Хуторянский В.А.

Иркутский государственный университет

Смирнов А.И.

Иркутский государственный университет

Матвеев Д.А.

Главный клинический госпиталь МВД России, Москва, Россия

Определение молекулярной серы в минеральных водах "Мацеста" и ее аналога "Новонукутская"

Журнал: Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. 2014;91(6): 48-51

Просмотров : 43

Загрузок :

Как цитировать

Хуторянский В. А., Смирнов А. И., Матвеев Д. А. Определение молекулярной серы в минеральных водах "Мацеста" и ее аналога "Новонукутская". Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. 2014;91(6):48-51.

Авторы:

Хуторянский В.А.

Иркутский государственный университет

Все авторы (3)

Ранее при изучении методом хромато-масс-спектрометрии твердофазных экстрактов (ТФЭ) бальнеологически активных веществ рассола из Новонукутского источника и препарата, выделенного из него, было показано, что основными продуктами являются сера S8, циклические полиядерные сераорганические соединения, а также диалкилполисульфиды [1].

Изучение состава биологически активных веществ в минеральных водах (МВ) и препаратах из них служит источником информации для выбора методов получения и стабилизации лечебных свойств таких препаратов. По общепринятой точке зрения, главным лечебным компонентом сульфидных МВ является сероводород, а образование молекулярной серы в МВ возможно при окислении сероводорода кислородом воздуха или, например, по схеме, предложенной Хальбергом, микроорганизмами, окисляющими далее серу в сульфат [2]. Однако скорость таких процессов незначительна при комнатной температуре и, особенно, в присутствии фиксирующих добавок.

Цель работы - анализ содержания молекулярной серы в водных растворах МВ методом обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) в условиях устойчивой сорбции и десорбции молекулярной серы методом ТФЭ.

Методика эксперимента. Пробы фиксировались после отбора из источника, отстаивания и декантации добавлением 10 об.% этилового спирта. Препарат из рассола МВ «Новонукутская» получен согласно [3].

Извлечение активных компонентов из исследуемых образцов проводили, прокачивая анализируемый раствор, содержащий 10% ацетонитрила от общего объема пробы, через сорбирующий патрон фирмы «Supelco», C18, для лучшего контакта с обращенно-фазным сорбентом. После пропускания пробы патрон для ТФЭ сушили 40 мин в водоструйном вакууме, промывали раствором 1,5 мл ацетонитрила-воды (1:1) для удаления эфиров фталевой кислоты, сушили 40 мин и элюировали 1,5 мл гексана. Пробы №2, 6 через 24 ч экстрагировали гексаном при соотношении МВ-гексан 10:1.

ВЭЖХ. Хроматографические эксперименты выполняли на микроколоночном жидкостном хроматографе Милихром А-02 (ЗАО «ЭкоНова», Новосибирск) с колонкой размером 2×75 мм, заполненной сорбентом ProntoSIL-120-5-C18, 5 мкм. Условия хроматографирования: подвижная фаза смесь (85:15) ацетонитрила с водой, градиент 500 мкл до 100% ацетонитрила и 500 мкл 100% ацетонитрила, со скоростью расхода элюента 0,2 мл/мин, температура колонки 45 °С, одновременное фотометрическое детектирование при 200 и 220 нм. Пик серы идентифицировали по двум параметрам: времени удерживания (TR) и спектральному отношению. Значение R рассчитывали как отношение площадей пиков серы, зарегистрированных при детектировании при соответствующих длинах волн (R220200). Количественное измерение проводили способом внешнего стандарта. Для приготовления растворов сравнения использовали серу квалификации особо чистая (ос. ч.), гексан и ацетон ос. ч., для хроматографии - ацетонитрил для ВЭЖХ («Крио-хром», Санкт-Петербург).

МВ «Новонукутская» - рассол хлоридно-натриевого состава с минерализацией до 55 г/дм3 и концентрацией растворенного сероводорода до 450 мг/дм3, применяется при лечении воспалительных заболеваний органов движения и опоры, периферической и центральной нервной системы.

Обнаруженные в пробах исходной МВ и выделенного из нее препарата циклические полисульфиды можно отнести к экзотическим компонентам, так как присутствие циклических полисульфидов в МВ в литературе не встречается. Недавно органические полисульфиды обнаружены в донных отложениях Финского залива [4]. Необходимо отметить, термин «полисульфиды» применим к органическим и неорганическим соединениям со связью сера-сера, однако соединения, содержащие группы (RSxR1, x>3, где R1=H) называют полисульфанами. Эти соединения растительного происхождения хорошо известны, и особенно аллицин, распад которого приводит к образованию от диаллилдисульфида до диаллилтетрасульфида и даже диаллилгептилсульфида.

В препарате, полученном из МВ «Новонукутская», по данным хромато-масс-спектроскопии, присутствуют те же соединения [5]. В.Н. Бехтерев и соавт. [6] обнаружили в экстрактах Мацестинских МВ, обладающих такими же бальнеологическими свойствами, как МВ «Новонукутская», присутствие тиольных, сульфидных и тионовых фрагментов, что совпадает с нашими данными. Однако из-за уширения пиков, соответствующих сере на хроматограммах, авторы [6] не определили в масс-спектрах элементную серу. Такое уширение пиков, соответствующих молекулярной сере, характерно при образовании аллотропов в испарителе газового хроматографа.

