Pełny tekst - Wydawnictwa NIZP-PZH

ROCZN. PZH , 2000, 51, NR 2, 135-140
KRYSTYNA KANIA, K ATARZYN A PYTLAKOWSKA
S P E K T R O F O T O M E T R Y C Z N E O Z N A C Z A N IE M O L IB D E N U W M A T E R IA L E
R O Ś L IN N Y M , Ż Y W N O Ś C I I P R E P A R A C IE F A R M A K O L O G IC Z N Y M
SPECTR O PH O TO M ETRIC D ETER M IN A TIO N O F M OLYBDENUM IN V EGETA BLE
M ATERIAL, FO O D AND PHA RM ACEUTICA L CO M PO UN D
Zakład Chemii Analitycznej,
Instytut Chemii, Uniwersytet Śląski,
40-006 Katowice, ul. Szkolna
Kierownik: prof. dr hab. F. Buhl
Oznaczano molibden w suszu lucerny, ziarnie grochu, fasoli i soi oraz prepa­
racie witaminowo-mineralnym Multi-tabs. Zastosowano metodę spektrofotometryczną wykorzystującą reakcję z 2,3,7-trihydroksyfenylofluoronemw obecności ka ­
tionowego surfaktanta - bromku benzylododecylodimetyloamoniowcgo.
WSTĘP
M o lib d en je st p ierw iastk iem niezbędnym dla w łaściw ego rozw oju roślin, zw ierząt
i ludzi [3, 4]. U roślin w chodzi w skład enzym ów , m iędzy innym i red u k ta zy azo tan o w ej
i n itro g e n azo w e j, k tó re b io rą u d ział w procesach w iązania azo tu i red u k cji azo tan ó w .
Je st ró w n ież skład n ik iem enzym ów - oksydaz będących k a ta liz a to ra m i innych p ro cesó w
zachodzących w roślinach. M o lib d en je st p o b ie ra n y p rzez rośliny w sp o só b bierny; je g o
przysw ajalność ro śn ie w raz ze w zrostem p H gleby, co tłu m aczy się zw iększeniem
stę że n ia ro zpuszczalnych form teg o pierw iastka.
F izjologiczne za p o trz e b o w a n ie n a m o lib d en je st ró żn e d la różnych g atu n k ó w roślin.
W yższe z a p o trz e b o w a n ie w ykazują rośliny z rodziny m otylkow ych i krzyżowych o raz
rośliny ro sn ąc e n a p o d ło ż u o dużej zaw artości azotanów . B rak m o lib d en u p ro w ad zi
w k onsekw encji do z a m ie ra n ia stożków w zrostu, nekrozy liści i zan ik u kw iatów . U z u ­
pełn ien ie zaw artości tego p ierw iastk a p rzez w p ro w ad zen ie go ja k o sk ład n ik a naw ozów
m ineralnych, często sto so w an e w naw ozach dla roślin ozdobnych, p o w in n o być o stro ż n e
w p rzy p ad k u up raw rolniczych, gdyż n a d m ia r m o lib d en u je st szkodliw y dla ludzi i
zw ierząt.
R ośliny są w różny sp o só b o d p o rn e na zbyt w ysoką za w arto ść m o b iln eg o m o lib d en u
w glebie. M otylkow e m ogą przysw oić do o k o ło 350 ppm M o, przy śred n iej o k o ło 0,5
PPm, b ez objaw ów toksyczności [4]. Z b o ż a są zn aczn ie b ard ziej w rażliw e n a w ysokie
stężen ie m o lib d e n u w glebie, a je g o n a d m ia r m o lib d en u p o w o d u je w o sta te czn e j fazie
zah am o w an ie rozw oju i w zrostu roślin.
136
К. Kania, К. Pytlakowska
Nr 2
M o lib d en pochodzący z o d p ad ó w przem ysłow ych i k o m u n a ln y ch je st n ieb ezp ieczn y
dla środow iska, gdyż je st rozpuszczalny a za te m łatw o d o stę p n y d la roślin. N a te re n a c h
zanieczyszczonych stw ierdzono je g o zaw artość w traw ach w y n o szącą d o 200 p p m [4].
