Проекты

Рибофлавин: качественный и количественный анализ препаратов и продуктов питания. Измерение спектра поглощения вещества

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Прикладная химия, физическая химия» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Прикладная химия
Авторы работы: ГБОУ Школа № 138
Предметы: Химия
Классы: 11 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» 2020 года

Актуальность

Актуальность изучения данной темы заключается в том, что в нашей жизни именно витамины важны для нормального обмена веществ, защиты от болезней и вредных факторов внешней среды. Длительный дефицит витаминов и минеральных веществ в организме человека ведёт к снижению трудоспособности, ухудшению здоровья, возникновению тяжёлых заболеваний. Именно сегодня есть практическая необходимость сформировать общее представление о витаминах, познакомиться с их значением, раскрыть важнейшую роль витаминов в жизни современного общества на примере рибофлавина.

Цель

1. Определить содержание рибофлавина в готовых препаратах, купленных в аптеке, а также в продуктах питания.

2. Изучить химико-биологические свойства и значение витамина В2.

3. Провести качественный и количественный анализ витамина В2.

4. Определить спектр поглощения исследуемого вещества.

Задачи

1. Описать исследуемый препарат.

2. Теоретическое изложение сущности качественного и количественного методов исследования.

3. Качественное и количественное определение исследуемого препарата в лекарственных формах и продуктах питания.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • RELEON – цифровая лаборатория
  • COLORIMETR VERNIER
  • Программное обеспечение (RELEON LITE, LOGGER PRO 3)
  • Фарфоровая ступка
  • Мерные колбы на 50, 100 и 500 мл
  • Пипетки
  • Водяная баня
  • Аналитические весы
  • Штатив с лапкой
  • Кюветы
  • Цитофлавин (ампулы)
  • Цитофлавин (таблетки)
  • Дуовит (таблетки)
  • Молоко (свежее/сухое)
  • Бобы
  • «Шесть злаков»
  • Овёс
  • Миндаль
  • Дрожжи (сухие/свежие)
  • Мука
  • Фасоль
  • Растворы рибофлавина различной концентрации

Описание

Работа выполнена на основе качественного и количественного анализа исследуемого препарата (рибофлавина) и продуктов потребления, в которых он, по предварительным данным, содержится. Аналогично представлен анализ спектра поглощения вещества при разных концентрациях с помощью спектрографа.

Качественный анализ препарата. Теоретические основы метода. Определение содержания рибофлавина в исследуемом препарате и продуктах потребления.

Окисленная форма рибофлавина – вещество жёлтого цвета, флуоресцирующее в ультрафиолетовых лучах. Витамин В2 легко восстанавливается через промежуточные соединения красного цвета (родофлавин) в бесцветный лейкофлавин. Реакция обусловлена восстановлением рибофлавина водородом, образующимся при добавлении металлического цинка к соляной кислоте. При этом жёлтая окраска раствора переходит в розовую, затем раствор обесцвечивается. При взбалтывании обесцвеченного раствора лейкосоединение вновь окисляется кислородом воздуха в рибофлавин.

В пробирку наливают 10 капель 0,025%-й взвеси рибофлавина в воде, добавляют 5 капель концентрированной соляной кислоты и небольшой кусочек металлического цинка. Наблюдают бурное выделение пузырьков водорода и изменение окраски жидкости.

Определение концентрации и массовой доли рибофлавина в исследуемом препарате и продуктах питания.

Определение концентрации и массовой доли рибофлавина в продуктах питания производится с помощью калибровочного графика. Длина волны, необходимая для проведения измерений, – 430 – 470 нм.

Построение калибровочного графика.

Точную навеску кристаллического рибофлавина (0,02 г) растворить в 100 мл дистиллированной воды и количественно перенести в мерную колбу вместимостью 500 мл. Из стандартного раствора приготовить пять калибровочных растворов концентрации: 0,01 г/мл, 0,025 г/мл, 0,05 г/мл, 0,075 г/мл, 0,1 г/мл.

Измерить оптическую плотность калибровочных растворов при 430 нм в кюветах с длиной оптического пути 10 мм относительно 0,1 н раствора соляной кислоты. Построить калибровочный график в координатах: оптическая плотность D430 – содержание витамина В2 (СВ2, г/мл).

Навеску анализируемого продукта (около 1 г) тщательно растереть в фарфоровой ступке с добавлением 15 мл 0,1 н раствора соляной кислоты. Гомогенизированную массу количественно перенести в мерную колбу вместимостью 100 мл. Колбу выдержать на кипящей водяной бане в течение 45 минут. Содержимое колбы охладить, довести объём кислотного гидролизата до метки 0,1 н раствором соляной кислоты и отфильтровать.

Измерить оптическую плотность гидролизованного анализируемого раствора при 430 нм в кюветах с длиной оптического пути 10 мм, в качестве раствора сравнения использовать 0,1 н раствор соляной кислоты. По величине оптической плотности и по калибровочному графику определить концентрацию рибофлавина. Массовую долю формы витамина В2 (CВ2, г/мл) рассчитать по формуле:

CВ2 = СК × Vm,

где СК – количество рибофлавина, найденного по графику, г/мл;

V – общий объём кислотного гидролизата, 100 мл;

m – навеска исследуемого материала, г.

Определение спектра поглощения исследуемого вещества.

Свободный рибофлавин обладает характерной жёлто-зелёной флуоресценцией при длине волны возбуждающего света 440–500 нм. На этом свойстве основан наиболее широко используемый флуоресцентный метод определения рибофлавина. Рибофлавин легко разрушается на свету, определение проводят в защищённом от света месте и при рН не выше 7.

Изначально необходимо откалибровать спектрометр, подключив к необходимому ПО, установленному на электронном носителе. После чего с помощью пипетки перенести раствор из колбы в кювету и закрепить. На панели управления перейти во вкладку «absorption» и определить интенсивность поглощения раствора.

Результаты работы/выводы

В результате проведённого исследования, с помощью качественных методов анализа экспериментально установлено наибольшее содержание рибофлавина в таких продуктах питания, как миндаль, дрожжи (свежие/сухие), бобы, фасоль, мука, свежее молоко, яичный белок, а также в лекарственных препаратах: цитофлавин и дуовит. В таких образцах, как сухое молоко, овёс – содержание витамина B2 практически не выявлено.

Аналогично были изучены методики и выявлено содержание рибофлавина в препаратах и продуктах питания с помощью фотометрического метода измерения оптической плотности. Определена концентрация и массовая доля формы витамина В2 в ампулах, а также свежем молоке и сухих дрожжах.

Параллельно с этим была определена интенсивность поглощения рибофлавина с помощью спектрометра ГИВ-ДАК, что даёт возможность изучения более точного определения данного витамина.