для расчета в параллельном определении: В1 - 1,32, m0 - 0,300 г, р0 - 0,8058. Подставляя полученные значения в формулу получали величину содержания спирта в пробе, которая составила 93,7% (об/об). Среднее

значение двух параллельных определений составило 93,0% (об/об).

Значение площадей пиков и их отношений для пробы «Спирт этиловый 72%» и стандартного раствора приведены в таблице 2.

Величины для расчета: В1 - 0,84, m0 -0,300 г, pj - 0,8804, W- 96,4% (об/об), В0 - 0,86, m1 - 0,439 г, р0 - 0,8058. Подставляя полученные значения в формулу, получали величину содержания спирта в препарате, которая составила 71,8% (об/об).

Величины для расчета в параллельном определении: В1 - 0,82, m0 - 0,300 г, pj - 0,8804, W - 96,4% (об/об), В0 - 0,86, m1 - 0,433 г, р0 -

181

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СПИРТА ЭТИЛОВОГО МЕТОДОМ ГАЗОЖИДКОСТНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ

0,8058. Подставляя полученные значения в формулу, получали величину содержания спирта в препарате, которая составила 69,8% (об/об). Среднее значение двух параллельных определений составило 71,0% (об/об).

Значение площадей пиков и их отношений для пробы «Спирт этиловый 70%» и стандартного раствора приведены в таблице 3.

Величины для расчета: Bj - 0,79, m0 -0,300 г, Р01 - 0,8856, W - 96,4% (об/об), В0 - 0,85, mj - 0,430 г, р0 - 0,8058. Подставляя полученные значения в формулу, получали величину содержания спирта в препарате, которая составила 68,2% (об/об).

Величины для расчета: Bj - 0,79, m0 -0,300 г, Р1 - 0,8856, W - 96,4% (об/об), В0 - 0,85, mj - 0,433 г, р0 - 0,8058. Подставляя получен-

ные значения в формулу, получали величину содержания спирта в препарате, которая составила 68,5% (об/об). Среднее значение двух параллельных определений составило 68,3% (об/об).

Далее проводили определение спирта этилового в тех же пробах пикнометрическим и гидрометрическим методами. Результаты, полученные пикнометрическим и гидрометрическим методами, приведены в таблицах 4 и 5. Средние результаты, полученные тремя методами анализов, приведены в таблице 6.

После чего результаты сравнивали и обрабатывали статистически, используя параметрический критерий ANOVA. Установлено, что указанные методы статистически значимо не отличались (p<0,05).

Таблица 3 - Величины площадей пиков спирта этилового и пропанола и их отношение в пробе «Спирт этиловый 70%»

Испытуемый раствор Стандартный раствор

Площадь пика Площадь пика Отношение Площадь пика Площадь пика Отношение

этанола пропанола этанола пропанола

322 410 0,78 352 415 0,84

336 426 0,78 349 407 0,85

334 427 0,78 349 408 0,85

340 432 0,78 355 415 0,85

331 423 0,78 350 411 0,85

Среднее 0,78 Среднее 0,85

Параллельное определение

331 418 0,79 356 419 0,84

325 408 0,79 350 411 0,85

335 423 0,79 344 404 0,85

469 594 0,78 348 409 0,85

312 392 0,79 358 420 0,85

Среднее 0,79 Среднее 0,85

Таблица 4 - Результаты количественного определения содержания спирта этилового в об/об пикнометрическим методом

№ пробы Проба спирт этиловый 94% Проба спирт этиловый 72% Проба спирт этиловый 70%

1 93,1 70,8 68,8

2 93,4 71,2 68,5

3 92,8 71,3 68,6

Среднее 93,1 71,1 68,6

Таблица 5 - Результаты количественного определения содержания спирта этилового в об/об

гидрометрическим методом

№ пробы Проба спирт этиловый 94% Проба спирт этиловый 72% Проба спирт этиловый 70%

1 93,2 71,4 68,7

2 92,7 71,1 68,9

3 93,4 70,7 68,6

Среднее 93,1 71,1 68,7

182

ВЕСТНИК ВГМУ, 2014, ТОМ 13, №4

Таблица 6 - Среднее значение количественного определения спирта этилового в об/об тре-

мя методами определения

Проба Г идрометрический метод Пикнометрический метод Хроматографический метод

Спирт этиловый 94% 93,1 93,1 93,0

Спирт этиловый 72% 71,1 71,1 71,0

Спирт этиловый 70% 68,7 68,6 68,3

Заключение

Результаты количественного определения спирта этилового, полученные хроматографическим, пикнометрическим и гидрометрическим методами анализа являются правильными и не отягощены систематической ошибкой. По воспроизводимости хроматографический, пикнометрический и гидрометрический методы анализа статистически значимо не отличались друг от друга. Разработанная методика анализа хроматографическим методом может быть предложена для определения содержания спирта этилового в комбинированных антисептических спиртосодержащих средствах и спиртовых растворах.

Литература

1. Красильников, А. П. Справочник по антисептике / А. П. Красильников. - Минск : Выш. шк.,

1995. - 367 с.

2. Машковский, М. Д. Лекарственные средства / М. Д. Машковский. - М. : Новая Волна, 2011. - 1216 с.

3. Сушков, С. А. Курс лекций по общей хирургии для студентов 3 курса лечебно-профилактического факультета. Ч. 1 / С. А. Сушков, В. В. Становенко, Л. А. Фролов. - 2-е изд. - Витебск, ВГМУ, 2002. - 268 с.

4. Тимофеев, Н. С. Асептика и антисептика / Н. С. Тимофеев, Н. Н. Тимофеев. - 2-е изд. перераб. и доп. - Ленинград : Медицина, 1989. - 240 с.

5. Рекомендации по мытью и антисептике рук. Перчатки в системе инфекционного контроля / под ред. акад. РАЕН Л. П. Зуевой. - СПб. : Санкт-Петербургский учебно-методический центр инфекционного контроля, 2000. - 20 с.

6. Государственная фармакопея Республики Беларусь : в 3 т. Т. 1. Общие методы контроля качества лекарственных средств / под общ. ред. Г. В. Годовальникова. - Минск : МГПТК полиграфии, 2010. - 656 с.

Поступила 22.09.2014г. Принята в печать 07.10.2014 г.

Сведения об авторах:

Адаменко Г.В. - аспирант кафедры общей гигиены и экологии УО «Витебский государственный ордена Дружбы народов медицинский университет»;

Бурак И.И. - д.м.н., профессор, заведующий кафедрой общей гигиены и экологии УО «Витебский государственный ордена Дружбы народов медицинский университет»;

Колков М.А. - к.ф.н., доцент кафедры аптечной технологии УО «Витебский государственный ордена Дружбы народов медицинский университет».

Адрес для корреспонденции: Республика Беларусь, 210023, г. Витебск, пр. Фрунзе, 27, УО «Витебский государственный ордена Дружбы народов медицинский университет», кафедра общей гигиены и экологии. Тел.: +375 (212) 37-08-28 - Бурак Иван Иванович. 183

183