Z. B02YK, S KRAUZE
ROCZNIKI PZH 1960, t. XI, nr 2
PRZEBIEG REDUKCJI KWASU DEHYDROASKORBINOWEGO SIARKOWODOREM GAZOWYM W
ZALEŻNOŚCIOD
WIELKOŚCIpH I CZASU
Zakład Badania środków Spożywczych AM w Warszawie Kierownik: prof. dr S. Krauze
1. UWAGI WSTĘPNE
Zgodnie
zustalonymi
poglądamina
działaniewitaminy C
worga- nizmie
człowieka,kwasy askorbinowy
idehydroaskorbinowy
odgrywają równorzędną rolę biologiczną(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8),
stąd teżprzy usta- laniu
wartościwitaminowej
środków spożywczychrównoczesne ozna- czanie tych
związkówjest jednakowo
ważne.Wielu autorów oznacza
zawartośćwitaminy C w
środkach spożywczych bez
uwzględnieniaaktywnego pod
względembiologicznym pierw- szego produktu utlenienia kwasu askorbinowego; inni natomiast
zalecająstosowanie metod
określających całkowitą zawartośćwitaminy C (1, 7, 9, 10, 11, 12, 13, 14), tzn. sumy kwasów askorbinowego
idehydroaskor- binowego *.
Tak
pojęteoznaczanie witaminy C ma szczególnie
dużeznaczenie dla
badań
biochemicznych
żywychtkanek
roślinnychoraz przy ustalaniu
wartości
witaminowej tych
środków spożywczych,które przeznacza
siędo
bezpośredniego spożycia,bez uprzedniego poddawania ich
wstępnejobróbce kulinarnej, a w
szczególności działaniu podwyższonejtempe- ratury. Odnosi
sięto przede wszystkim do owoców i niektórych warzyw.
Większ-ość
znanych i
najczęściejstosowanych metod oznaczania kwasu dehydroaskorbinowego opiera
sięna stosunkowo
łatwejjego
zdolnościredukowania
sięsiarkowodorem do kwasu askorbinowego, który jest
następnie
oznaczany w sumie z kwasem askorbinowym pierwotnym, to jest
występującymw tkance
roślinnej.Wykonuje
siędwa oznaczenia -
jedno przed idrugie po redukcji. Z
różnicywyników oblicza
sięzawar-
tość
kwasu dehydroaskorbinowego. Ten sposób
pośredniegooznaczania kwasu dehydroaskorbinowego zaproponowali
Emmerie i van Eekelen(9, 10, 11, 12).
Zostałon ogólnie
przyjętyi do dzisiaj
uważanyjest za najbardziej pewny przy oznaczaniu kwasu dehydroaskoribinowego.
Według Roe i in. (15) redukcja siarkowodorem jest klasycznym postę
powaniem przy oznaczaniu obok siebie kwasów askorbinowego i dehy- droaskorbinowego. Von
Fellenberg (16), Krauze i Kotomska (1) orazwielu innych
bad;łczy przyjęłoprzy oznaczaniu witaminy C
zasadęme- tody
Emmerie i van Eekelena. Roe i in. (15) zastosowali jąw metodzie
• - biorąc pod uwagę aspekt żywieniowy autorzy zaproponowali (30. 37) przy-
jęcie jedynie dla kwasu askorbinowego synonimu witamina C, nie obejmując nim kwasu dehydroaskorbinowego.
144 Z. Bożyk, S. Krauze
Nr 2
oznaczania obok siebie kwasów: askorbinowego, dehydroaskorbinowego i gulonowego. Kwas dehydroaskorbinowy
oznaczająw postaci osazonu z
2,4-dwunitrofenylohydrazyną, zaśkwas askor binowy z
różnicywyni- ków uzyskanych przed i po utlenieniu
wyciągu.Nawet w tej metodzie nie
można było wyeliminowaćredukcji siarkowodorem, albowiem na innej drodze nie
było możliwe odróżnienieod kwasu dehydroaskorbino- wego kwasu 2,3-dwuketo-1-gulonowego, który tworzy identyczny osa- zon z
2,4-dwunitrofenylohydrazyną.Gil lam {17) oraz Scharrer i Werner (18)
stosując metodępolarograficz-
ną
do oznaczania sumy kwasów askorbinowego i dehydroaskorbinowego redukowali
wyciągisiarkowodorem w temperaturze pokojowej
.Wendland (19, 20) wprowadza do redukcji kwasu dehydroaskorbino- wego tioacetamid na miejsce
trującegoH2S (0,4-0,5 g na jedno ozna- czenie)
.Pijanowski (14)
odwrócił postępowanie przyjęteprzez Emmerie i van Eekelena (9). Redukuje on najpierw badany
wyciągsiarkowodorem, który powstaje w nim po dodaniu mianowanego roztworu siarczku sodu,
usuwając
go
następnie ilościowoz
wyciąguprzez
strącenieHgS za po-
mocą również
mianowanego HgCb.
Zasadę
metody Emmerie i van Eekelena
przyjęliStewart i Sharp (21)
.Eliminują
oni
wpływreduktonów na wynik oznaczenia kwasu askorbi- nowego
prowadząc biologiczną redukcjękwasu dehydroaskorbinowego
. za pomocą
wybranych kultur bakterii Escherichia coli lub Staphyloco-
cus albus. Kwas askorbinowy pierwotny
utleniająuprzednio askorbina-
zą otrzymaną
z ogórków. Askorbinaza utlenia zarówno kwas askorbi- nowy, jak i inne
związki redukujące,natomiast wymienione kultury bakterii
mają redukowaćwybiórczo jedynie kwas dehydroaskorbinowy.
Metoda
znalazłauznanie wielu badaczy (22, 23, 24, 25, 26), jednak jest
również
krytykowana (27). Stwierdzono bowiem,
żeaskorbinaza utlenia
cysteinę,
glutation, redukton, kwas reduktynowy i melanoidyny, ale nie utlenia praktycznie: kwasu galusowego, hydrochinonu, pirogalolu
,pirokatecholu, p-fenylenodwuaminy, gwajakolu, tiosiarczanu sodu, cy- styny i benzydyny, co
podważałoby podkreślanąprzez cytowanych autorów
wybiórczośćmetody enzymatycznomikrobiologicznej.
Roe i in
.(15) zbadali wiele
związków redukujących,w tym SnC12 i Na2S, ale
żadenze sprawdzonych przez nich nie
okazał siętak dobry, jak siarkowodór gazowy.
Giinther {28
,29)
ustalił, że pyłcynkowy stosowany w
środowisku kwaśnymnie nadaje
siędo redukcji kwasu dehydroaskorbinowego, co
stwierdził
na
wyciągachnaturalnych.
Bożyk
(30)
wykazał, żew warunkach metody polarografi.cznej nie
można wprowadzać
silnych kwasów mineralnych (np. HCl lub H2 SO4) do roztworu,
ponieważ powodująone powstawanie substancji powierzch- niowo-aktywnych
wykazującychujemny
wpływna
postaćfali kwasu askorbinowego.
Giinther (28, 29)
zaproponował redukcję elektrolityczną. Jednakże późniejszeprace Wendlanda (33), Knoblocha (13) i
Bożyka(30) zaprze-
czyły możliwości
zastosowania katody platynowej,
ponieważkwas de-
hydroaskorbinowy nie redukuje
sięna niej w warunkach zapropono-
wanych przez Giinthera.
Nr 2 Redukcja kwasu dehydroaskorbinowego
145
Zastosowanie w badaniach polarograficznych podsiarczynu sodowego (ditionitu, hydrosulfitu) do redukcji kwasu dehydroaskorbinowego jest
niemożliwe, ponieważ
w procesie redukcji
wywiązuje sięsiarka koloidal- na, która ma niekorzystny
wpływna
postaćfali kwasu askorbinowego.
Ponadto zachodzi
koniecznośćusuwania S02 z roztworu, co nie stanowi
okoliczności ułatwiającej
w porównaniu do metody redukcji kwasu dehydroaskorbinowego siarkowodorem gazowym
(30).Bożyk (30) analizując możliwość
zastosowania innych
związkówdo redukcji kwasu dehydroaskorbinowego
wysunąłprzypusz- czenie,
żehy- droksylamina i hydrazyna nie
nadają siędo tego celu. Mroziewicz (34)
wykazała doświadczalnie, że
siarczan hydroksylaminy nie redukuje kwasu dehydroaskorbinowego w szerokim zakresie
wielkościpH od
2,2
do 7.
Również
bororowodorek sodu, jeden z
najnowocześniejszych środków redukującychnie nadaje
siędo redukcji kwasu dehydroaskorbinowego, co
wykazały szczegółowebadania
Bożyka (30) .. Jak wynika z
przegląduprzytoczonych prac nie
udało siędotychczas, mimo licznych prób przeprowadzonych przez wielu badaczy,
zastąpićsiarkowodoru dogodniejszym w pracy i lepszym
środkiem redukującym. Autorzy,
zalecającyjego stosowanie nie
mająjednakowych po-
glądów
w zakresie ustalania optymalnych warunków redukcji. Zazna- cza
sięto w
szczególnościprzy wyborze
wielkościpH roztworów redu- kowanych oraz najkorzystniejszego czasu prowadzenia redukcji.
Zagadnienie doboru najodpowiedniejszej
wielkościpH roztworów re- dukowanych jest doceniane bez
wyjątkuprzez wszystkich autorów,
stosujących
siarkowodór do redukcji kwasu dehydroaskorbinowego.
I tak np. von Fellenberg (16) stosuje
zobojętnianieroztworu przed
redukcją
za
pomocąCaCOa.
Według
Sabalitschki (35) roztwór
należyprzed
redukcją doprowadzićdo
wielkościpH od 4 do 5,
ponieważw
środowiskubardziej
kwaśnymredukcja kwasu dehydroaskorbinowego ma
przebiegaćnie
ilościowo.Franke (31)
omawiając redukcjęsiarkowodorem zwraca
uwagę, że wielkośćpH roztworu nie
może być większaod 5,
ponieważw takich warunkach kwas dehydroaskorbinowy
łatwoutlenia
siędo kwasu gulonowego.
Glick
(32)zaleca
kwaśne wyciągiprzygotowane za
pomocąkwasu metafosforowego
zobojętniaćoctanem sodu lub
węglanemsodu (w sub- stancji) do
wielkościpH od
2do 3. Dopiero tak przygotowane
wyciągiwysyca siarkowodorem gazowym.
Roe i in. (15) redukowali kwas dehydroaskorbinowy w szerokim za- kresie
wielkościpH od 0,4 do 7,0
.Ustalili,
żeoptymalne warunki re- dukcji uzyskuje
sięw zakresie
wielkościpH od 1,2 do 4,7.
Stwierdzająoni,
że większośćbadaczy przyjmuje pH 3,5 jako najbardziej optymal-
ną wielkość
pH redukcji.
Wedługtych autorów, w roztworach o wiel-
kościach
pH mniejszych od 1,2
szybkośćredukcji bardzo szybko zwal- nia
się.Przypuszcza
się, żejest to spowodowane zmniejszeniem
stężeniasiarkowodoru oraz
przekształcaniem siękwasu dehydroaskorbinowego do kwasu gulonowego w warunkach
dużego stężeniajonów wodorowych.
Pijanowski (14) natomiast podaje,
żeredukcja
może byćprzeprowa- dzana w szerokim zakresie
wielkościpH od 2 do 6, a w pewnych przy-
Roczniki PZH - 5
146
Z. Bożyk, S. KrauzeNr 2
padkach - nawet od 1 do 7, przy czym najkorzystniej ma
przebiegaćw roztworach o
wielkościachpH od 2 do 4.
Z
przytoczonych
poglądów wynikajądwa
rozbieżnestanowiska. Jedni
skłaniają się
do twierdzenia,
żeredukcja nie przebiega
ilościowow sil- nie
kwaśnym środowiskuo
wielkościach rzędupH 1,2-2,
zalecającsto- sowanie
wyższych wielkościpH redukowanych roztworów, natomiast inni
utrzymują, żeredukcja w takich warunkach
równieżprzebiega
ilościowo. ·
Poza
rozbieżnością poglądówna
wielkośćpH roztworów redukowa- nych, nie ma
również zgodności codo czasu prowadzenia redukcji.