Поэтому было интересно оценить содержание (S0) методом ВЭЖХ в МВ «Новонукутская» и «Мацестинская». Как отмечено ранее, газожидкостная хроматография в сочетании с масс-спектрометрией не является привлекательным методом для количественного определения следов серы из-за возможности образовании аллотропов в испарителе хроматографа.

Метод жидкостной хроматографии позволяет регистрировать циклы серы с различным числом атомов, находящихся в «нативном» виде. Предел обнаружения с помощью обращенно-фазовой жидкостной хроматографии для серы составляет 10 мг/г [7]. Нами использовалась методика микроколоночной обращенно-фазовой ВЭЖХ, разработанная для определения элементарной серы в донных осадках озера Байкал [8].

Хроматограмма стандартного раствора молекулярной S8 приведена на рис. 1.

Рисунок 1. Хроматограмма ацетонового раствора S0 ос. ч., концентрация 0,356 мг/мл, проба 2 мкл. Объем введенной пробы 2 мкл. 4 - пик элементной серы. TR=4,05±0,2 мин, S220/S200=0,556±0,011.

Как видно из приведенных хроматограмм (рис. 2-4), условия выбранного элюирования позволяют с высоким разрешением отделить пик серы от пиков сопутствующих компонентов экстракта, а двухволновое детектирование - идентифицировать пик серы с высокой степенью достоверности.

Рисунок 2. Хроматограмма гексанового ТФЭ 100 мл МВ «Мацеста». Объем введенного экстракта 2 мкл. 5 - пик элементной серы. TR=4,1±0,2 мин, S220/S200=0,543±0,011. Колонка: ProntoSIL-120-5-C18, 2,0×75 мм, 5,0 мкм. Подвижная фаза ацетонитрил-вода (85%), скорость подачи 0,2 мл/мин, температура 45 °C.
Рисунок 3. Хроматограмма гексанового смыва 100 мл ТФЭ препарата из МВ «Новонукутская». Объем введенного экстракта 2 мкл. 4 - пик элементной серы. TR=4,1±0,2 мин, S220/S200=0,553±0,011.
Рисунок 4. Хроматограмма гексанового смыва 100 мл ТФЭ препарата из МВ «Новонукутская». Объем введенного экстракта 2 мкл. 4 - пик элементной серы. TR=4,06±0,2 мин, S220/S200=0,567±0,011. Колонка ProntoSIL-120-5-C18, 2×75 мм, скорость подачи 0,2 мл/мин, подвижная фаза вода: ацетонитрил - 85% 500 мл + 500 мл ацетонитрила (100%).
Уменьшение «химического шума» предварительной промывкой концентрирующего патрона 50% ацетонитрилом способствует снижению «химического шума» фталатов, а использование ацетонитрила в подвижной фазе с целью понижения фона дает возможность детектирования в области 200-220 нм. Как видно из полученных данных, молекулярная сера в исследованных МВ представлена в виде аллотропа октасеры.

Сорбция в ТФЭ пробах МВ «Новонукутская» и «Мацеста» молекулярной серы в таких высоких концентрациях оказалось неожиданной, так как сера практически не растворима в воде [9]. Более того, как оказалось, через сутки при комнатной температуре при стоянии на воздухе МВ и выделения сероводорода молекулярная сера выделяется в виде тонкой пленки на поверхности воды (см. таблицу, пробы 2, 6).

Это позволяет предположить, что молекулярная сера в основном образуется при разложении полисульфанов H2SSn [10], а не в результате биохимического восстановления сульфатов: H2SSn ⇒ SH2 + Sn.

При потере сероводорода или при переходе сульфанов в полисульфиды рН этих МВ сдвигается в кислую область на две единицы. Такое изменение первоначального значения рН наблюдалось во всех пробах, что также подтверждает наличие H2Sn, так как сульфаны обладают более кислыми свойствами, чем сероводород [11].

Константа проницаемости (РМ) сероводорода через бислойные липидные мембраны достаточно высока и составляет 0,5±0,4 см/с (для сравнения РМ для кислорода составляет примерно 0,0050±0,0006 см/с) [12]. Полярность сульфанов и сероводорода близка и, следовательно, проницаемость сульфанов через мембраны так же велика, как проницаемость сероводорода. Также можно предположить, что сульфаны являются транспортными молекулами, доставляющими молекулярную серу в организм при лечении сероводородными водами. Тогда возникает вопрос о роли молекулярной серы, образующейся при распаде, в бальнеологических свойствах сероводородных МВ. Как известно, сера оказывает противоаллергическое действие, очищает кровь, стимулирует клеточное дыхание, улучшает работу мозга, поддерживает упругость и здоровый цвет кожи. Она необходима для образования кератина и меланина. Однако роль сульфанов и влияние аллотропии совсем не принималось во внимание, что связано с трудностью определения таких соединений серы и отсутствием методик анализа в водных средах.

Конфликт интересов отсутствует.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования, написание текста: В.Х., А.С., Д.М.

Сбор и обработка материала: В.Х., Д.М.

Редактирование: А.С.

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо с ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail