Сорбционное концентрирование флавоноидов упорядоченными мезопористыми кремнеземами, синтезированными в присутствии потенциального сорбата

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Применение наностуктурированных сорбентов на стадиях пробоподготовки (извлечения, концентрирования) многокомпонентных смесей в процессах твердофазной экстракции органических веществ вызывает широкий интерес. В представленной работе изучены сорбционные свойства упорядоченных мезопористых аналогов SBA-15, синтезированных в присутствии кверцетина как потенциального сорбата. Рассмотрены особенности сорбционного выделения и концентрирования кверцетина, дигидрокверцетина, нарингина и рутина в динамических условиях из ацетонитрильных растворов методом выходных кривых. Использование обобщенного критерия оптимизации сорбционного концентрирования CЕ в рамках модели динамического сорбционного концентрирования Веницианова–Цизина с учетом лимитирующей (смешанно-диффузионной) стадии кинетики сорбции позволило оценить эффективность сорбционного концентрирования флавоноидов на исследуемых сорбентах. Показано, что использование упорядоченного кремнезема, синтезированного в присутствии потенциального сорбата, позволяет значительно увеличить эффективность концентрирования по сравнению с неструктурированными кремнеземами, а также образцами немодифицированного аналога SBA-15.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. С. Завалюева

Воронежский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: a-kh-01@yandex.ru
Россия, Университетская пл., 1, Воронеж, 394018

