RU2808414C1 - Способ определения цинка в биологическом материале - Google Patents

Способ определения цинка в биологическом материале Download PDF

Info

Publication number
RU2808414C1
RU2808414C1 RU2023105609A RU2023105609A RU2808414C1 RU 2808414 C1 RU2808414 C1 RU 2808414C1 RU 2023105609 A RU2023105609 A RU 2023105609A RU 2023105609 A RU2023105609 A RU 2023105609A RU 2808414 C1 RU2808414 C1 RU 2808414C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
zinc
solution
ash
filtered
dissolved
Prior art date
Application number
RU2023105609A
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Анатольевич Королев
Ольга Анатольевна Медведева
Людмила Александровна Бабкина
Алина Владимировна Шевченко
Елена Викторовна Фелькер
Екатерина Сергеевна Ворсина
Ольга Владимировна Парахина
Максим Антонович Усачев
Регина Юрьевна Чертова
Ирина Александровна Артемова
Диана Радимовна Магомедова
Елена Александровна Павленко
Виктория Вячеславовна Ходжаева
Дмитрий Владимирович Миненков
Эльвира Викторовна Миненкова
Егор Владимирович Королев
Анастасия Ивановна Милова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Курский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Курский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Курский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации
Application granted granted Critical
Publication of RU2808414C1 publication Critical patent/RU2808414C1/ru

Links

Abstract

Изобретение относится к экологии, биологии и токсикологической химии. Предложен способ определения цинка в биологическом материале, заключающийся в том, что биологический объект измельчают, высушивают, осуществляют минерализацию методом сухого озоления, золу обрабатывают концентрированным раствором нитрата аммония при нагревании, полученные кристаллы растворяют в хлороводородной кислоте, фильтруют, устраняют мешающие влияния других тяжелых металлов, получают окрашенное комплексное соединение цинка с органическим веществом и проводят определение спектрофотометрическим методом, отличающийся тем, что полученные кристаллы растворяют в 0,1М хлороводородной кислоте, фильтруют через обеззоленный фильтр «белая лента», аликвоту приготовленного раствора наносят на линию старта нормально-фазовой пластины ТСХ, процесс хроматографирования осуществляют, используя двухкомпонентную подвижную фазу, которой является смесь растворителей гексан-уксусная кислота в соотношении 7:3 по объему, сорбент с зоны абсорбции тщательно счищают, не допуская потерь сорбента, растворяют в 0,5% растворе аммиака, смесь интенсивно взбалтывают, фильтруют через обеззоленный фильтр «белая лента», к фильтрату добавляют раствор эриохрома черного Т, приготовленный в 0,5% растворе аммиака, далее проводят определение цинка в пробе спектрофотометрическим методом при длине волны 557 ± 2 нм, соответствующей максимуму поглощения комплекса эриохром + цинк в 0,5% растворе аммиака, и толщине поглощающего слоя 1 см. Технический результат - повышение процента обнаружения, а также увеличение точности и чувствительности определения цинка в биологическом материале при использовании общедоступного в аппаратурном и экономическом отношении способа. 1 ил., 3 табл., 2 пр.