Ja k o b io p ierw iastek , m o lib d en je st rów nież n ie zb ęd n y d la w łaściw ego ro zw o ju ludzi
i zw ierząt. D zie n n a daw ka w pożyw ieniu d o ro słeg o człow iek a w ynosi 2,7 - 3,7 n g M o
[4].
W o rg an izm ie człow ieka m o lib d en je st skład n ik iem m e talo en zy m ó w , w tym enzy m u
flaw o p ro tein o w eg o , który uczestniczy w p ro ce sac h re d o k s i k atalizu je m e tab o lizm puryn.
W w aru n k ac h n atu raln y ch nie w ystępuje n ie d o b ó r teg o m ik ro e le m e n tu . N a to m ia s t
w rejo n a ch o podw yższonej zaw artości M o w glebach, ro ślin ach i w o d zie o b se rw u je się
toksyczność tego m e talu w stosu n k u do człow ieka. N a d m ia r m o lib d en u p o w o d u je
d efo rm ac ję kości, są to zm iany zbliżone do gośćca, tak że p o d a tn o ść n a p ró c h n ic ę zębów
o ra z z a b u rzen ia w przysw ajaniu białek i tłuszczów . T o neg aty w n e, toksyczne d ziała n ie
m o lib d en u w ystępuje często w sto su n k u do zw ierząt. W sp o só b n ajb ard zie j szczególny
dotyczy to przeżuw aczy, krów i owiec, m niej o d n o si się d o k oni i trzo d y ch lew nej.
Z a w a rto ść m o lib d en u 20 - 100 pp m po w o d u je objaw y za tru cia , k tó ry m i m o g ą być
an e m ia , sp a d ek ciężaru, za b u rz e n ia ruchow e o ra z o g ran ic ze n ie p ło d n o ści i laktacji.
F izjologiczne działan ie m o lib d en u zależy od interakcji z innym i p ierw iastk am i. D la
zw ierząt w ażna je st w łaściw a p ro p o rc ja m iedzi do m o lib d en u , k tó ra z kolei zależy od
ich zaw artości a ta k że od poziom u siarki w paszy [4].
Z e w zględu na toksyczność m olib d en u dla ludzi i zw ierząt w ażn a je st k o n tro la je g o
zaw arto ści w p ró b k ach p o ch o d z en ia roślinnego, w odach i żyw ności. S to so w an e d o teg o
celu m eto d y analityczne pow inny cechow ać się w ysoką czułością, gdyż o zn a cz a się
stę że n ia rzę d u ppm i niższe. P o żąd a n ą cechą je st rów nież selek ty w n o ść d an e j m e to d y ,
co zm n iejsza p ro b lem usuw ania wpływu substancji p rzeszk ad zający ch . W śró d innych
te ch n ik , takich ja k A S A i IC P -A E S znaczące m iejsce za jm u ją m e to d y s p e k tro fo to ­
m etry czn e [1, 2, 6 -8 , 10, 11]. Ich za le tą je st niższa niż d la w ym ienionych w cześniej
te c h n ik g ran ic a oznaczalności, n a to m ia st ogó ln ie ja k o m e to d y o p a rte n a rea k cja ch
chem icznych są m niej selektyw ne.
W naszej pracy, d o oznaczan ia m olib d en u za sto so w a n o m e to d ę sp e k tro fo to m etry czn ą, o p a rtą n a reakcji z feny lo flu o ro n em w o b ecn o ści k atio n o w eg o su rfa k ta n ta :
b ro m k u b en zylodod ecy lo d im ety lo am o n io w eg o [6].
C elem p racy było w ykazanie m ożliw ości zasto so w an ia wyżej w y m ien io n ej m e to d y do
o zn a cz an ia M o w p re p a ra ta c h o zróżnicow anej zaw artości o zn a cz an e g o sk ła d n ik a i o
różnym sk ład zie chem icznym .
M ATERIAŁY I METODYKA
A paratura
Pomiary spektrofotometryczne wykonano na spektrofotom etrze SPEKOL 11 produkcji
C.Zeiss. Używano kuwet o grubości warstwy absorbującej 5 cm.
