RU2447444C1 - Способ определения суммарного содержания антиоксидантов тиоловой природы в растительных объектах методом катодной вольтамперометрии - Google Patents
Способ определения суммарного содержания антиоксидантов тиоловой природы в растительных объектах методом катодной вольтамперометрии Download PDFInfo
- Publication number
- RU2447444C1 RU2447444C1 RU2010141688/15A RU2010141688A RU2447444C1 RU 2447444 C1 RU2447444 C1 RU 2447444C1 RU 2010141688/15 A RU2010141688/15 A RU 2010141688/15A RU 2010141688 A RU2010141688 A RU 2010141688A RU 2447444 C1 RU2447444 C1 RU 2447444C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- total content
- mol
- thiol compounds
- thiol
- content
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
Abstract
Способ относится к области количественного определения суммарного содержания антиоксидантов тиоловой природы в растительном сырье. Сущность способа заключается в съемке катодных вольтамперограмм тиоловых соединений с использованием стеклоуглеродного электрода при потенциале -0.4 В относительно насыщенного хлорид-серебяного электрода при постоянно-токовой форме потенциала со скоростью 0.05 В/с. рН боратного буферного раствора составляет 9.18. Область определяемого содержания тиоловых соединений от 1,0·10-9 до 2,0·10-8 моль/л. Изобретение возможно применять как тест на действие тяжелых металлов, позволяющий оценить состояние окружающей среды по содержанию SH-групп в белках. Способ обеспечивает повышение чувствительности и экспрестности определения суммарного содержания антиоксидантов тиоловой природы в растительном сырье. 1 табл., 1 пр., 2 ил.
Description
Способ относится к области количественного определения суммарного содержания антиоксидантов тиоловой природы в растительном сырье как тест на действие тяжелых металлов, позволяющий оценить состояние окружающей среды по содержанию SH-групп в белках. Метод определения - вольтамперометрия.
Загрязнение окружающей среды различными канцерогенами, в том числе тяжелыми металлами, постоянно увеличивается. В последнее время активно изучаются биологические механизмы аккумуляции и детоксикации избытка тяжелых металлов, поступающих в почву, атмосферу, водную среду. Один из известных способов защиты растений от вредного влияния тяжелых металлов является биосинтез низкомолекулярных белков и пептидов, обогащенных SH-группами (металлотионеинов, фитохелатинов, цистеин и глутатион). Металлсвязывающие белки и пептиды синтезируются в норме в незначительном количестве. Их содержание в клетке резко возрастает при действии тяжелых металлов и снижается в случае уменьшения их концентрации в питательном субстрате. Поэтому количественное определение суммарного содержания соединений тиоловой природы представляет собой актуальную задачу.
Электрохимические методы определения характеризуются высокой чувствительностью, экспрессностью и простотой в аппаратурном оформлении. Они успешно применяются для количественного химического определения веществ органической и неорганической природы. Для обеспечения контроля содержания тиоловых соединений в биологических объектах необходимо разработать вольтамперометрическую методику количественного определения SH-групп в белках растительного сырья.
В настоящее время из методик количественного определения суммарного содержания тиоловых соединений в биологических объектах используются методы хроматографии с различными способами детектирования и спектрофотометрии.
Известен метод высокоэффективной жидкостной хроматографии определения суммарного содержания тиоловых соединений в биологических объектах с флуоресцентным способом детектирования (S.R.Kawakami, M.Gledhill, E.P.Achterberg. Determination of phytochelatins and glutathione in phytoplankton from natural waters using HPLC with fluorescence detection // Trac-Trends Anal. Chem., 2006, V.25, p.133-142).
Широко распространен метод высокоэффективной жидкостной хроматографии определения суммарного содержания тиоловых солединений в биологических объектах с электрохимическим способом детектирования на золотом электроде. (Y.Hiraku, M.Murata, S.Kawanishi. Determination of intracellular glutathione and thiols byhigh performance liquid chromatography with a gold electrode at the femtomole level: comparison with a spectroscopic assay // BBA-Gen. Subjects, 2002, V.1570, p.47-52.
Несмотря на хорошую чувствительность и селективность определения тиоловых соединений в биологических объектах, перечисленные хроматографические методы имеют ряд недостатков: оборудование и растворители для высокоэффективной жидкостной хроматографии имеют высокую стоимость, для проведения специальной пробоподготовки требуются дорогостоящие реактивы.
