Результат интеллектуальной деятельности: ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭНЗИМА Q10 В КРЕМАХ КОСМЕТИЧЕСКИХ

Способ относится к области химической промышленности и позволяет определить содержание коэнзима Q₁₀ в кремах косметических методом катодной дифференциально-импульсной вольтамперометрии.

Большое распространение для определения коэнзима Q₁₀ получили спектрофотометрические, хроматографические и электрохимические методы анализа.

В настоящее время известен метод дифференциальной спектрофотометрии для анализа фармацевтических препаратов и синтетических косметических средств, основными компонентами которых являются коэнзим Q₁₀, 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 Q₁₀ составил 1.1 мкг/см³ (Karpinska J. The analysis of the zero-order and the second derivative spectra of retinol acetate, tocopherol acetate and coenzyme Q₁₀ 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.

Известен метод высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) с масс-спектрометрическим детектированием для определения коэнзима Q₁₀ 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 Q₁₀ 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 Q₁₀ 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.

Известен вольтамперометрический метод количественного определения коэнзима Q₁₀ 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 мм², S=7.85⋅10^-3 см²), в качестве электрода сравнения - платиновый. Стандартный раствор коэнзима Q₁₀ 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 Q₁₀ получают при потенциале Е=-20 мВ. Предел обнаружения составил 0.014 мМ (Michalkiewicz S. Voltammetric determination of coenzyme Q₁₀ in farmaceutical dosage forms / Michalkiewicz S. // Bioelectrochemistry. - 2008. - Vol. 73. - pp. 30-36).

Известен полярографический метод определения коэнзима Q₁₀. В качестве индикаторного электрода использовали ртутно-капающий электрод, а хлорид-серебряный и платиновый использовали в качестве электродов сравнения и вспомогательного соответственно. Стандартный раствор коэнзима Q₁₀ готовили путем растворения необходимой навески в этаноле с последующим нагреванием. Фоновым электролитом служил водный фосфатный буферный раствор рН 7.3. Сигнал электровосстановления коэнзима Q₁₀ нашли в области потенциалов Е=-0.20 В. Предел обнаружения составил 1.3⋅10^-7 М. Обнаружено значительное уменьшение сигнала электровосстановления коэнзима Q₁₀ 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).

Известен электрохимический метод определения коэнзима Q₁₀ в фармацевтических препаратах. В качестве аналитического сигнала использовали сигнал электровосстановления коэнзима Q₁₀ 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^-3 см²), а хлорид-серебряный электрод и платиновый электрод использовали как электроды сравнения и вспомогательный соответственно. Все измерения проводили при 25°C. Стандартный раствор коэнзима Q₁₀ готовили путем непосредственного растворения навески данного вещества в гексане. В качестве фонового электролита использовали смесь гексан : метанол (1:2) - 0.12 М H₂SO₄ в метаноле. Мешающее влияние кислорода устраняли продувкой азота через раствор в течение 15 минут. Предел обнаружения составил 10^-7 М (Litescu S-C. Voltammetric determination of coenzyme Q₁₀ 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.

Известен способ количественного определения антиоксиданта коэнзима Q₁₀ в субстанции методом циклической вольтамперометрии (Патент РФ №2 454 660, дата приоритета 12.10.2010) - прототип.

Сущность способа заключается в переводе исследуемого компонента из пробы в раствор и проведении вольтамперометрического определения коэнзима Q₁₀ 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 Q₁₀ определяют по высоте анодного пика при потенциале +0.23 В методом градуировочного графика. Область определяемых содержаний коэнзима Q₁₀ от 1⋅10^-7 до 1⋅10^-5 М. Однако несмотря на простоту и все достоинства данный способ разработан для определения коэнзима Q₁₀ в биологически активных добавках, где его содержание достаточно большое, при определении коэнзима Q₁₀ в кремах косметических для устранения мешающего влияния матрицы и уменьшения погрешности измерений необходимо ввести в анализ стадию пробоподготовки.

Задача - разработать способ количественного определения содержания коэнзима Q₁₀ в кремах косметических для контроля качества на всех стадиях производства.

Вольтамперометрическим способом определяют коэнзим Q₁₀ в кремах косметических. Диапазон определяемых концентраций составляет от 1⋅10^-6 до 1⋅10^-5 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 Q₁₀ в кремах косметических рассчитывают по величине катодного пика методом градуировочного графика по стандартному раствору коэнзима Q₁₀.

Способ включает пробоподготовку кремов косметических и вольтамперометрическое определение количественного содержания коэнзима Q₁₀.

На фиг. 1 представлены вольтамперограммы электровосстановления стандартного раствора коэнзима Q₁₀ 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^-6; 3) 4⋅10^-6; 4) 6⋅10^-6; 5) 8⋅10^-6; 6) 1⋅10^-5 М.

На фиг. 2 представлена градуировочная зависимость тока электровосстановления стандартного раствора коэнзима Q₁₀ на диамантовом электроде в фоне - метанол : раствор Бриттона-Робинсона (рН 12) в соотношении 9:1 от его концентрации в электрохимической ячейке.

В таблице 1 представлены метрологические характеристики вольтамерометрического способа измерений концентрации коэнзима Q₁₀. Общая погрешность разработанного метода 22%.

На фигуре 1 показана вольтамперограмма электровосстановления стандартного раствора коэнзима Q₁₀ 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 Q₁₀ регистрируют при потенциале Е=-0.4 В относительно насыщенного хлорид-серебряного электрода (фиг. 1). Диапазон определяемых концентраций от 1 10^-6 до 1 10^-5 М.

На фигуре 2 представлена градуировочная зависимость тока электровосстановления коэнзима Q₁₀ от его концентрации в электрохимической ячейке в условиях катодной дифференциально-импульсной вольтамперометрии на диамантовом электроде. Область прямолинейной зависимости тока электровосстановления коэнзима Q₁₀ от его концентрации в электрохимической ячейке достаточна для применения методики при оценке количественного содержания коэнзима Q₁₀ в кремах косметических.

В таблице 1 представлены значения пределов повторяемости, воспроизводимости и общей погрешности вольтамерометрического способа измерений концентрации коэнзима Q₁₀ в кремах косметических при доверительной вероятности Р=0.95. Общая погрешность разработанного метода составила 22%.

Пример. Перед началом определения содержания коэнзима Q₁₀ в креме для рук Nivea Q₁₀ Plus проводят поляризацию диамантового электрода в течении 5 минут в 0.5 М растворе H₂SO₄ при потенциале -2.4 В относительно насыщенного хлорид-серебряного электрода.

Для определения содержания коэнзима Q₁₀ в креме для рук Nivea Q₁₀ 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.

Для проведения анализа в кварцевый стаканчик помещают 10 см³ 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.

Далее в электрохимическую ячейку вносят раствор анализируемого образца, содержащий коэнзим Q₁₀. На катодной вольтамперограмме регистрируют пик электровосстановления коэнзима Q₁₀ при потенциале - 0.4 В, высота которого зависит от концентрации коэнзима Q₁₀. Для определения коэнзима Q₁₀ в образце используют метод градуировочного графика. Содержание коэнзима Q₁₀ в креме для рук Nivea Q₁₀ Plus составило (4.37±0.96)⋅10^-5 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.

Предложенный способ может быть использован для количественного определения коэнзима Q₁₀ в кремах косметических.