Description

Изобретение относится к экологии, биологии и токсикологической химии, а именно к способам количественного определения цинка в биологическом материале, и может быть использовано в практике химико-токсикологических, клинических, ветеринарных и экологических лабораторий.
Известен способ определения цинка в цельной крови путем обработки исследуемой пробы 0,5-5,0%-ным водным раствором азотной кислоты при объемном соотношении проба-кислота 1:1, последующего ее подсушивания в два этапа при температуре 110°С и 250°С, озоления при температуре 430°С, обработки полученной золы концентрированной азотной кислотой, выпаривания до состояния влажных солей, введения фонового раствора - 0,5-5,0%-ного раствора азотной кислоты - и определения содержания цинка в полученном растворе с помощью метода атомно-абсорбционной спектрофотометрии (Патент 2184973 Российская Федерация, МПК G01N 33/84 (2000.01) / Способ определения содержания тяжелых металлов в цельной крови / Зайцева Н.В., Уланова Т.С., Плахова Л.В., Суетина Г.Н., Стенно Е.В.; патентообладатель Пермский научно-исследовательский клинический институт детской экопатологии (RU) - №2001114386/14; Заяв. 24.05.2001; Опуб. 10.07.2002 // Описание изобретения к патенту. - 2002).
Недостаток данного способа заключается в том, что атомно-абсорбционная спектрометрия предполагает применение дорогостоящего оборудования и требует определенных условий для работы с открытым огнем и баллонами с горючими газами под давлением, поэтому метод не доступен большинству лабораторий.
Наиболее близкой является методика определения цинка в пробах сточных, подсточных вод и растительной биомассе путем подкисления анализируемого водного раствора объемом 25 мл до рН 2-3, помещения его в делительную воронку, добавления 5 мл ацетатного буферного раствора и 5 мл раствора тиосульфата натрия, встряхивания с малыми порциями раствора дитизона в тетрахлорметане, объединения экстрактов, промывания встряхиванием с двумя порциями по 5 мл промывного раствора, перенесения розового раствора дитизоната цинка в тетрахлорметане в мерную колбу на 25 мл, доведения до метки растворителем, перемешивания и измерения оптической плотности при 538 нм относительно растворителя с использованием спектрофотометра СПЕКС ССП 310 (Петракова, Е.А. Методики определения цинка в пробах сточных, подсточных вод и растительной биомассе / Е.А. Петракова // Вестник Брянского государственного университета. - 2014. - №4. - С. 148-151).
Недостатками данного способа являются недостаточно высокий процент обнаружения цинка, недостаточно высокая точность и чувствительность.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение процента обнаружения, а также увеличение точности и чувствительности определения цинка в биологическом материале при использовании общедоступного в аппаратурном и экономическом отношении способа.
Технический результат достигается тем, что биологический объект измельчают, высушивают, осуществляют минерализацию методом сухого озоления, золу обрабатывают концентрированным раствором нитрата аммония при нагревании, полученные кристаллы растворяют в 0,1М хлороводородной кислоте, фильтруют через обеззоленный фильтр «белая лента», аликвоту приготовленного раствора наносят на линию старта нормально-фазовой пластины ТСХ, процесс хроматографирования осуществляют, используя двухкомпонентную подвижную фазу, которой является смесь растворителей гексан-уксусная кислота в соотношении 7:3 по объему, сорбент с зоны абсорбции тщательно счищают, не допуская потерь сорбента, растворяют в 0,5% растворе аммиака, смесь интенсивно взбалтывают, фильтруют через обеззоленный фильтр «белая лента», к фильтрату добавляют раствор эриохрома черного Т, приготовленный в 0,5% растворе аммиака, далее проводят определение цинка в пробе спектрофотометрическим методом при длине волны 557±2 нм, соответствующей максимуму поглощения комплекса эриохром + цинк в 0,5% растворе аммиака, и толщине поглощающего слоя 1 см.
Изобретение поясняется фигурой.
На фигуре изображены спектры: а - 0,001% раствора эриохрома; б - раствора комплекса эриохром + цинк (концентрация цинка = 0,7 мкг/мл).
Способ осуществляется следующим образом: биологический объект, содержащий цинк, измельчают, высушивают, осуществляют минерализацию методом сухого озоления, золу обрабатывают концентрированным раствором нитрата аммония при нагревании, полученные кристаллы растворяют в 0,1М хлороводородной кислоте, фильтруют через обеззоленный фильтр «белая лента», аликвоту приготовленного раствора наносят на линию старта нормально-фазовой пластины ТСХ, процесс хроматографирования осуществляют, используя двухкомпонентную подвижную фазу, которой является смесь растворителей гексан-уксусная кислота в соотношении 7:3 по объему, сорбент с зоны абсорбции тщательно счищают, не допуская потерь сорбента, растворяют в 0,5% растворе аммиака, смесь интенсивно взбалтывают, фильтруют через обеззоленный фильтр «белая лента», к фильтрату добавляют раствор эриохрома черного Т, приготовленный в 0,5% растворе аммиака, далее проводят определение цинка в пробе спектрофотометрическим методом при длине волны 557±2 нм, соответствующей максимуму поглощения комплекса эриохром + цинк в 0,5% растворе аммиака, и толщине поглощающего слоя 1 см. Способ иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1
Определение цинка в ткани печени
К 3,0 г мелкоизмельченной ткани печени прибавляют 1 мл раствора, содержащего 150 мкг цинка (соответствует 660 мкг цинка сульфата семи-водного), тщательно перемешивают биологическую ткань с раствором и оставляют на два часа при температуре 18-20°С. По истечении указанного времени биологический объект, содержащий анализируемое вещество, переносят в фарфоровый тигель вместимостью 25 мл, высушивают в сушильном шкафу при температуре 150°С, охлаждают в эксикаторе и помещают в муфельную печь. В течение 8-12 часов при постепенном нагреве температуры до 400°С осуществляют минерализацию методом сухого озоления до полного сжигания органических веществ. Полученную золу обрабатывают по каплям концентрированным раствором нитрата аммония при нагревании (в фарфоровой чашке на электрической плитке) до получения бесцветных кристаллов цинка нитрата. Кристаллы растворяют в 3 мл 0,1М хлороводородной кислоты, фильтруют через обеззоленный фильтр «белая лента» диаметром 55 мм в колбу вместимостью 5 мл, доводят объем до метки тем же растворителем.
Аликвоту приготовленного раствора в объеме 0,1 мл наносят на линию старта нормально-фазовой пластины ТСХ «Merck» 20×20 см с силикагелем 60. Процесс хроматографирования осуществляют, используя двухкомпонентную подвижную фазу, которой является смесь растворителей гексан-уксусная кислота в соотношении 7:3 по объему. При достижении фронта растворителей линии финиша сорбент с зоны абсорбции (Rf = 0,45) тщательно счищают, не допуская потерь сорбента, и растворяют в 5 мл 0,5% раствора аммиака. Смесь интенсивно взбалтывают и фильтруют через обеззоленный фильтр «белая лента» диаметром 55 мм в колбу вместимостью 10 мл. К фильтрату добавляют 1 мл 0,01% раствора эриохрома черного Т, приготовленного в 0,5% растворе аммиака, доводят объем до метки тем же растворителем и проводят определение цинка в пробе спектрофотометрическим методом.
Определение проводят, используя спектрофотометр BioRad SmartSpecPlus (США). Измеряют оптическую плотность испытуемого раствора на фоне 0,5% раствора аммиака при длине волны 557±2 нм, соответствующей максимуму поглощения комплекса эриохром + цинк в 0,5% растворе аммиака, и толщине поглощающего слоя 1 см. Количественное содержание цинка рассчитывают по оптической плотности, используя уравнение градуировочного графика с учетом навески и разведения.
Контрольный опыт проводят по предлагаемой методике без предварительного внесения в биоматериал анализируемого вещества.
Построение градуировочного графика.
Готовят 0,02% раствор эриохрома черного Т в 0,5% растворе аммиака (раствор 1). В колбу вместимостью 100 мл вносят 0,0220 г цинка сульфата семи-водного, что составляет 0,005 г в пересчете на цинк, и доводят до метки водой дистиллированной (раствор 2). В ряд мерных колб вместимостью 10 мл вносят 10; 20; 40; 80; 120; 160; 200; 240 мкл раствора 2 и 40; 80; 160; 320; 480; 640; 800; 900 мкл раствора 1, доводят объем содержимого каждой колбы до метки 0,5% раствором аммиака. Полученные растворы измеряют на спектрофотометре BioRad SmartSpecPlus (США) на фоне 0,5% раствора аммиака при длине волны 557 ± 2 нм, соответствующей максимуму поглощения комплекса эриохром + цинк в 0,5% растворе аммиака, и толщине поглощающего слоя 1 см.
По результатам измерений на спектрофотометре строят график зависимости оптической плотности от концентрации определяемого вещества. График линеен в интервале концентраций 5∙10-8-1,2∙10-6 г/мл.
Методом наименьших квадратов рассчитывают уравнение градуировочного графика, которое в данном случае имеет вид:
А = 1,6442Х - 0,000036,
где А - оптическая плотность; Х - концентрация определяемого вещества в спектрофотометрируемой пробе, мкг/мл.
Результаты количественного определения цинка в ткани печени представлены в таблице 1.
Пример 2
Определение цинка в ткани зерновок кукурузы