Спектрофотометрический метод количественного определения SH-групп в растворимых и высокополимерных соединениях клетки основан на способности реактива Элмана или 5,5-дитиобис(2-нитробензойной) кислоты (ДТНБ) с SH-группами белков и пептидов растительного сырья образовывать окрашенное соединение, интенсивность окраски которого сравнивается с эталонными растворами глутатиона на спектрофотометре при λ 412 нм. Образующийся 5-тио-2-нитробензойный анион имеет интенсивную окраску желтого цвета. Недостатком метода является его недостаточная чувствительность для определения тиоловых соединений в растительном сырье (Методы экологического мониторинга // Большой специальный практикум: Учеб. пособие. - Екатеринбург: Изд-во Урал, ун-та, 2005, с.236).
Перспективно использование вольтамперометрии для количественного определения суммарного содержания тиоловых соединений в биологических объектах простого, чувствительного и экспрессного метода.
Наиболее близок к теме изобретения является дифференциально-импульсный метод вольтамперометрии определения тиоловых соединений в растительном сырье (V.Supalkova, P.Huska, V.Diopan. Electroanalysis of plant thiols // Sensors, 2007, V.7, p.932-959) - прототип.
Сущность метода состоит в съемке вольтамперограмм тока окисления комплексных тиоловых соединений с ионами Cd2+ 0,001 моль/л через SH-группу в присутствии ацетатного буферного раствора pH 5.6. Определение проводили на ртутно-капающем электроде при E -0.7 B. Концентрацию тиоловых соединений оценивали методом градуировочного графика, используя зависимость концентрация глутатиона от значения тока окисления (высоты пика) глутатиона.
Недостатком метода является использование токсичной металлической ртути в качестве материала рабочего электрода в способе-прототипе. Кроме того, процесс взаимодействия тиоловых соединений растительного сырья и ионов Cd2+ требует длительного времени (до 3 часов в сутки) и зависит от условий эксперимента. Длительность и трудоемкость пробоподготовки также являются недостатками метода.
Новая техническая задача - увеличение чувствительности и экспрессности способа определения суммарного содержания тиоловых соединений в растительном сырье методом катодной вольтамперометрии.
Поставленная задача достигается тем, что первоначально проводят стадию пробоподготовки растительного сырья в водорастворимую форму и проводят вольтамперометрическое определение суммарного содержания тиоловых соединений. Используют катодную вольтамперометрию при постоянно-токовой форме развертки потенциала со скоростью 0.05 В/с с использованием индикаторного стеклоуглеродного электрода на фоне боратного буферного раствора pH 9.18 в присутствии ионов Cu2+ (концентрация Cu(NO3)2 4.2·10-5 моль/л) при потенциале E -0.4 B. Для разработки методики количественного определения суммарного содержания тиоловых соединений в биологических объектах в качестве стандартного вещества тиоловой природы был выбран глутатион.
Фиг.1. Вольтамперограммы восстановления ионов Cu2+ (4.2·10-5 моль/л) в отсутствии (2) и в присутствии глутатиона в растворе: 1.37·10-9 моль/л (3); 6.8·10-8 моль/л (4). (1) - линия остаточного тока. W 0.05 В/с; рН 9.18 боратный буфер; Трехэлектродная ячейка. Рабочий электрод стеклоуглеродный.
На фиг.1 показаны вольтамперограммы восстановления ионов меди Cu2+ на СУЭ в отсутствии и в присутствии тиоловых соединений в растворе. В отсутствии GSH в растворе ионы меди Cu2+ восстанавливаются на стеклоуглеродном электроде в одну стадию по механизму (фиг.1, кривая 2):
При введении в электрохимическую ячейку раствора глутатиона 1.37·10-9 M (фиг.1, кривая 3) появляется новый пик при E2 -0.4 B, который так же, как и первый при E1 -0.18 B, увеличивается с добавлением концентрации глутатиона 6.8·10-8 M (фиг.1, кривая 4). Замечено, что потенциал пика восстановления при E -0.18 B в присутствии глутатиона смешается в сторону более отрицательных значений потенциалов.
Данные электрохимические явления связаны с тем, что при введении глутатиона в раствор образуется комплексное соединение состава Cu(GS-)2, которое адсорбируется на поверхности стеклоуглеродного электрода:
Адсорбированный комплекс восстанавливается на стеклоуглеродном электроде в две стадии. При этом следует отметить, что анионы GS- выступают в качестве катализатора процесса восстановления ионов меди из комплекса до Cu0:
Прямолинейная зависимость тока восстановления комплекса глутатиона от концентрации глутатиона в растворе сохранялась в области от 1.0·10-9 до 2.0·10-8 M (фиг.2), предел обнаружения GSH по току восстановления комплекса Cu(GS)2 составил 1.0·10-12 M. Эти условия эксперимента могут быть использованы для количественного определения суммарного содержания тиоловых соединений в биологических объектах.
Фиг.2. Зависимость тока восстановления комплекса Cu(GS)2 от концентрации GSH в растворе в области от 1.0·10-9 до 2.0·10-8 моль/л. W 0.05 В/с; pH 9.18 боратный буфер; Трехэлектродная ячейка. Рабочий электрод стеклоуглеродный.
Пример 1. Определение суммарного содержания тиоловых соединений в листьях элодеи методом катодной вольтамперометрии.
Листья элодеи отделяют от стебля и помещают в чашку Петри на смоченную дистиллированной водой фильтровальную бумагу. Растительный материал (300 мг сырых листьев) растирают на льду в ступке с небольшим количеством 0,1M боратного буферного раствора pH 9.18 (1-2 мл), с добавлением стеклянного песка. Гомогенат переносят в центрифужную пробирку, обмывая ступку небольшим (0,5 мл) количеством буфера. Общий объем используемого буфера - 4 мл. Гомогенат центрифугируют 10 мин при 9 тысячах оборотах в минуту. Супернатант сливают в пробирку.
В кварцевый стаканчик вместимостью 20 мл вносят 10,0 мл раствора фонового электролита боратного буферного раствора рН 9,18, 1 мл раствора нитрата меди (4.2 10-4 моль/л) и помещают в электрохимическую ячейку вольтамперометрического анализатора. Опускают в раствор электроды: индикаторный - стеклоуглеродный, вспомогательный и электрод сравнения - насыщенные хлорид-серебряные. С помощью стеклянной трубки фоновый раствор продувают газом азотом в течение 10 минут с целью вытеснения кислорода. Перемешивают 10 с, успокаивают 20 с, затем фиксируют катодную вольтамперограмму при потенциале -0,4 В (фиг.1) при скорости развертки напряжения 0.05 В/с. Отсутствие пиков свидетельствует о чистоте фона.
Концентрацию суммарного содержания тиоловых соединений определяют методом градуировочного графика (фиг.2), определяя высоту катодного тока при потенциале -0,4 В.
В таблице представлены результаты сравнительных определений суммарного содержания тиоловых соединений в листьях элодеи и измеренных методами вольтамперометрии и спектрофотометрии.
Концентрация (моль/л) суммарного содержания тиоловых соединений в листьях элодеи в пересчете на 1 г сухой массы, определенные вольтамперометрическим и спектрофотометрическим методами.
По результатам, представленным в таблице, видно, что полученные данные хорошо коррелируют между собой.
Предложенный способ количественного определения суммарного содержания тиоловых соединений в растительном сырье отличается простотой, не требует больших трудозатрат, значительного количества реактивов и отличается высокой селективностью, экспрессностью и чувствительностью.
Предложенный способ может быть использован как косвенный способ оценки состояния почв по уровню содержания тяжелых металлов.
| Таблица | |
| Концентрация тиоловых соединений, С·10-8 моль/л, измеренная вольтамперометрическим методом | Концентрация тиоловых соединений, С·10-8 моль/л, измеренная спектрофотометрическим методом |
| 1.3±0.2 | 1.4±0.3 |
Claims (1)
- Способ определения суммарного содержания антиоксидантов тиоловой природы в растительных объектах, включающий стадию пробоподготовки и вольтамперометическое определение, отличающийся тем, что проводят катодную вольтамперометрию на индикаторном стеклоуглеродном электроде при потенциале -0,4 В относительно насыщенного хлорид-серебряного электрода на фоне боратного буферного раствора рН 9,18 в присутствии ионов Cu2+ при постоянно-токовой форме потенциала со скоростью 0,05 В/с с областью определяемых содержаний суммарного содержания тиоловых соединений от 1,0·10-9 моль/л до 2,0·10-8 моль/л.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010141688/15A RU2447444C1 (ru) | 2010-10-12 | 2010-10-12 | Способ определения суммарного содержания антиоксидантов тиоловой природы в растительных объектах методом катодной вольтамперометрии |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010141688/15A RU2447444C1 (ru) | 2010-10-12 | 2010-10-12 | Способ определения суммарного содержания антиоксидантов тиоловой природы в растительных объектах методом катодной вольтамперометрии |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2447444C1 true RU2447444C1 (ru) | 2012-04-10 |
Family
ID=46031785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010141688/15A RU2447444C1 (ru) | 2010-10-12 | 2010-10-12 | Способ определения суммарного содержания антиоксидантов тиоловой природы в растительных объектах методом катодной вольтамперометрии |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2447444C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2510016C1 (ru) * | 2012-11-06 | 2014-03-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Способ определения глутатиона в модельных водных растворах методом циклической вольтамперометрии на графитовом электроде, модифицированном коллоидными частицами серебра |
| RU2613898C1 (ru) * | 2015-12-21 | 2017-03-21 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Способ определения суммарного содержания серусодержащих соединений в биологических объектах |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2356050C1 (ru) * | 2007-12-19 | 2009-05-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" (ФГУП "ГНЦ "НИОПИК") | Способ определения суммарной антиоксидантной активности биологически активных веществ |
| RU2008114571A (ru) * | 2008-04-14 | 2009-10-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет (RU) | Способ количественного определения гесперидина методом дифференциальной вольтамперометрии |
-
2010
- 2010-10-12 RU RU2010141688/15A patent/RU2447444C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2356050C1 (ru) * | 2007-12-19 | 2009-05-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" (ФГУП "ГНЦ "НИОПИК") | Способ определения суммарной антиоксидантной активности биологически активных веществ |
| RU2008114571A (ru) * | 2008-04-14 | 2009-10-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет (RU) | Способ количественного определения гесперидина методом дифференциальной вольтамперометрии |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| SUPALKOVA V. et al. Electroanalysis of Plant Thiols. Sensors 2007, 7(6), 932-959. * |
| УМКД «ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ». Руководство к лабораторным и практическим занятиям. Екатеринбург, 2008, с.46-50. ИВАНОВА А.В. и др. Определение низкомолекулярных тиолов и дисульфидов в цельной крови и ее фракциях. Вестник Уральской медицинской академической науки, 2009, №1. с.31-38. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2510016C1 (ru) * | 2012-11-06 | 2014-03-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Способ определения глутатиона в модельных водных растворах методом циклической вольтамперометрии на графитовом электроде, модифицированном коллоидными частицами серебра |
| RU2613898C1 (ru) * | 2015-12-21 | 2017-03-21 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Способ определения суммарного содержания серусодержащих соединений в биологических объектах |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gupta et al. | Cadmium (II) ion sensing through p-tert-butyl calix [6] arene based potentiometric sensor | |
| Feeney et al. | Voltammetric measurement of arsenic in natural waters | |
| Filik et al. | Square-wave stripping voltammetric determination of caffeic acid on electrochemically reduced graphene oxide–Nafion composite film | |
| Vacek et al. | Electrochemical determination of lead and glutathione in a plant cell culture | |
| Chito et al. | Determination of free Zn2+ concentration in synthetic and natural samples with AGNES (Absence of Gradients and Nernstian Equilibrium Stripping) and DMT (Donnan Membrane Technique) | |
| Ali et al. | Potentiometric determination of iron in polluted water samples using new modified Fe (III)-screen printed ion selective electrode | |
| Sarkar et al. | Electrochemical sensing systems for arsenate estimation by oxidation of L-cysteine | |
| Mülazımoğlu et al. | Determination of quantitative phenol in tap water samples as electrochemical using 3, 3'-diaminobenzidine modified glassy carbon sensor electrode | |
| Jakubowska et al. | Thallium in fractions of soil formed on floodplain terraces | |
| Ke et al. | A strategy for the determination of dopamine at a bare glassy carbon electrode: p-Phenylenediamine as a nucleophile | |
| Tredici et al. | α-Cyclodextrins chemically modified gold electrode for the determination of nitroaromatic compounds | |
| Zhang et al. | Electrochemical detection of microcystin-LR based on its deleterious effect on DNA | |
| Velmurugan et al. | Development of electrochemical sensor for the determination of palladium ions (Pd2+) using flexible screen printed un-modified carbon electrode | |
| Yasri et al. | Chronoamperometric determination of lead ions using PEDOT: PSS modified carbon electrodes | |
| Shah et al. | Amino acid functionalized glassy carbon electrode for the simultaneous detection of thallium and mercuric ions | |
| Duong et al. | In-house-made capillary electrophoresis instruments coupled with contactless conductivity detection as a simple and inexpensive solution for water analysis: a case study in Vietnam | |
| Pernet-Coudrier et al. | Simple and simultaneous determination of glutathione, thioacetamide and refractory organic matter in natural waters by DP-CSV | |
| Huang et al. | Indirect determination of sulfide ions in water samples at trace level by anodic stripping voltammetry using mercury film electrode | |
| Rojas et al. | High sensitivity adsorptive stripping voltammetric method for antimony (III) determination in the presence of quercetin-5′-sulfonic acid. Substituent effect on sensitivity | |
| Hájková et al. | A miniaturized electrode system for voltammetric determination of electrochemically reducible environmental pollutants | |
| Pandey et al. | Development of surfactant assisted kinetic method for trace determination of thallium in environmental samples | |
| Huang et al. | An on-chip electrochemical sensor by integrating ITO three-electrode with low-volume cell for on-line determination of trace Hg (II) | |
| Li et al. | Square wave anodic stripping voltammetric determination of Pb2+ using acetylene black paste electrode based on the inducing adsorption ability of I− | |
| Sun et al. | Electrochemical studies of the reaction between albumin and amaranth and its analytical application | |
| Frag et al. | Lanthanum (III) potentiometric sensors based on ethyl benzoyl acetate |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121013 |