M ateriał roślinny rozdrabniano w wysokoobrotowym młynku wirnikowym firmy FRITSCH
z sitem o średnicy otworów 1 mm.
Próbki preparatu Multi-tabs mineralizowano w kolumnie mineralizacyjnej firmy HACH.
Materiał roślinny spalano w piecu muflowym.
M etoda oznaczania molibdenu w roślinach
137
Odczynniki
Roztwór molibdenu (VI) o stężeniu 1 mg /ml przygotowano przez rozpuszczenie 0,7500 g
tritlenku molibdenu M 0 O 3 cz.d.a. (M erck) w 12,5 ml 2 mol /1 roztworu N aOH. Roztwór lekko
zakwaszono kwasem solnym i rozcieńczono wodą redestylowaną w kolbie miarowej na 500 ml.
Roztwór fenylofluoronu (PF) o stężeniu 5*10' mol /1 otrzymano przez rozpuszczenie odważki
0,0800 g 2,3,7-trihydroksy-9-fenylo-6-fluoronu cz.d.a. (POCH) w metanolu z dodatkiem 1,0 ml
stężonego HC1 i rozcieńczenie do 500 ml metanolem.
Roztwór bromku benzylododecylodimetyloamo (ST) o stężeniu 0,1 mol/l otrzymano przez
rozcieńczenie 185 ml preparatu Sterinol ( POLFA ) wodą redestylowaną do objętości 500 ml.
Preparat Sterinol jest 10%, wodnym roztworem bromku benzylododecylodimetyloamoniowego;
jego gęstość wynosi 1,06 g/ml.
Wszystkie pozostałe odczynniki używane do mineralizacji i oznaczania miały stopień czystości
cz.d.a. Do przygotowywania roztworów używano wody redestylowanej.
Wykreślenie krzywej wzorcowej spektrofotometrycznego oznaczania molibdenu
Krzywą wzorcową spektrofotometrycznego oznaczania molibdenu wykreślono zgodnie z m e­
todyką zamieszczoną w pracy [6 ].
Do kolbek miarowych o pojemności 25 ml wprowadzono od 0.5 - 4.5 ng Mo. Do każdej
kolbki dodano 5 ml 0.1 mol/l ST, 0.6 ml 5*10' 4 PF, 2.5 ml 1 mol/l HC1 i uzupełniono do kreski
wodą redestylowaną. Absorbancję prób zmierzono przy 526 nm, w kuwetach 5 cm, względem
ślepej próby.
Wyliczone współczynniki równania regresji krzywej wzorcowej: у = ax + b,
gdzie x jest zmienną niezależną c m o [|ig/25ml], у zmienną zależną A, wynoszą:
a = 0,2176 i b = 0,0083 a współczynnik korelacji r ma wartość 0,9998.
Przygotowanie próbek, mineralizacja i oznaczanie molibdenu
a) M ateriał roślinny i próbki żywności
Łodygi i liście lucerny pocięto na drobne kawałki, suszono na powietrzu a następnie w su­
szarce w tem peraturze nie przekraczającej 60°C. Ziarno grochu, fasoli i soi suszono w suszarce
w takiej samej temperaturze. Próbki rozdrobniono w młynku wirnikowym, uzyskując ziarno
o średnicy lmm. Zmielone próbki przechowywano w zamkniętych naczyniach szklanych.
Do oznaczania molibdenu odważano po 5,0000 g analizowanego materiału. Próbki umieszcza­
no w tyglach platynowych i spalano w temperaturze 150 - 200°C w otwartym piecu muflowym.
Po zakończeniu wstępnego spalania zamykano drzwiczki pieca i stopniowo przez 2 h podnoszono
tem peraturę ogrzewania do 450°C. W tej tem peraturze prażono próbki przez 2 h. Po upływie
tego czasu tygle wyjęto z pieca, ochłodzono i przykryto szkiełkami zegarkowym. Popiół zwilżono
3 ml wody redestylowanej uchylając szkiełka, dodano 1 ml stężonego kwasu solnego, ogrzano
do wrzenia i oddzielono osad od przesączu na miękkim sączku. Przesącz zachowano a sączki
z osadem umieszczono ponownie w tyglach, spopielono i prażono w tem peraturze 500°C przez
30 minut. Do popiołu dodano 1 ml stęż. HF i odparowano powstały SiF 4 na elektrycznej płycie
grzewczej. Suchą pozostałość zwilżono 3 ml wody redestylowanej, 1 ml stężonego HCI i oddzie­
lono osad od przesączu na miękkim sączku. Połączone przesącze zebrano do kolbki o pojemności
50 ml, uzupełniono do kreski wodą redestylowaną i oznaczono molibden m etodą fenylofluoronową w obecności bromku benzylododecylodimetylo-amoniowego. W tym celu do kolbek mia­
rowych na 25 ml odmierzono po 5 ml mineralizatu i dalej postępowano tak jak podczas
wykreślania krzywej wzorcowej.
Próbki z dodatkiem wzorca przygotowano wprowadzając 10 |ig Mo w postaci roztworu
wzorcowego do odważki analizowanej substancji. Następnie przeprowadzono mineralizację i oznaczenie molibdenu w sposób opisany powyżej.
b) Preparat witaminowo - mineralny Multi - tabs
138
К. Kania, К. Pytlakowska
Nr 2
Tabletki preparatu rozdrabniano i zmielono w moździerzu porcelanowym na jednolity pro­
szek. Do mineralizacji odważano po 0,1000 g masy tabletkowej i umieszczano w kolbie mineralizatora HACH. Do próbki dodawano 5 ml stężonego H 2SO 4 i ogrzewano w tem peraturze około
190°C. Aby uzyskać klarowny, bezbarwny roztwór, podczas mineralizacji dodawano czterokrotnie
po 3 ml perhydrolu. Czas mineralizacji wynosił 30 minut. Po zakończeniu ogrzewania roztwór
ochłodzono, przeniesiono do kolbki miarowej na 100 ml, uzupełniono wodą redestylowaną do
kreski i wymieszano.
Aby oznaczyć molibden, 2 ml analizowanego roztworu umieszczano w kolbce miarowej na
25 ml i dalej postępowano tak jak podczas wykreślania krzywej wzorcowej.
WYNIKI I ICH O M Ó W IENIE
P o d o b n ie ja k w p rzy p a d k u innych m ik ro e lem e n tó w , m o lib d en w ykazuje pozytyw ne
d ziała n ie n a o rganizm y żywe w określo n y m za k resie stężeń . N a to m ia s t przy p rz e k ro ­
czen iu d o p u szczaln eg o , b ez p ie cz n eg o stę że n ia, m o że być przyczyną z a tru ć u ludzi
i zw ierząt. D la te g o w ażn e je st o zn a cz an ie je g o zaw artości w p ró b k a c h p o c h o d z e n ia
n a tu ra ln e g o .
D o teg o celu m o że być w ykorzystana, sto so w an a w niniejszej pracy m e to d a sp ek tro fo to m e try c z n a . P o leg a o n a n a u tw o rzen iu b arw n eg o k o m p le k su M o (V I) z 2,3,7-trih y d ro k sy fen y lo flu o ro n em w obecn o ści b ro m k u b en zy lo d o d e cy lo d im ety lo am o -n io w eg o
[6]. M e to d a c h a ra k te ry z u je się w ysoką czułością; e = 1,05* 105, a m ożliw ość
p rz e p ro w a d z e -n ia reakcji w kw aśnym środow isku pozw ala w y elim inow ać wpływ innych
jo n ó w i w konsekw encji p rze p ro w ad z ić o zn a cz en ie m o lib d en u b ez w stę p n e g o w y d zie­
lania.
A n alizo w an y m a te ria ł za w ierał zró żn ico w an e ilości m o lib d en u . Z a w a rto ś ć o z n a c z a ­
n eg o sk ła d n ik a d e te rm in u je w ielkość odw ażki i w dużym sto p n iu sto so w an y sp o só b
m in eralizacji. M a te ria ł roślinny i z ia rn a gro ch u fasoli i soi, g d zie sp o d z iew a n o się
zaw arto ści m o lib d en u rzę d u pp m , m in eralizo w an o m e to d ą su ch ą. D o analizy o d w aż an o
5 g p ró b k i; a przy ta k dużej o d w ażce korzystniejszy je st te n sp o só b m in eralizacji [9].
M in e ra liz ac ja dużej pró b y na m o k ro je st k łopotliw a tech n iczn ie. W ym aga użycia dużych
ilości kw asów , których n a d m ia r należy u su n ą ć z p ró b k i. W iąże się to z dłu g o trw ały m
od p aro w y w an iem . Istn ie je ró w n ież n ie b ezp ieczeń stw o w p ro w a d ze n ia razem z kw asam i
zanieczyszczeń do analizo w an ej p ró b k i. S to so w an a m in e raliz ac ja su ch a n ie stw arza teg o
ro d za ju p ro b lem ó w . W tym p rzy p a d k u isto tn a je st te m p e r a tu ra p ra ż e n ia , k tó ra m usi
być d o b ra n a tak, aby u n ik n ą ć stra t o zn a cz an e g o składnik a.
A n alizo w an e pró b k i m a te ria łu ro ślin n e g o i żyw ności p ra ż o n o w te m p e ra tu rz e nie
p rze k ra cza ją ce j 500°C, co za b ez p ie cza p rze d stra ta m i m o lib d en u . Po sp o p ie le n iu
i w y p rażeniu, ro zp u sz cz an o su ch ą p o zo stało ść w HC1 ( 1 + 3 ) i o d p a ro w a n o k rz e ­
m io n k ę w p ostaci S iF 4 p o d o d a n iu d o p ró b k i stę ż o n e g o H F [8]. C zy n n o ść ta je st
k o n ie cz n a, gdyż wyniki otrzym yw ane bez u su n ięcia S i 0 2 nie są p o w tarz aln e .
O zn a cz en ie m o lib d en u w suszu lucerny, ziarn ac h g ro ch u , fasoli i soi p rz e p ro w a d z o ­
no w sp o só b opisany w części e k sp ery m en taln e j. A n alizo w an o ró w n ież p ró b k i z d o d a t­
kiem w zo rca m o lib d en u . W yniki zam ieszczo n o w ta b eli 1. N a ich p o d sta w ie m o ż n a
stw ierdzić, że sto so w a n a m e to d a sp e k tro fo to m e try c z n a po zw ala o zn a cz ać m ik ro g ram o w e zaw arto ści m o lib d en u z d u żą precyzją. W z g lę d n e o d ch y len ie s ta n d a rd o w e nie
p rz e k ra c z a 1% . W p ró b k a c h z d o d a tk ie m w zorca o z n a cz o n o m o lib d en z b łę d e m nie
p rzek raczający m 4% .
M etoda oznaczania molibdenu w roślinach
Nr 2
Tabela
I.
139
Wyniki oznaczania molibdenu w materiale roślinnym, żywności i preparacie
witaminowo - mineralnym
Results of the determ ination of molybdenum in vegetable material, food and
pharmaceutical compound
* Dodawano 10 ng molibdenu do 5 g próbki
P rep a ra t w itam inow o - m ineralny M ulti-tabs jest produkow any przez duńską firm ę
Ferrgsan. W ystępuje między innymi w postaci tabletek o m asie 0,5 g. Zaw iera zestaw
witam in i m ikroelem enty, w tym m olibden w ilości 250 pg. Z e względu na tak znaczną
zaw artość m olibdenu nie analizow ano całych tabletek, lecz je rozdrabniano i odw ażano
0,1000g otrzym anego, jed n o ro d n eg o proszku. W tym przypadku zastosow ano m inera­
lizację na m okro za pom ocą stężonego H 2 S O 4 i perhydrolu, którą przeprow adzono
w kolum nie mineralizacyjnej firmy Hach. Ogrzewając próbkę przez 30 m inut w tem ­
p eratu rze około 190°C uzyskano klarowny, bezbarwny roztwór, w którym oznaczono
m olibden w sposób opisany w części eksperym entalnej. Wyniki oznaczania m olibdenu
w p reparacie M ulti - tabs zam ieszczono w tabeli I. Błąd oznaczania, obliczony w sto ­
sunku do zaw artości deklarow anej przez producenta nie przekracza 2% , a względne
odchylenie standardow e wynosi 2,4% (Tab. I).
WNIOSKI
Zastosow ana m etoda oznaczania m olibdenu w m ateriale roślinnym, żywności i p re ­
paracie witam inow o - m ineralnym charakteryzuje się d obrą precyzją i dokładnością,
co przedstaw iono za pom ocą odchylenia standardow ego, procentu odzysku wzorca i
błędu w zględnego w stosunku do wartości deklarow anej. Pozwala również oznaczać
zawartości m olibdenu rzędu ppm bez w stępnego oddzielania.
140
К.
К. Kania, К. Pytlakowska
Kania,
К.
Nr 2
Pytlakowska
SPE C T R O PH O TO M E T R IC D ETERM IN A TIO N O F M OLYBDENUM IN VEGETA BLE
M ATERIAL, FO O D AND PHA RM ACEUTICA L CO M PO UN D
Summary
A spectrophotom etric method was applied for determ ination of molybdemun in dried lucer­
ne, grains of soya, peas and bean and vitamin-mineral compound - Multi-tabs. The method is
based on the reaction between molybdenum (VI) and 2,3,7-trihydroxyphenylfluorone in the
presence of benzyldodecyldimethylammonium bromide. In all samples it was possible to deter­
mine molybdenum content directly, after mineralization without its preliminary separation.
Accuracy of the determ ination of molybdenum were checked by the method of standard addition,
or by comparison with producer data.To establish the precision of the method, the standard
deviation and relative standard deviation were calculate.
PIŚM IENNICTW O
1. Cruses Blanco C., Garcia Compana A., Ales Barrero F., Roman Ceba М.: Simultaneous
spectrophotom etric determ ination of traces of molybdenum and boron in plant leaves. Anal.
Chim. Acta 1993, 283, 213-223.
2. Garcia Compana A., Ales Barrero
Roman Ceba М., Fernandez Gutiererez A.: Spectrofluorimetric determ ination of molybdenum in vegatal tissues and pharmaceutical com pound with
alizarin red S in micellar medium. Analyst 1994, 119, 1903-1906.
3. Hay R. W.: Chemia bionieorganiczna, PWN, Warszawa, 1990.
4. Kabata-Pendias A., Pendias H. \ Biochemia pierwiastków śladowych, PWN, Warszawa, 1990.
5. Kamińska W., Kardasz Т., Roszyk E.} Roszyk S., Strahl A., Strojek Z.: Metody suchej
mineralizacji materiału roślinnego do oznaczeń zawartości niektórych makro- i mikroele­
mentów. Roczniki Gleboznawcze, 1983, 34, 133-151.
6. Kania K , Buhl F.: Spectrophotometric determ ination of molybdenum by means 7. of
phenylfluorone and lauryldimethylbenzylammonium bromide. Chem. Anal. 1993, 38,
613-617.
7. Martinez Vidal J. L., Fernandez Alba A.R\, Spectrophotomertic determ ination of molybdenum
in vegetal tissues, soils and pharmaceutical compounds with mandelohydroxamic acid.
Analyst 1990, 115, 329-331.
8. Molina Diaz A., Pascual Reguera M.J., Linan Veganzones E., Fernandez de Cordova M.L.,
Capitan Vallvey L.F.: First derivative solid - phase speectrophotom etric determ ination of
molybdenum at the ng ml’1 level. Talanta 1996, 43, 185-191.
9. Ostrowska A., Gawliński S., Szczubala Z.\ Metody analizy i oceny właściwości gleb i roślin,
katalog, Warszawa, 1991.
10. X u Q., Yuan X:, Flow-injection spectropofotometric determ ination of molybdenum in plants.
Fenxi Huaxue 1992, 20, 319-321.
11. Yu Y., Peng S., Huang J.-. Synthesis of 7-(2-carboxy-4-brom obenzoazo)-8-hydroxyquinoline-5-sulfonic acid ( CBB ) and spectrophotom etric determ ination of molybdenum in foods.
Huaxue Shiji 1992, 14, 337-339.
Otrzymano: 1999.09.13