К 3,0 г мелкоизмельченной ткани зерновок кукурузы прибавляют 1 мл раствора, содержащего 150 мкг цинка (соответствует 660 мкг цинка сульфата семи-водного), тщательно перемешивают биологическую ткань с раствором и оставляют на два часа при температуре 18-20°С. По истечении указанного времени биологический объект, содержащий анализируемое вещество, переносят в фарфоровый тигель вместимостью 25 мл, высушивают в сушильном шкафу при температуре 150°С, охлаждают в эксикаторе и помещают в муфельную печь. В течение 8-12 часов при постепенном нагреве температуры до 400°С осуществляют минерализацию методом сухого озоления до полного сжигания органических веществ. Полученную золу обрабатывают по каплям концентрированным раствором нитрата аммония при нагревании (в фарфоровой чашке на электрической плитке) до получения бесцветных кристаллов цинка нитрата. Кристаллы растворяют в 3 мл 0,1М хлористоводородной кислоты, фильтруют через обеззоленный фильтр «белая лента» диаметром 55 мм в колбу вместимостью 5 мл, доводят объем до метки тем же растворителем.
Аликвоту приготовленного раствора в объеме 0,1 мл наносят на линию старта нормально-фазовой пластины ТСХ «Merck»20×20 см с силикагелем 60. Процесс хроматографирования осуществляют, используя двухкомпонентную подвижную фазу, которой является смесь растворителей гексан-уксусная кислота в соотношении 7:3 по объему. При достижении фронта растворителей линии финиша сорбент с зоны абсорбции (Rf = 0,45) тщательно соскребают, не допуская потерь сорбента, растворяют в 5 мл 0,5% раствора аммиака, фильтруют через обеззоленный фильтр «белая лента» диаметром 55 мм в колбу вместимостью 10 мл. К фильтрату добавляют 1 мл 0,01% раствора эриохрома черного Т, приготовленного в 0,5% растворе аммиака, доводят объем до метки тем же растворителем и проводят определение цинка в пробе спектрофотометрическим методом.
Определение проводят, используя спектрофотометр BioRad SmartSpecPlus (США). Измеряют оптическую плотность испытуемого раствора на фоне 0,5% раствора аммиака при длине волны 557±2 нм, соответствующей максимуму поглощения комплекса эриохром + цинк в 0,5% растворе аммиака, и толщине поглощающего слоя 1 см. Количественное содержание цинка рассчитывают по оптической плотности, используя уравнение градуировочного графика, с учетом навески и разведения.
Контрольный опыт проводят по предлагаемой методике без предварительного внесения в биоматериал анализируемого вещества.
Построение градуировочного графика
Построение градуировочного графика и его уравнение приводятся в примере 1.
Результаты количественного определения цинка в ткани зерновок кукурузы представлены в таблице 2.
Нижний предел обнаружения цинка в биологическом материале составляет 3 мкг/г (при увеличении объема аликвоты, вносимой на пластину ТСХ, до 0,3 мл). Нижний предел обнаружения цинка в спектрофотометрируемой пробе составляет 0,05 мкг/мл. Сравнение предлагаемого способа с методом атомно-абсорбционной спектрометрии цинка представлено в таблице 3.
Таблица 1
Результаты определения цинка в ткани печени (n = 5; P = 0,95)
Контр. опыт, мкг в 3 г печени Внесено, мкг в 3 г печени Оптическая плотность Найдено от внесенного Метрологические характеристики
мкг %
1. 189,1 150,0 1,089 142,1 94,73 = 95,13%
2. 167,0 150,0 1,020 143,2 95,47 S = 0,3509
3. 174,5 150,0 1,045 143,3 95,53 Sδ = 0,1569
4. 170,4 150,0 1,029 142,5 95,00 = 0,44
5. 183,6 150,0 1,072 142,4 94,93 = 0,46%
Таблица 2
Результаты определения цинка в ткани зерновок кукурузы (n = 5; P = 0,95)
Контр. опыт, мкг в 3 г кукурузы Внесено, мг в 3 г кукурузы Оптическая плотность Найдено от внесенного Метрологические характеристики
мкг %
1. 147,1 150 0,956 143,6 95,73 = 95,83%
2. 139,6 150 0,934 144,4 96,27 S = 0,3645
3. 151,7 150 0,973 144,2 96,13 Sδ = 0,1630
4. 144,3 150 0,946 143,4 95,60 = 0,45
5. 140,6 150 0,933 143,1 95,40 = 0,47%
Таблица 3
Сравнение предлагаемого способа с методом атомно-абсорбционной спектрометрии
Показатели Предлагаемый способ Атомно-абсорбционная спектрометрия
95,13% 99,61%
0,44 1,68
0,46% 1,69%
Нижний предел обнаружения в биологическом материале 3 мкг/г печени 0,5 мкг/мл крови
Таким образом, предлагаемый способ, основанный на образовании комплексного соединения эриохрома черного Т с цинком и спектрофотометрии этого комплекса в видимой области, по сравнению с прототипом, основанном на образовании комплексного соединения дитизона с цинком и спектрофотометрии этого комплекса в видимой области, повышает процент обнаружения цинка, улучшает точность и существенно увеличивает чувствительность определения. Аналитические характеристики предлагаемого способа - процент обнаружения, относительная погрешность среднего результата, нижний предел обнаружения - приближены к методу атомно-абсорбционной спектрометрии, при этом предлагаемый способ не требует наличия дорогостоящего, сложного в эксплуатации оборудования и является общедоступным.

Claims (1)

  1. Способ определения цинка в биологическом материале, заключающийся в том, что биологический объект измельчают, высушивают, осуществляют минерализацию методом сухого озоления, золу обрабатывают концентрированным раствором нитрата аммония при нагревании, полученные кристаллы растворяют в хлороводородной кислоте, фильтруют, устраняют мешающие влияния других тяжелых металлов, получают окрашенное комплексное соединение цинка с органическим веществом и проводят определение спектрофотометрическим методом, отличающийся тем, что полученные кристаллы растворяют в 0,1М хлороводородной кислоте, фильтруют через обеззоленный фильтр «белая лента», аликвоту приготовленного раствора наносят на линию старта нормально-фазовой пластины ТСХ, процесс хроматографирования осуществляют, используя двухкомпонентную подвижную фазу, которой является смесь растворителей гексан-уксусная кислота в соотношении 7:3 по объему, сорбент с зоны абсорбции тщательно счищают, не допуская потерь сорбента, растворяют в 0,5% растворе аммиака, смесь интенсивно взбалтывают, фильтруют через обеззоленный фильтр «белая лента», к фильтрату добавляют раствор эриохрома черного Т, приготовленный в 0,5% растворе аммиака, далее проводят определение цинка в пробе спектрофотометрическим методом при длине волны 557 ± 2 нм, соответствующей максимуму поглощения комплекса эриохром + цинк в 0,5% растворе аммиака, и толщине поглощающего слоя 1 см.
RU2023105609A 2023-03-10 Способ определения цинка в биологическом материале RU2808414C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2808414C1 true RU2808414C1 (ru) 2023-11-28

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3817907A1 (de) * 1988-05-26 1989-11-30 Boehringer Mannheim Gmbh Verfahren und reagenz zur bestimmung von eisen
SU1735774A1 (ru) * 1989-10-17 1992-05-23 Томский политехнический институт им.С.М.Кирова Способ определени т желых металлов в биологических объектах
RU2184973C1 (ru) * 2001-05-24 2002-07-10 Пермский научно-исследовательский клинический институт детской экопатологии Способ определения содержания тяжелых металлов в цельной крови
RU2548751C2 (ru) * 2013-06-25 2015-04-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Башкирский государственный университет" Способ определения концентрации катионов цинка в сыворотке крови с одновременным определением соотношения катионов цинка и меди в той же пробе

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3817907A1 (de) * 1988-05-26 1989-11-30 Boehringer Mannheim Gmbh Verfahren und reagenz zur bestimmung von eisen
SU1735774A1 (ru) * 1989-10-17 1992-05-23 Томский политехнический институт им.С.М.Кирова Способ определени т желых металлов в биологических объектах
RU2184973C1 (ru) * 2001-05-24 2002-07-10 Пермский научно-исследовательский клинический институт детской экопатологии Способ определения содержания тяжелых металлов в цельной крови
RU2548751C2 (ru) * 2013-06-25 2015-04-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Башкирский государственный университет" Способ определения концентрации катионов цинка в сыворотке крови с одновременным определением соотношения катионов цинка и меди в той же пробе

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Е.А.ПЕТРАКОВА "Методики определения цинка в пробах сточных, подсточных вод и растительной биомассе", Вестник Брянского государственного университета. 4. стр. 148-151, 2014. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ubillús et al. Methylmercury and inorganic mercury determination in fish by cold vapour generation atomic absorption spectrometry
Lemos et al. Development of a new sequential injection in-line cloud point extraction system for flame atomic absorption spectrometric determination of manganese in food samples
CN108384539A (zh) 一种绿色荧光碳量子点、制备方法及其应用
Lewis et al. Determination of metals at the microgram-per-liter level in blood serum by simultaneous multielement atomic absorption spectrometry with graphite furnace atomization
Bonilla Flameless atomic absorption spectrophotometric determination of manganese in rat brain and other tissues.
Koizumi et al. New Zeeman method for atomic absorption spectrophotometry
Wittmers JR et al. Lead in bone: I. Direct analysis for lead in milligram quantities of bone ash by graphite furnace atomic absorption spectroscopy
Nagashima Simultaneous reaction rate spectrophotometric determination of cyanide and thiocyanate by use of the pyridine-barbituric acid method
Liu et al. Mineral composition of fresh and cured jellyfish
RU2808414C1 (ru) Способ определения цинка в биологическом материале
CN111122463A (zh) 一种用于个体碘营养评价的微量血清样本中碘离子的无砷检测方法
Liu et al. Solid-phase spectrophotometric determination of nickel in water and vegetable samples at sub-μg l− 1 level with o-carboxylphenyldiazoaminoazobenzene loaded XAD-4
Alp et al. Determination of inorganic and total mercury by flow injection vapor generation atomic absorption spectrometry using a W-coil atomizer
McGahan et al. A micromethod for the determination of iron and total iron-binding capacity in intraocular fluids and plasma using electrothermal atomic absorption spectroscopy
Gray Critical factors in the resorcinol reaction for the determination of fructose
Duke et al. Kinetics of Oxidation of Bromide Ion in Fused Alkali Nitrate Solutions of Dichromate
Kawerau A bridge unit for filter-paper chromatography
Craven et al. Infrared absorption spectra of porphyrins
CN106290184B (zh) 一种定量检测食品中铝含量的方法
Burakov et al. Intracavity laser spectroscopic method for determining trace amounts of iodine and barium in water and biological samples
Bryant et al. Determination of Pectin in Biological Materials Modification of Pentose-Furfural Method
RU2338188C2 (ru) Способ анализа гиматомелановых кислот пелоидов
Alexiew et al. A new catalytic reaction for the determination of nanomolar concentrations of iron (III)
Solomons et al. Analysis of arsenic in forensic cases utilizing a rapid, non-ashing technique and furnace atomic absorption
Djudzman et al. Determination of bismuth by atomic-absorption spectrophotometry with electrothermal atomisation after low-temperature ashing