С. И. Карпов

Воронежский государственный университет

Email: a-kh-01@yandex.ru
Россия, Университетская пл., 1, Воронеж, 394018

В. Ф. Селеменев

Воронежский государственный университет

Email: a-kh-01@yandex.ru
Россия, Университетская пл., 1, Воронеж, 394018

Список литературы

  1. Темердашев З.А., Виницкая Е.А., Милевская В.В., Статкус М.А. Концентрирование углеродными сорбентами фенольных соединений и их хроматографическое определение в водных экстрактах лекарственных растений // Журн. аналит. химии. 2021. Т. 76. № 3. С. 208. https://doi.org/10.31857/S0044450221030142 (Temerdashev Z.A., Vinitskaya E.A., Milevskaya V.V., Statkus M.A. Preconcentration of phenolic compounds on carbon sorbents and their chromatographic determination in aqueous extracts of medicinal plants // J. Anal. Chem. 2021. V. 76. №. 3. P. 296. https://doi.org/10.1134/S106193482103014X)
  2. Ланин С.Н., Рычкова С.А. Виноградов А.Е., Вирясов М.Б., Востров И.А., Шаталов И.А. Сорбция водорастворимых витаминов на сорбентах различной природы // Сорбционные и хроматографические процессы. 2015. Т. 15. № 2. С. 179.
  3. Чикурова Н.Ю., Шемякина А.О., Брыскина Д.Э., Нуриев В.Н., Комаров А.А., Статкус М.А., Ставрианиди А.Н., Чернобровкина А.В. Новый сорбент для гидрофильной хроматографии на основе силикагеля, модифицированного по реакции Уги // Журн. аналит. химии. 2021. Т. 76. № 9. С. 832. https://doi.org/10.31857/S0044450221090036 (Chikurova N.Y., Shemyakina A.O., Nuriev V.N., Statkus M.A., Stavrianidi A.N., Chernobrovkina A.V., Bryskina D.E., Komarov A.A. A novel adsorbent for hydrophilic chromatography based on silica modified by the Ugi reaction // J. Anal. Chem. 2021. V. 76. № 9. P. 1083. https://doi.org/10.1134/S1061934821090033)
  4. Федорова И.А., Шаповалова Е.Н., Шпигун О.А. Разделение энантиомеров β -блокаторов и аминокислот на смешанном хиральном сорбенте, модифицированном макроциклическими антибиотиками эремомицином и ванкомицином // Журн. аналит. химии. 2017. Т. 72. № 1. P. 57. https://doi.org/10.7868/S0044450217010078 (Fedorova I.A., Shapovalova E.N., Shpigun O.A. Separation of β -blocker and amino acid enantiomers on a mixed chiral sorbent modified with macrocyclic antibiotics eremomycin and vancomycin // J. Anal. Chem. 2017. V. 72. № 1. P. 76. https://doi.org/10.1134/S1061934817010075)
  5. Beck J.S., Vartuli J.C., Roth W.J., Leonowicz M.E., Kresge C.T., Schmitt K.D. et al. A new family of mesoporous molecular sieves prepared with liquid crystal templates // J. Am. Chem. Soc. 1992. V. 114. P. 10834. https://doi.org/10.1021/JA00053A020
  6. Kresge C.T., Leonowicz M.E., Roth W.J., Vartuli J.C., Beck J.S. Ordered mesoporous molecular sieves synthesized by a liquid-crystal template mechanism // Nature. 1992. V. 359. P. 710. https://doi.org/10.1038/359710a0
  7. Zhao D., Feng J., Huo Q., Melosh N., Fredrickson G.H., Chmelka B.F., Stucky G.D. Triblock copolymer syntheses of mesoporous silica with periodic 50 to 300 angstrom pores // Science. 1998. V. 279. P. 548. https://doi.org/10.1126/science.279.5350.548
  8. Gañán J., Pérez-Quintanilla D., Morante-Zarcero S., Sierra I. Comparison of different mesoporous silicas for off-line solid phase extraction of 17β-estradiol from waters and its determination by HPLC-DAD // J. Hazard. Mater. 2013. V. 260. P. 609. https://doi.org/10.1016/ j. jhazmat.2013.06.016
  9. Синяева Л.А., Беланова Н.А., Карпов С.И., Селеменев В.Ф., Roessner F. Сорбционное концентрирование фосфатидилхолина наноструктурированными мезопористыми материалами в динамических условиях // Журн. аналит. химии. Т. 73. № 9. С. 663. https://doi.org/10.1134/S0044450218090141 (Sinyaeva L.A., Belanova N.A., Karpov S.I., Selemenev V.F., Roessner F. Adsorption preconcentration of phosphatidylcholine on nanostructured mesoporous materials under dynamic conditions // J. Anal. Chem. 2018. V. 73. № 9. P. 847. https://doi.org/10.1134/S1061934818090149)
  10. Карпов С.И., Корабельникова Е.О. Разделение (+)-катехина и кверцетина на мезопористых композитах МСМ-41. Динамика сорбции флавоноидов // Журн. физ. химии. 2015. Т. 89. № 6. С. 1030. https://doi.org/10.7868/s0044453715060151 (Karpov S.I., Korabel'nikova E.O. Separation of (+)-catechin and quercetin on mesoporous MCM-41 composites: Dynamics of the sorption of flavonoids // Russ. J. Phys. Chem. A. 2015. V. 89. № 6. P. 1096. https://doi.org/10.1134/S0036024415060151)
  11. Карпов С.И., Беланова Н.А., Корабельникова Е.О., Недосекина И.В., Roessner F., Селеменев В.Ф. Хроматографическое разделение и концентрирование кверцетина и (+)-катехина с использованием мезопористых композитов на основе МСМ-41 // Журн. физ. химии. 2015. Т. 89. № 5. С. 855. https://doi.org/10.7868/S0044453715050179 (Karpov S.I., Belanova N.A., Korabel'nikova E.O., Nedosekina I.V., Selemenev V.F., Roessner F. Chromatographic separation and concentration of quercetin and (+)-catechin using mesoporous composites based on MCM-41 // Russ. J. Phys. Chem. A. 2015. V. 89. № 5. P. 882. https://doi.org//10.1134/S0036024415050179)
  12. Boateng I.D., Yang X.-M., Yin H., Liu W. Separation and purification of polyprenols from Ginkgo biloba leaves by silver ion anchored on imidazole-based ionic liquid functionalized mesopo rous MCM-41 sorbent // Food Chem. 2024. V. 450. Article 139284. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2024.139284
  13. Cao W., Ye L.H., Cao J., Xu J.-J., Peng L.-Q., Zhu Q.-Y., et al. Quantitative analysi s of flavanones from citrus fruits by using mesoporous molecular sieve-based miniaturized solid phase extraction coupled to ultrahigh-performance liquid chromatography and quadrupole time-of-flight mass spectrometry // J. Chromatogr. A. 2015. V. 1406. P. 68. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2015.06.035
  14. Wang X., Li J., Yang X., Gao X.-M., Wang H., Chang Y.-X. A rapid and efficient extraction method based on industrial MCM-41-miniaturized matrix solid-phase dispersion extraction with response surface methodology for simultaneous quantification of six flavonoids in Pollen typhae by ultra-high-performance liquid chromatography // J. Sep. Sci. 2019. V. 42. № 14. P. 2426. https://doi.org/10.1002/jssc.201900227
  15. Cotea V. V., Luchiana C.E., Bilbaa N., Niculauac M. Mesoporous silica SBA-15, a new adsorbent for bioactive polyphenols from red wine // Anal. Chim. Acta. 2012. V. 732. P. 180. https://doi.org/10.1016/ j. aca.2011.10.019
  16. Золотов Ю.А., Цизин Г.И., Моросанова Е.И., Дмитриенко С.Г. Сорбционное концентрирование микрокомпонентов для целей химического анализа // Успехи химии. 2005. Т. 74. № 1. С. 41.
  17. Хлуднева А.С., Карпов С.И., Roessner F., Селеменев В.Ф. Структура и сорбционные свойства мезопористых кремнеземов, синтезированных при варьировании температуры и кремниевой основы // Сорбционные и хроматографические процессы. 2021. Т. 21. № 5. С. 669. https://doi.org/10.17308/ sorpchrom.2021.21/3773
  18. Мамылов С.Г., Ломовский И.О., Ломовский О.И. Термическое взаимодействие кверцетина и глюкозы. Влияние механохимического воздействия. Квантово-химический расчет маршрутов реакции // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2022. Т. 19. № 3. С. 315. https://doi.org/10.25712/ASTU.1811-1416.2022. 03.004
  19. Hafezian S.M., Azizi S.N., Biparva P., Bekhradnia A. High-efficiency purification of sulforaphane from the broccoli extract by nanostructured SBA-15 silica using solid-phase extraction method // J. Chromatogr. B. 2019. V. 1108. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.jchromb.2019.01.007
  20. Wang L., Yan H., Yang C., Li Z., Qiao F. Synthesis of mimic molecularly imprinted ordered mesoporous silica adsorbent by thermally reversible semicovalent approach for pipette-tip solid-phase extraction-liquid chromatography fluorescence determination of estradiol in milk // J. Chromatogr. A. 2016. V. 1456. P. 58. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2016.06.010
  21. Scheid C., Mello W., Buchner S., Benvenutti E.V., Deon M., Merib J. Efficient analysis of polycyclic aromatic hydrocarbons by dispersive-µ-solid-phase extraction using silica-based nanostructured sorbent phases coupled to gas chromatography-mass spectrometry // Adv. Sample Prep. 2023. V. 7. P. 10070. https://doi.org/10.1016/ j. sampre.2023.100070
  22. Беланова Н.А., Карпов С.И., Селеменев В.Ф., Ресснер Ф., Макаревич Е.О. Способ концентрирования и разделения флавоноидов. Патент РФ № 2646805 C 1. Заявка 2016149469 от 15.12.2016, опубл. 07.03.2018.
  23. Кузьминых В.А., Чикин Г.А., Селеменев В.Ф. Асимптотическая теория динамики ионообменной сорбции при необменном поглощении электролита и соизмеримых диффузионных сопротивлениях взаимодействующих фаз / Труды VIII региональной конференции “Проблемы химии и химической технологии”. Воронеж. 21–22 сентября 2000. С. 123.
  24. Fang Z., Welzt B. Optimisation of experimental parameters for flow injection flame atomic absorption spectrom etry // J. Anal. Atom. Spectrom. 1989. V. 4. P. 83.
  25. Веницианов Е.В., Ковалев И.А., Цизин Г.И. Оптимизация динамического сорбционного концентрирования в аналитической химии // Теория и практика сорбционных процессов. Межвузовский сб. науч. трудов. 1998. Т. 23. С. 24.
  26. Веницианов В.В., Волков Б.И., Иоффе В.П., Колосова Г.М., Рубинштейн Н.Н. Некоторые задачи динамики сорбции в области линейной изотермы при внешнедиффузионной кинетике // Заводск. лаборатория. 1971. № 5. С. 544.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Схема 1. Структурные формулы флавоноидов: кверцетин (I), дигидрокверцетин (II), рутин (III), нарингин (IV).

Скачать (124KB)
Метаданные
3. Рис. 1. Выходные кривые сорбции флавоноидов из индивидуальных ацетонитрильных растворов на кремнеземах MS1 (а) и MQS1 (б). 1 – кверцетин, 2 – дигидрокверцетин, 3 – нарингин, 4 – рутин.

Скачать (136KB)
Метаданные
4. Рис. 2. Теоретические функции полноты использования сорбционной емкости h (X, T) и уровня проскока c (X, T), применяемые для определения максимально достижимой эффективности концентрирования: 1, 2, 1’, 2’ – χ = 0.1; 3, 4, 3’, 4’ – η = 0.8; 5, 6, 5’, 6’ – η = 0.7; 7, 8, 7’, 8’ – η = 0.6. Пунктирные линии – δ = 5, сплошные линии – δ = 10.

Скачать (193KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024