Emmerie i van Eekelen (9), a za nimi Fellenberg (16) oraz Krauze i Kotomska (1) prowadzą redukcję
w temperaturze pokojowej w
ciągukilkunastu godzin.
Scharrer i Werner (18) zalecają redukować wyciągw tych warunkach temperatury w
ciągu16 godzin, natomiast
Franke(31)
podkreślając, żeredukcja kwasu dehydroaskorbinowego w tempera- turze pokojowej przebiega powoli,
uważaza konieczne prowadzenie redukcji w
wyciągu18 godzin.
Glick (32) zaleca wysycanie wyciągu*
w
ciągu15 minut, a
następniepozostawienie go w
ciemnościw czasie 2 godz.
Zgodnie z danymi
Engelhardta i Bukina, cytujemy za Sznajdmanem(36), a ostatnio
Bogdańskiego(23), na
przejścieczynnego biologicznie kwasu dehydroaskorbinowego w form~
nieczynną(kwas 2,3-dwuketo- l-gulonowy) ma
wpływprzede wszystkim
wielkośćtemperatury i pH roztworu. Niska temperatura i silnie
kwaśnyodczyn
środowiskaza-
pobiegają przekształcaniu
kwasu dehydroaskorbinowego w
formęnie-
aktywną
pod
względembiologicznym.
Powyższe
czynniki
mają więcidentyczny
wpływna
stabilnośćkwa~
sów askorbinowego i dehydroaskorbinowego.
Koniecznośćwykonania
badań
w
przyjętymprzez nas zakresie
wynikła stąd, żemetodyka do-
świadczeń przyjęta
przez wielu badaczy
różniła się,a
więc należałoprzy-
puszczać, że
wyniki
badańuzyskane przez nich
mogąnie
byćporówny- walne. W
związkuz tym,
żeprace wielu autorów
zm:erzającedo
zastąpienia siarkowodoru wygodniejszym
związkiem redukującymnie
dały,jak dotychczas, zamierzonych rezultatów,
asiarkowodór jest w dalszym
ciągu dominującym środkiem redukującym
przy oznaczaniu kwasu de- hydroaskorbinowego,
postanowiliśmy ustalićoptymalne warunki redukcji za
pomocątego
związku.Opracowanie optymalnych warunków redukcji kwasu dehydroaskorbinowego za
pomocąsiarkowodoru gazowego jest
ważne
i z tego powodu,
ponieważze
względuna
niedoskonałośćobecnie stosowanych metod oznaczania witaminy C, trudno jest
rozstrzygnąć,czy kwas dehydroaskorbinowy
występujew warzywach i owocach.
Krauze i Bożyk
(30, 37) na podstawie
badańpolarograficznych
wysunęli hipotezę, żekwas dehydroaskorbinowy nie
występujew warzywach i owocach, jednak autorzy
podkreślają koniecznośćpotwierdzenia ich wniosków przez innych badaczy i za
pom:::>cąinnych metod.
Ustalenie optymalnych warunków redukcji kwasu dehydroaskorbino- weg:::>
może więc mieć dużeznaczen:e teoretyczne,
ponieważpowinno
się przyczynić
do ostatecznego
wyjaśnienia,czy kwas dehydroaskorbi- nowy
występujew warzywach i owocach.
• - Q wielkości pH doprowadzonej do 2-3.
Nr 2 Redukcja kwasu dehydroaskorbinowego 2. CZĘśC DOŚWIADCZALNA
2.1.
Aparat ur a pomiar o w o - kontr o 1 n a warunki analizy
147
ogólne
Oznaczenia polarograficzne wykonano na polarografie Radiometr typ
PO 3 k, w naczyńkuKalouseka z
elektrodą siarczanową.Pomiary
wielkościpH wykonano na pH-metrze RFT typ 158 z nisko-
oporową elektrodą
Schotta.
Stosowaliśmy elektrodę kroplową o następującej
charakterystyce:
m = 2,7 mg sek.-
1;t = 3,05 sek.;
wielkośćt oznaczono w roztworze podstawowym (5 ml buforu octanowego o pH 4, 7 + 5
ml 50/o-owegoroztworu kwasu metafosforowego) przy 8 zwoju drutu
bębnapotencjo-
metrycznego i h = 40 cm. ·
Krzywe kwasu askorbinowego rejestrowano w
środowiskubeztleno- wym. Tlen
usuwaliśmyz roztworów za
pomocąazotu z butli. Oczyszcza-
liśmy
go
przepuszczając prżez płuczkiz alkalicznym roztworem piroga- lolu i roztworem nadmanganianu potasowego.
Kroplową elektrodę rtęciową polaryzowaliśmy
katodowo-anodowo.
stosując czułość
1 : 5.
Bufor octanowy o pH 4,7
przygotowaliśmyprzez zmieszanie 500 ml 2M roztworu octanu sodowego i 500 ml 2M roztworu kwasu octowego.
2.2. Us t a
1e n i e s z y b ko
śc i r e d u kc j i kw a s u d e h y d r o- a s k o r b
in o w e g o w z a 1 e
żn o
śc i o d w
ie 1 k o
śc
ipH
i
czasu
Badania
szybkościredukcji kwasu dehydroaskorbinowego w
zależności
od
wielkościpH i czasu
przeprowadził Bożyk(30)
ograniczającje do
wielkości
pH 1,9; 4,65; 6,15.
Mroziewicz (34) wykonałabadania
uzupełniające,
które przedstawiamy
łącznie poniżej.Roztwory kwasu dehydroaskorbinowego przygotowywano w 5
6/o-owym HPOa.
Żądane wielkościpH roztworów redukowanych uzyskiwano za
pomocą
dodawania odpowiednich
ilościbuforów octanowego i fosfora- nowego. Redukcje przeprowadzano w roztworach o
wielkościachpH 1,8; 3,1; 5,0; 6,1
i6,7.
Każdyroztwór redukowano kolejno w
ciągu5; 7½; 10; 15; 20 i 30 minut. Jedynie roztwór o
wielkościachpH 1,8
i3,1 redukowano w
ciągu10, 15, 20, 30 i 60 min.
Siarkowodór usuwano z roztworów za
pomocąsilnego strumienia dwu- tlenku
węglaz butli, w
ciągu15 minut.
Stężenia
kwasu askorbinowego w badanych roztworach ustalano me-
todą
dodawan
ia roztworu wzorcowego.W celu uzyskania porównywalnych wyników,
wielkościodzysków kwasu askorbinowego obliczano w O/o w stosunku do
ilościuzyskanego kwasu askorbinowego przy pH 6,7,
którą przyjęliśmyza 100°/o. Otrzy- mane wyniki
badań zestawiliśmyna ryc
. 1.2.3. B a d a n i a s t a b i 1 n o
śc i kw a s
ów a s kor b i n o w e go
i dehydroaskorbinowego w roztworach wodnych
Ze
względuna sprzeczne dane
dotyczące stabilnościkwasów askorbi-
nowego i dehydroaskorbinowego w roztworach,
postanowiliśmyzagad-
nienie
wyjaśnić.Kwasy askorbinowy
idehydroaskorbinowy przeche>-
.1."J:U
{00
odzysk
kwasu.
askoTb~
nowego
SO
20
w
~o
L.. ouzyK, :::, . .i<...rauze
20
30pH
6.7
pH 6.i pH
5.0
pH 3,8pH 3,i.
pH t,I
czas redukcji.
60m10.
Ryc. l. Przebieg redukcji kwasu dehydroaskorbinowego w roztworach wodnych w zależności od wielkości pH
i czasu.
Nr 2
wywano w roztworach buforów w
ciągu 112, 1, 2 i 6 godzin. Po
upływie określonegoczasu oznaczano kwas dehydroaskorbinowy
metodąPija- nowskiego (14). Wyniki
oznaczeń obliczonow
0/o w stosunku do ml
ilości
barwnika
zużytegodo miareczkowania roztworu odniesienia
(Omin.).
Kwas askorbinowy oznaczano miareczkowaniem
bezpośrednimbez wykonywania uprzedniej redukcji. Wyniki
oznaczeń obliczonow O/o w stosunku do liczby ml barwnika
użytegodo miareczkowania
roztwo-rów odniesienia kwasów askorbinowego i dehydroaskorbinowego
(Omin.).
Uzyskane wyniki przedstawiono na
ryc.2.
3. OMÓWIENIE WYNIKÓW
Z
przedstawionychna
ryc.1 krzywych
obrazującychw poszczegól- nych roztworach
o określonych wielkościachpH
przebiegredukcji kwasu dehydroaskorbinowego,
można wyciągnąć wniosek, że szybkośćredukcji kwasu dehydroaskorbinowego, redukowanego siarkowodorem gazowym,
zależy od wielkościpH roztworu. Im
wielkośćpH
wyższa,tym
szybkość
redukcji
większa.Jest ona
określonakierunkami stycznych odcinków krzywych ryc. 2 wyznaczonych
pomiędzypunktem zerowym
układu
osi
współrzędnychoraz np. punktami uzyskanymi po 5 min. re- dukcji. Przy
wielkościpH 6,7
redukcję można uznaćza
zakończoną jużpo 10-15 min.
Obniżenie wielkościpH redukowanych roztworów odbija
się
niekorzystnie na
wielkościodzysków kwasu askorbinowego. To jest
Nr 2
Redukcja kwasu dehydroaskorbinowego100·~~:t:::::::::::-r---.t.
pH 2.tk11as aslcor-
o:,~
SO
30
20
iO....
'
.... --O_'e._
' 'a.
' ....
- - k1,1a.s askorbi.now~
- -- kwas deh~droa..skorbi.now~
2 3
pYi,6 pH4,8 pHt,O
- - -e
pH S.O- "0 pHł,u
6 gad-?.
Ryc. 2. Rozkład kwasów askorbinowego i dehydroasko1-- binowego w roztworach wodnych w zależności od wiel-
kości pH i czasu.
14!:l
między innymi
powód, dla którego mamy
zastrzeżeniado metody Róe
iin. (15), którzy
redukująkwas dehydroaskorbinowy przy niskich wiel-
kościach
pH.
Z przedstawionych wyników
badań można wyciągnąćwniosek,
żere-
dukcję
za
pomocąsiarkowodoru gazowego
należy wykonywpćw roztwo- rach, których
wielkośćpH
zostaładoprowadzona do 6, 7.
Należy jąpro-
wadzić
w
ciągu15 min. Wniosek ten wydaje
się obowiązywaćnie tylko w metodzie polarograficznej, ale
równieżw metodach miareczkowych
.Na podstawie przeprowadzonych przez nas
badańopisanych w niniej- szej pracy, jak
równieżw pracach poprzednich (30, 37) dochodzimy do wniosku,
że równieżw metodach miareczkowych, w których
stosuje się2,6-dwuchlorofenoloindofenol,
należy stosowaćprzy redukcji gazowym siarkowodorem podane
wyżejwarunki pH i czasu.
W świetle
omówionych wniosków wydaje
się, żewyniki
badań Roei in. (15)
majązastosowanie
wyłączniedo metody oznaczania kwasu de- liydroaskorbinowego za
pomocą2,4-dwunitrofenylohydrazyny.
Wyciągnięty
przez tych autorów wniosek,
że duże stężeniejonów wodorowych
(<
pH 1,2) przyspiesza
przekształceniekwasu dehydroaskorbinowego
w
kwas 2,3-dwuketo-1-gulonowy, powinien
być zawężonyi prawdopo- dobnie odnosi
siędo
szybkości sprzęgania2,4-dwunitrofenylohydrazyny zarówno z jednym, jak
iz drugim
związkiem,a
być może przekształca-,
nia
siękwasów dehydroaskorbinowego w
środowisku,które badali autorzy.
Można przyjąć, że2,4-dwunitrofenylohydrazyna
spełnia rolękatalizatora
przyspieszającegoutlenianie kwasu dehydroaskorbinowego,
jeżeli przyjąć hipotezę Penneya i Zilvy (38), potwierdzoną
przez Roe i in. (15),
że2,4-dwunitrofenylohydrazyna
łączy siętylko z kwasem 2,3-dwuketo-1-gulonowym, natomiast nie
łączy sięz kwasem dehydro-
askorbinowym.Chcąc wyjaśnić
uzyskane przez nas wyniki, które
sąsprzeczne z ba-
daniami Roe i in. można przyjąć hipotezę, żeuzyskane przez tych
150
7.:. Bożyk, S. KrauzeNr 2
autorów wyniki
świadcząo
szybkości łączenia siękwasu dehydroaskor- binowego z
2,4-dwunitrofenylohydrazynąw
określonychwarunkach pH
1a nie jego
przekształceniado kwasu 2,3-dwuketo-1-gulonowego. Dla- tego
teżwydaje
się, żewnioski wymienionych autorów nie
zostałydo- statecznie udowodnione.
Ponieważ
zasada metody Roe i in. oznaczania obok siebie kwasów askorbinowego, dehydroaskorbinowego i gulonowego opiera
sięna re- dukcji siarkowodorem gazowym, wyniki naszych
badań upoważniajądo
zgłoszenia zastrzeżeń dokładnegooznaczenia obok siebie kwasów askorbinowego i dehydroaskorbinowego za jej
pomocą.Nasz
poglądtraktujemy jako
wstępny.Do jego potwierdzenia i
pełnegozakwestio- nowania metody Roe i in.
należałoby wykonaćbadania specjalne. Jest
interesujące, że również Szoke
* kwestionuje
metodęRoe i in., która
została uznana przez większość autorów, szczególnie amerykańskich, za
najbardziej
specyficzną wśródmetod
oznaczania witaminy C. Autorkawykazała, że
w metodzie Roe i in. nie eliminuje
się wpływusubstancji
przeszkadzających,
które jak wynika z
dostępnegostreszczenia pracy,
podwyższają
wyniki o 10 do 200/o.
Na
podstawie uzyskanych przez nas wyników, przedstawionych w ni-niejszej pracy, powtórnie potwierdzamy uprzednio sprecyzowany przez nas
pogląd(30, 37),
żejedynie za
pomocąmetody polarograficznej
można
oznaczać dokładnieobok siebie kwasy askorbinowy i dehydroaskor- binowy.
W
przeciwieństwiedo wyników eksperymentalnych wielu badaczy dochodzimy do wniosku na podstawie przeprowadzonych przez nas ba-
dań, że
redukcja kwasu dehydroaskorbinowego w roztworach o wiel-
kościach
pH
rzędu2,0 przebiega bardzo powoli i nie
ilościowo.Ten wniosek nasuwa przypuszczenie,
żewarunki redukcji kwasu dehydroaskorbinowego w metodzie Pijanowskiego (14) powinny
byćdodatkowo sprawdzone. Zaproponowane przez tego autora warunki bu-
dzą zastrzeżenia
w
świetlewykonanych przez nas
badań.Wyniki
badańuzyskane przez wszystkich autorów w tych warun- kach pH powinny
byćzakwestionowane.
Niezrozumiały
dla nas i
rozbieżnystan
poglądówwielu autorów na
wielkość
pH roztworów redukowanych
powstałprawdopodobnie
stąd, żeposzczególni badacze przenosili wyniki
badańnad uzyskaniem opty- malnych warunków redukcji kwasu dehydroaskorbinowego, otrzymane
jedną metodą
do warunków metod opartych na innych zasadach lub innych analizowanych
układach.I tak np.
Scharrer i Werner (18) zalecają pr,owadzićw badaniach po- larograficznych
redukcjęw
ciągu16 godzin. Nie sprawdzili oni
tąme-
todą
wyników uzyskanych na drodze miareczkowej przez innych bada- czy. Jak
się okazałow wyniku przeprowadzonych przez nas
badań(30, 37)
przedłużanieczasu redukcji powoduje wzrost
ilościwielosiarczków w roztworze, które
wywierająujemny
wpływna
postaćfali polar, ogra- ficznej kwasu askorbinowego. Fakt
zwiększania sięw -czasie redukcji
właściwości
redukcyjnych roztworów kwasu dehydroaskorbinowego wy- sycanych siarkowodorem gazowym w stosunku do 2,6-dwuchlorofeno-
* Autorzy znają niestety tylko krótkie stresżczenie pracy, która została wygło
szona na zjeździe żywieniowców w Budapeszcie (1959 r.). Praca prawdopodobnie nie była pub1ikowana (39).
Nr 2
Redukcja kwasu dehydroaskorbinowego151
1oiil.dofenolu, a nie stwierdzenia tego wzrostu przy badaniu
tychżeroz- tworów
metodą polarograficzną świadczyz jednej strony o specyficz-
. nościtej ostatniej m
etody, z drugiej zaśujawnia po raz pierwszy w pi-
śmiennictwie światowym
prawdziwe przyczyny wzrostu
właściwościredukcyjnych roztworów wysycanych siarkowodorem w stosunku do 2,6-dwuchlorofenoloindofenolu.
Knobloch (13) omawiając
ujemne strony redukcji siarkowodorem ga- zowym zwraca
szczególną uwagęna fakt,
żew produktach naturalnych pod
wpływemsiarkowodoru otrzymuje
sięzbyt wysokie wyniki.
Wedługtego autora powodów zjawiska, mimo licznych
usiłowań,nie
udało sięostatecznie
wyjaśnić. Sądzimy, że przyjętana podstawie
badańpolaro- graficznych (30, 37) przez nas hipoteza,
żew metodach miareczkowych
powstające
pod
wpływemsiarkowodoru wielosiarczki
podwyższająwy- niki, znajdzie potwierdzenie innych autorów.
Dla
pełnościobrazu
poniżejpodajemy
poglądyniektórych autorów na stwierdz.one wady metod miareczkowych, w których stosowano siarko- wodór gaz, owy.
·wykazali oni, żezastosowanie siarkowodoru w meto- dach miareczkowych oznaczania witaminy C
może prowadzićdo
błędów. Wyniki uzyskiwane za
pomocątych metod
budzą zastrzeżenia.Przede wszystkim
podważa sięich
specyficzność.[ tak np
. Glick (32) ogólnikowo stwierdza, że pod wpływemsiarko- wodoru
ulegająredukcji nie tylko kwas dehydroaskorbinowy, ale rów-
nież
inne
związki.Siarkowodór ponadto
może się łączyćz innymi
związkami,
tworzącpochodne, których ni, e
można następnie usunąćz bada- nego roztworu za
pomocą obojętnegogazu. One to
właśnie,jak rów-
nież związki
zredukowane
reagująz indofenolem, co powoduje
zwiększanie wyników. Na tym ma
polegać mała specyficznośćmetod,
·opar- tych na zasadzie redukcji
wyciągówsiarkowodorem gazowym.
Bardziej
szczegółowebadania
wykonał Gunther (29). Badającdo-
kładność oznaczeń udowodnił
on,
że wyciągi roślinnetraktowane octa- ' nem
rtęciowym,a
następnieredukowane siarkowodorem,
wykazująpozorną, wyższą zawartość
witaminy C. Wymieniony autor
wykazałto na czystych roztworach asparaginy, alaniny, cysteiny, kwasu glutami- nowego i glutationu (które to
związki występująw mniejszej lub
większej
ilościw
każdejtkance
roślinnej),jak
równieżw ich m
ieszaninach.Podczas redukcji
mają powstawaćw tych roztworach pod
wpływemsiarkowodoru substancje
redukujące,które
przeszkadzająw miareczko- waniu kwasu askorbinowego i
podwyższająwyniki.
Na
zmiennośćwyników
oznaczeńkwasu askorbinowego ma ponadto
wpływ działanie
soli metali
ciężkich,które
powodująpowstawanie z pektyn i kwasu galakturonowego
związków mających zdolnościredu-
kujące
(40).
Z
powyższegowynika wniosek,
żemetodami miareczkowymi za po-
mocą
2,6-dwuchlorofenoloindofenolu
określa siękwas dehydroaskorbino- wy w
przybliżeniu,natomiast
metodą polarograficznąoznacza
sięten
składnik
witaminy C
dokładnie,z tym samym stopniem
dokładnościco
ikwas askorbinowy
.Należy podkreślić, że
w metodzie polarograficznej w opisanych przez nas warunkach (30, 37) produkty redukcji kwasu dehydroaskorbinowego nie
mająistotnego
wpływuna
wysokośćfali kwasu askorbinowego oraz na jej
postać.Oznacza to,
że użyciesiarkowodoru do redukcji kwasu
I
Z. Bożyk, S. Krauze
Nr 2
dehydroaskorbinowego w metodzie polarograficznego oznaczania wita- miny C jest bardziej specyficzne,
niżw metodach miareczkowych
,a ponadto
umożliwia dokładneoznaczanie obok siebie kwasów askor- binowego i dehydroaskorbinowego. Na
tę cechęmetody polarograficz- nej
zwróciliśmy już uwagępoprzednio (30, 37).
Z wykonanych przez nas
badań możnaponadto
wyciągnąćwniosek,
że
w metodach miareczkowych opartych na zasadzie Emmerie i van Eekelena
redukcję należy prowadzić równieżw
ciągu15 min.
,a nie jak dotychczas
postępowano, kilkanaście·godzin.
W
świetleopisanych w niniejszej pracy wyników
badań słuszność przyjętegoprzez nas w poprzedniej pracy (41)
założenia, że metodęPijanowskiego
należy uważaćjako
metodę standartową(odniesienia), wydaje
się byćudowodniona.
Badaniami
stabilnościkwasów askorbinowego i dehydroaskorbinowe- go (ryc. 2)
potwierdziliśmywyniki
badańBukina i Engelhardta (36) oraz
Bogdańskiegoi
Bogdańskiej(7, 23, 42).
Bogdański i Bogdańska określili stopień trwałościkwasu dehydroaskorbinowego w
zależnościod temperatury i
wielkościpH. Doszli oni do wniosku,
że duże stężeniejo- nów wodorowych stabilizuje kwas dehydroaskorbinowy, natomiast
stężenie małe
nie zabezpiecza przed utlenieniem tego
związku,którego
rozkład
przebiega zgodnie z
reakcją pierwszorzędową.Z naszych
badańwynika,
żew roztworze o
wielkościpH 7 ,O zawar-
tość
kwasu dehydroaskorbinowego
zmniejszyła sięw
ciągu30 min.
o 15n/o,
zaśpo
upływie6 godz. - o 75n/o. Natomiast w rotzworze o wiel-
kości
pH 1,6 kwas dehydroaskorbinowy
utlenił sięw
ciągu30 min.
w
ilości10/o,
zaśpo
upływie6 godzin - 15,80/o.
Wypływa stąd
wniosek,
żenawet stosunkowo
duże stężeniejonów wodorowych nie chroni kwasu dehydroaskorbinowego w
środowiskuwodnym przed utlenieniem.
Należyto
miećna uwadze przy wykorzysty- waniu roztworów kwasu dehydroaskorbinowego jako roztworów wzor- cowych.
Z ryc. 2 wynika
również, żekwas askorbinowy jest
związkiemznacz- nie trwalszym od kwasu dehydroaskorbinowego. Praktycznie
można przyjąć, żekwas askorbinowy w roztworze o
wielkościpH 2,1 nie utle- nia
sięw
ciągu6 godz. (tylko o 0,2°/o). Jak wynika z ryc. 2 zmniejszenie
stężenia
jonów wodorowych
ułatwiautlenianie kwasu askorbinowego
, wznacznie mniejszym jednak stopniu
niżw przypadku kwasu dehydro- askorbinowego.
W
przybliżeniu można przyjąć, żekwas dehydroaskorbinowy
rozkłada
sięw roztworach wodnych ok. 2,5-krotnie szybciej w porównaniu z kwasem askorbinowym.
Należy podkreślić, że
w pracy poprzedniej (30
,37)
ustaliliśmy, żekwas dehydroaskorbinowy redukuje
się ilościowopo 15 min. zarówno przy pH 6,2, jak i 4,7.
Uzyskiwanie
niższegoodzysku kwasu askorbinowego w przypadku
użycia
buforu octanowego
interpretowaliśmy(30)
obecnościąw roztwo- rze
większego stężeniasoli, które
powodują obniżanie wysokościfali.
Nasze wnioski
byłyzgodne z wynikami
badańScharrera i Werne- ra (18) którzy wykazali,
że wysokośćfali polarograficznej kwasu askor- binowego
zależyod
stężeniabuforu w roztworze. W niniejszej pracy
wyeliminowaliśmy wpływ stężenia
soli na
wysokośćfali,
ponieważ stę-, Nr 2 Redukcja kwasu dehydroaskorbinowego
153
żenie
kwasu askorbinowego w roztworze
ustalaliśmy metodądodawania roztworu wzorcowego.
A zatem zasadniczy wniosek, jaki
wyciągnęliśmypoprzednio,
żedo redukcji kwasu dehydroaskorbinowego
należy stosować'bufor fosfora- nowy, pozostaje bez zmian.
Należyjednak
podkreślić nieścisłośćinter- pretacji podanej poprzednio
,4. WNIOSKI
1. Szybkość
redukcji kwasu dehydroaskorbinowego
zależyod wiel-
kości
pH; im jest ona
wyższa,tym
szybkośćredukcji
większa.2.
Przy pH 6,7 uzyskuje
się największyodzysk kwasu askorbinowe- go; redukcja jest
zakończonapo 10-15 min.
3. Autorzy
przypuszczają, żepodane we wniosku 2. warunki redukcji powinny
byćstosowane nie tylko w metodzie polarograficznej, ale
również w
metodach miareczkowych.
4. Na podstawie uzyskanych wyników
należy pośredniozakwesti-ono-
wać dokładność
i
specyficznośćmetody Roe, Millsa, Oesterlinga i Da- mrona oznaczania obok siebie kwasów askorbinowego, dehydroaskorbi- nowego i gulonowego za
pomocą2,4-dwunitrofenylohydrazyny.
5. W
związkuz tym,
żeprzy
wielkościpH 2,0 redukcja kwasu de- hydroaskorbinowego przebiega powoli i nie
ilościowo, należyzakwestio-
nować
wyniki
badańautorów
stosujących tę wielkośćpH przy redukcji kwasu dehydroaskorbinowego;
wysuniętoprzypuszczenie,
że równieżwarunki redukcji w metodzie Pijanowskiego powinny
byćdodatkowo sprawdzone.
6. Autorzy
potwierdzająsprecyzowany
jużpoprzednio wniosek,
żejedynie za
pomocąmetody polarograficznej
można oznaczać ściśleobok siebie kwasy askorbinowy i dehydroaskorbinowy.
7. Kwas askorbinowy jest bardziej stabilny od kwasu dehydroaskor- binowego. W roztworze o
wielkościpH 7,0 i temperaturze pokojowej
zawartość
kwasu dehydroaskorbinowego
zmniejszyła sięw
ciągu30 min
.o 160/o,
zaśpo
upływie6 godz. - o
75''¼;przy
wielkościpH 1,6, po tych samych okresach przechowywania odpowiednio o 10/o i 15,8°/o. Kwas askorbinowy w roztworze o
wielkościpH 2 nie utlenia
siępraktycznie
w ciągu6 godz.,
zaśprzy
wielkościpH 7,0 w
ilościok. 30°/o.
·W przybliżeniu można · przyjąć, że
kwas dehydroaskorbinowy
rozkłada
sięw roztworach wodnych
około2,5-krotnie szybciej w porównaniu
zkwasem askoribinowym.
3. B o )K 11 K, C, K p a y 3 e
TTPOUECC BOCCTAHOBJIEHI15l ,UEfH,UPOACKOPBHHOBOH KHCJIOTbl fA30BbIM CEPOBO,UOPOM B 3ABI1CHMOCTI1 OT pH I1 BPEMEHH
Asmpbl YJlOCTOBepllJI-H, 'łTO BOCCTa1lOBJ1em1e ;.iern11.poacKop61-tHOBOH KllCJJOTbl M,1leT ÓblCTpee B •pa-CTIBOpax o pH 6,7.
Y)Ke ITOCJJe 15 MllHYT ,n,ertt,1lpoacKop6HHOBaH KllCJJOTa 6bl,la KO.Tlll'tJeCTBeHHO BOCC"M'HO·
&netta,
154 Z. Bożyk, S. Krauze
Nr 2
6b!JIO cópall.(eHO 'BHH\13·HHe Ha HCCOrJJaCHbie pe3yJibTaTbl aBTOpOB C 3ilKJl!OlJCHlHIM-11 rqJc,11,11o>KeHHbtMH Roe, Mills'om, Oesterling'om H Damron'om, K0Top1,1e pemt-1JIH 'ITO
Il npo,10.TI)K{'f!Elll 15 MHHYT B'XCT,HIOB.10HHE' rrpoÓCl',lCT KO.U!lJeCTDCHHO npa pH OT 1,2 --
.UO 4,7.
0.n;HOB,PCMCHHO aBTOpbl ::ITOIO rpy/l.a co~rneBalOTCH, OC-IIODhl'Bil5lCb Ba TTOJIY4CJnlb!X pe3yJ1bTaTaX, O BOJMO)KHOCTH T04:H0f0 onpe,QCJICH!15l HaXO/l.'l!l.\HXCST COBME'CT'IIO acKopGH
lf(l'nOii ,H 11,enr_r1poac>mp6HHOBOft Kl-!CJIOT MeTO/l.OM Roe H /l.PYrHX.
KocBCHHO Cll.(C pa3 AOl(333HO, lfTO T0,1bKO lf!OJJaporpacjJH4CCJm~1 M<'TO/\OM MO)K!IO onpc·
11,eJIHTb cyMMY aCKOpÓ!-!:H030H. Il /lCf!IJl.!J03CKOpÓHHOBOii KHCJIOT B CUC)KHX OBOLl.l3X Il cj>pyK-
T;J.'( ·11 11'1'0 3TOT Meron: cne1unj>ll'TeH H TI03Bo,n5ieT T04HO onpen:e,TTHTb COBMPCTHO OCKOpÓ<i-
HO!lYIO tt /l.Cf,i!)l!pca•CKOp6HH<YBYIO KHCJIOTbl.
KpoMe Toro ICOHCTaTH'JJOB3HO, 4TO .nern,llpO,ICKOpÓHHOlla5l K:ICJIOTa paJ.1iaraerc11 2,5-KpaT t•o CKOpt't' lłe)K('jf)-1 i1CKnpóH.HOB351 KJ-ICJIOT2.
Z. B oż y k, S. K r a u ze
THE COURSE OF REDUCTION OF DEHYDRO-ASCORBIC ACID BY MEANS OF GASEOUS
ms
DEPENDING UPON pH RANGE AND TIMESummary
The authors established that reduction of dehydro-ascorbic acid takes place the quickest in solutions of pH 6.7. After 15 minutes dehydro-ascorbic acid is quantitatively reduced, Attention is called to the disagreement of the results obtained with conclusions of the investigations presented by Roe, Mills, Oesterling and Damron who have ascertained that during 15 minutes reduction takes place quantitatively with pH from 1.2 to 4.7. At the same time ethe authors on the basis of the results obtained doubt the possibility of accurate estimation of ascor- bic acid and dehydro-ascorbic acid alongside by means of Roe method and others.
It was proved once again directly that only polarographic method of estimation of the sum of ascorbic and dehydro-ascorbic acids in fresh vegetables and rruits is specific and makes possible accurate estimation of ascorbic acid and
·dehydro-ascorbic acid together.
Moreover it was found that dehydro-ascorbic acid decomposes about 2,5 times fJUh::ker than ascorbic acid.
PIŚMIENNICTWO
1. Krauze S.. Kotomska Z.: Medycyna doświadczalna i mikrobiologia, 1, 513, 1949. - 2. Marchlewski L., Skarżyński B.: Chemia fizjologiczna, t. Il, Gebethner i Wolff, Kraków 1959. - 3. Mills M. B., Damron C. M,, Roe J, H.: Ana!. Chem., 21, 707, 1949. - 4. Penney J. H., Zilva S. S.: Biochem. J. 37, 403, 1943. - 5. Roe J. H., Barnum G. L.: J. Nutrition, 11, 359, 1936. - 6. Witaminy, praca zbiorowa pod re- dakcją A. Dmochowskiego, W. Polaczkowej i B, Skarżyńskiego, Lódź 1949.
7. Bogdański K, A.: Roczniki Technologii i Chemii Żywności, 1, 55, 1957.
8. Szczygieł A.: Podstawy fizjologii żywienia, PZWL, Warszawa 1956. - 9. Emme- 1'le A., van Eekelen M.: Biochem. J., 28, 1153, 1934, - 10. Emmerie A., van
Eekelen M,: Biochem. J., 30, 25, 1936.
· 11. Emmerie A., van Eekelen M.: Zeitschrift Vitaminforschung, 6, 150, 1937, 12. Emmerie A., van Eekelen M,: Zeitschrift. Vitaminforschung, 7, 254, 1938.
Nr 2 RL•dukcja kwasu dehydroaskorbinowego
155
1:l. Knobloch H.: Die Pharmazie, 3, 70, 1948. - 14. Pijanowski E.: Bull. Acad„
Polon. Sci., Cl Il 1. 73, 1953; Przemysł Rolny i Spożywczy, 8, 410, 1954. - 15. Roe J. H., Mills M. B., Oesterling M. J., Damron C. M.: J. Biol. Chem., 174, 201, 1948. - 16. von Fellenberg T.: Mitt., 32, 135, 1941. - 17. Gillam W. S.: Ind.
Eng. Chem., A. E. 17, 217, 1945. - 18. Scharrer K., Werner W.: Z. Pflanzener- niihrung, Dungung, Bodenkunde 77, 97, 1957. - 19. Wendland G.: Pharmazie„ 2, 261, 1947. - 20. Wendland G.: Arch. Pharmazie, 286/58, 158, 1953.
21. Stewart A. P., Sharp P. F.: Ind. Eng. Chem., 17, 373, 1945. - 22. Bogdań
ski K. A.. Bogdańska H. W.: Zeszyty Naukowe Politechniki Gdańskiej, Chemia, I, 5:ł, 1954. 2:t Bogdański K. A.: Roczniki Technologii i Chemii żywności
1, 55, 1958. - 24. Bogdańska H., Desperak B., Szczyglowa M.: Roczniki PZH, 4, 32, 1953. - 25. Bogdańska H., Desperak-Secomska B., Szczyglowa M.: Roczniki PZH,
5, :ł27, 1954. - 26. Bogdański K. A.: Roczniki PZH, 8, 1, 1957. - 27. Gstirner F.:
Chemisch - physikalische Vitaminbestimumngsmethoden, Enke-Verlag, Stuttgart 1951. - 28. Giinther E.: Biochem. Zeitschr., 314, 276, 1943. - 29. Giinther E.: Vita- mine u. Hormone, 5. 55, 1944. - 30. Bożyk Z.: Studia nad polarograficznym ozna- czeniem witaminy C w świeżych· warzywach i owocach - praca kandydacka, wy- konana w Akademii Medycznej w Warszawie 1958.
31. Paech K., Tracey M. V.: Moderne Methoden der Pflanzenanalyse Springer- Verlag, Berlin-Gottingen-Heidelberg 1956. - 32. Glick D.: Methods of Biochemical Analysis, Interscience Publishers New York, London 1957. - 33. Wendland W.:
Pharmazie, 2, 261. 1947. - :H. Mroziewicz Z.: Badania nad redukcją kwasu de- hydroaskorbinowego w metodzie polarograficznego oznaczania witaminy C w wa- rzywach i owocach - praca magisterska wykonana w Zakładzie Badania środków Spoż. AM w Warszawie 1959. - 35. Sabalitschka T.: Vitamine u. Hormone, 4, 376, 194;3. - 36. Schnajdman L. O.: Produkcja witamin z surowców roślinnych i zwie-
rzęcych, PWT, Warszawa 1954. - 37. Krauze S., Bożyk Z.: Mitt., 50, 228, 1959. - :33_ Penney J. H., Zilva S. S.: Biochem. J., 37, 403, 1943. - 39. Szoke K.: Mody- fikation der Vitamin-C- Bestimmungsmethode nach Roe und ihre papierchromato- garaphische Kontrolle - referat wygłoszony na Kongresie Żywieniowców w Bu- dapeszcie 1959. - 40. Sabalitschka T., Kleffner U.: Pharm. Zentralhalle, 87, 259, 1948.
41. Krauze S., Bożyk Z., Ociepka W.: Badania metody Pijanowskiego. I. Porów- nanie niektórych metod miareczkowych oznaczania sumy kwasów askorbinowego i dehydroaskorbinowego w wybranych surowcach roślinnych - zakwalifikowane do druku w Rocznikach Technologii i Chemii żywności. - 42. Bogdański K. A., Bogdaiiska H.: Roczniki Nauk Rolniczych, seria A, 3, 367, 1957.