ХІМІЯ, ФІЗИКА ТА ТЕХНОЛОГІЯ ПОВЕРХНІ

ISSN 2518-1238 (Online), ISSN 2079-1704 (Print)

Метою роботи було визначення закономірностей сорбції кверцетину та рутину на поверхні пірогенного оксиду алюмінію в залежності від концентрації та рН їх водно-етанольних розчинів для розробки методик сорбційно-спектрофотометричного визначення цих природних флавоноїдів у препаратах рослинного походження.

Проведено комплексні адсорбційні і спектральні дослідження взаємодії природних флавоноїдів кверцетину та рутину з пірогенним оксидом алюмінію у водно-етанольному середовищі. Показано, що їхня сорбція на оксиді алюмінію починається при рН > 2.5 і досягає максимальних значень в нейтральному середовищі, корелюючи із вмістом недисоційованих поверхневих груп ≡AlOH. Ізотерми сорбції кверцетину та рутину належать до Н-типу, характерному для хемосорбції. Співпадіння спектральних характеристик флавоноїдів на поверхні оксиду алюмінію і в розчинах, що містять іони Al(III), свідчить про утворення однотипних хелатних комплексів в обох системах.

Спектральні характеристики (інтенсивність та положення смуг поглинання) флавоноїдів, адсорбованих на поверхні оксиду алюмінію, залежать від їхньої концентрації та рН водних розчинів. Інтенсивність забарвлення сорбента пропорційна поверхневій концентрації кверцетину та рутину, на підставі чого були знайдені значення їхніх умовних коефіцієнтів молярного поглинання в 0.025 % дисперсії оксиду алюмінію: e^S₄₃₄ = 4386 г/моль∙см та e^S₄₀₃ = 5280 г/моль∙см відповідно. Крім того, поглинання таких дисперсій лінійно залежить від концентрації флавоноїдів в аналізованих розчинах. Таким чином, оксид алюмінію може бути перспективним твердофазним реагентом для визначення кверцетину та рутину в препаратах лікарських рослин спектрофотометричними або візуальними тест-методами.

1. Sangeetha K.S.S., Umamaheswari S, Reddy C.U.M., Kalkura S.N. Flavonoids: therapeutic potential of natural pharmacological agents. Int. J. Pharm. Sci. Res. 2016. 7(10): 3924.

2. Wang W.Y., Sun C.X., Mao L.K., Ma P., Liu F., Yang J., Gao Y. The biological activities, chemical stability, metabolism and delivery systems of quercetin: A review. Trends. Food Sci. Technol. 2016. 56: 21. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2016.07.004

3. Tarakhovsky, Yu.S., Kim Yu.A., Abdrasilov B.S., Muzafarov E.N. Flavonoids: biochemistry, biophysics, medicine. (Pushchino: Synchrobook, 2013). [in Russian].

4. Yashin Ya.I., Ryzhnev V.Yu., Yashin A.Ya., Chernousova N.I. Natural antioxidants. The content in food and their impact on human health and aging. (Moscow: TransLit, 2009). [in Russian].

5. Naczk M., Shahidi F. Extraction and analysis of phenolics in food. Review. J. Chromatogr. A. 2004. 1054(1-2): 95. https://doi.org/10.1016/S0021-9673(04)01409-8

6. Rijke E., Out P., Niessen W.M.A., Ariese F., Gooijer C., Brinkman Udo A.Th. Analytical separation and detection methods for flavonoids. Trends. Food Sci. Technol. 2016. 56: 21.

7. Dmitrienko S.G., Kudrinskaya V.A., Apiari V.V. Methods of isolation, concentration and determination of quercetin. J. Anal. Chem. 2012. 67(4): 340. https://doi.org/10.1134/S106193481204003X

8. Anastas P.T., Warner J.C. Green Chemistry: Theory and Practice. (Oxford: Oxford University Press, 2000).

9. Sharma R.K., Sidhwani I.T., Chaudhuri M.K. Green Chemistry Experiments: A Monograph. (Kiyv: International Publishing House Pvt. Limited, 2012).

10. Eldin A.B., Ismaiel O.A., Hassan W.E., Shalaby A.A. Green analytical chemistry: Opportunities for pharmaceutical quality control. J. Anal. Chem. 2016. 71(9): 861. https://doi.org/10.1134/S1061934816090094

11. Barvinchenko V.N., Lipkovskaya N.A., Fedyanina T.V., Rugal' A.A. Influence of supramolecular interactions with cationic surfactants on the adsorption of flavonoids on the surface of highly dispersed silica. Colloid. J. 2014. 76(2): 157. https://doi.org/10.1134/S1061933X14010025

12. Barvinchenko V.N., Lipkovskaya N.A. Effect of cationic dimeric surfactant etonium on the physicochemical properties of quercetin in solutions and on the surface of highly dispersed silica. Colloid. J. 2018. 80(1): 47. https://doi.org/10.1134/S1061933X18010039

13. Lipkovskaya N.A., Barvinchenko V.N. Physical and chemical properties of 3-rutinoside-5,7,3',4'-tetrahydroxyflavone in aqueous solutions of surfactant - etonium. Russ. J. Phys. Chem. 2018. 92(9): 1416. https://doi.org/10.1134/S0036024418090169

14. Pękal A., Pyrzynska K. Evaluation of Aluminium Complexation Reaction for Flavonoid Content. Assay. Food Anal. Methods. 2014. 7(9): 1776. https://doi.org/10.1007/s12161-014-9814-x

15. Bernstein I.Ya., Kaminsky Yu.L. Spectrophotometric analysis in organic chemistry. (Leningrad, Khimiya, 1986). [in Russian].

16. Tombácz E., Szekeres M. Interfacial acid-base reactions of alumina oxide dispersed in aqueous electrolyte solutions. 1. Potentiometric study on the effect of impurity and dissolution of solid phase. Langmuir. 2001. 17(5): 1411. https://doi.org/10.1021/la001322j

17. Westall J.C., Hohl H. A comparison of electrostatic models for the oxide/solution interface. Adv. Colloid Interface Sci. 1980. 12(4): 265. https://doi.org/10.1016/0001-8686(80)80012-1

18. Lipkovskaya N.A., Barvinchenko V.N., Fedyanina T.V., Rugal' A.A. Spectral and acid-base properties of hydroxyflavones in aqueous solutions of cationic hemini-surfactants. J. Appl. Chem. 2014. 81(4): 589. https://doi.org/10.1007/s10812-014-9983-9

19. Tikhomirova T.I., Kubyshev S.S., Ivanov A.V. Modifying the surface of aluminum oxide with polyfunctional organic reagents. Russ. J. Phys. Chem. 2013. 87(8): 1366. https://doi.org/10.1134/S0036024413070327

20. Jiang L., Gao L., Liu Y. Adsorption of salicylic acid, 5-sulfosalicylic acid and Tiron at the alumina - water interface. Colloids Surf. A. 2002. 211(2-3): 165. https://doi.org/10.1016/S0927-7757(02)00276-5

21. Kazitsina L.A., Kupletskaya N.B. The use of UV, IR, NMR spectroscopy in organic chemistry. (Moscow: Higher. School, 1971). [in Russian].

22. Malešev D., Kuntić V. Investigation of metal-flavonoid chelates and the determination of flavonoids via flavonoid complexing reactions (rewiew). J. Serb. Chem. Soc. 2007. 72(10): 921. https://doi.org/10.2298/JSC0710921M

23. Cornard J.P., Merlin J.C. Spectroscopic and structural study of complexes of quercetin with Al(III). J. Inorg. Biochem. 2002. 92(1): 19. https://doi.org/10.1016/S0162-0134(02)00469-5

24. Roshal' A.D., Sakhno T.V. Theoretical analysis of the structure of 5-hydroxyflavone complexes with metal ions and boron derivatives. Vestn. KhNU. 2002. 532. Chem. 7(30): 237.

25. De Souza R.F.V., de Giovani W.F. Synthesis, spectral and electrochemical properties of Al(III) and Zn(II) complexes with flavonoids. Spectrochimica Acta Part A Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 2005. 61(9): 1985. https://doi.org/10.1016/j.saa.2004.07.029