СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦИНКА В ПИТЬЕВОЙ ВОДЕ Российский патент 2000 года по МПК G01N31/22 G01N33/18 

Изобретение относится к области химии и может быть использовано при контроле содержания вредных веществ в результате загрязнения окружающей среды (воздуха, воды, почвы, растений).

Известно, что ионы биометаллов выполняют регулирующую роль в ферментативном катализе. Влияние ионов металлов на каталитическую активность ферментов является актуальным и имеет фундаментальное значение в бионеорганической химии.

Известны методы определения органических и неорганических ингибиторов пероксидазы хрена - ионов различных металлов [1) Долманова И.Ф., Ершова Е.В. и др. //Журнал аналитической химии, 1979 г., Т.34, N 8. С. 1644. 2) Долманова И.Ф., Шеховцова Т.Н., Стародумова Н.Н. //Журнал аналитической химии. 1987 г. , Т. 17, N 9, С. 1824-1828. 3) Шеховцова Т.Н., Чернецкая C.B., Долманова И. Ф. //Журнал аналитической химии, 1993 г, Т.48, N 1, С.129-136. 4) Хавезов И, Цалев Д. Атомно-абсорбционный анализ. Ленинград: "Химия" 1983 г., С. 142. 5) А.С. СССР N 1310720, кл. G 01 Т 31/22, 1987, 2 с.].

Метод атомной абсорбции основан на поглощении слоем паров элементов монохроматического света, длина волны которого соответствует центру линии поглощения. Проба подается в пламя аналита в виде аэрозоля с последующим измерением сигнала анализируемого элемента. Этим методом можно определять более 60 элементов на уровне 10^-4% концентрации с точностью 0,1-3% относительных.

Имеющиеся литературные данные по изучению влияния ионов металлов на активность ферментов разрознены и противоречивы и в них отсутствуют результаты по определению физико-химических констант.

Недостатками всех известных методик являются их невысокая чувствительность, дороговизна, применение сложной аппаратуры.

Наиболее близким аналогом является способ определения цинка в водных средах, включающий проведение индикаторной реакции с учетом фотометрически измеряемого возрастания ее начальной скорости [А.С. СССР N 1310720, кл. G OI N 31/22, 1987, 2 с.]
Недостатком является то, что предлагаемый способ определения цинка не пригоден в качестве ферментативной реакции.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения.

Задача предлагаемого изобретения - расширение возможностей анализа объектов окружающей среды.

Технический результат - повышение чувствительности, т.е. увеличение предельной концентрации, селективности, упрощение и доступность определения следовых количеств цинка в питьевой воде.

Указанный результат достигается тем, что путем расчета параметров ферментативного процесса, нахождения начальной скорости реакции определяют роль ионов цинка в ферментативном катализе. Установлено, что ионы цинка в рассматриваемой ферментативной реакции являются неконкурентными активаторами.

Сущность предложенного изобретения в том, что определяют ионы цинка в питьевой воде, при этом используется доступный и дешевый фермент - пероксидаза, выделенная из хрена. Способ основан на измерении скорости реакции пероксидазного окисления o-дианизидина пероксидом водорода в присутствии ионов цинка. Способ отличается высокой чувствительностью и позволяет определить до 10^-14 моль/л ионов металлов.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

В кювету вносят с помощью дозатора по 0,71 мл фталатного буферного раствора (pH 5,0) и 0,02 мл 5•10^-8 моль/л раствора пероксидазы, 0,04 мл анализируемой пробы, а в последующие вводят к точно такому же объему пробы возрастающие количества стандартного раствора цинка (табл.), затем 0,03 мл раствора o-дианизидина с концентрацией 2•10^-3 моль/л и 0,2 мл 5•10^-3 моль/л пероксида водорода. В момент введения H₂O₂ включают секундомер и измеряют оптическую плотность через каждые 15 с в течение 2 мин ( λ = 460 нм, l = 1 см).

По полученным данным строят график в координатах А - τ(c) и определяют начальную скорость (v₀) по тангенсу угла наклона линейной части кривой. Содержание цинка определяют по начальной скорости при помощи предварительно построенного градуировочного графика в координатах 1/v₀-1/[Zn²⁺] (см. чертеж).

При обработке прямой методом наименьших квадратов получено, что уравнение графической зависимости обратной скорости реакции от концентрации цинка в присутствии 6 • 10^-5 моль/л о-дианизидина имеет вид: y =17,1+1,80х. Найденное содержание цинка в анализируемой пробе составило (0,67±0,05) мкг/мл, что хорошо согласуется с результатами анализа той же воды методом атомной абсорбции, полученными в лаборатории Республиканского центра Госсанэпиднадзора.

Результаты анализа питьевой воды атомно- абсорбционным методом свидетельствуют о наличии в объекте помимо цинка Fe(III), Си(II), Ni(II), Со(II), Cr(III), поэтому предварительно учтено влияние указанных ионов.

Полученные результаты показали, что ионы Co²⁺, Ni²⁺, Cr³⁺, Cu²⁺ в количествах, меньших ПДК для питьевой воды, не мешают определению. Мешающее влияние Fe³⁺ устраняли маскировкой фторид-ионами.

Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о перспективности предложенного способа для использования контроля содержания металлов в количествах, соизмеримых с ПДК в питьевой воде и других объектах окружающей среды.

Для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявлении средств и методов.

Использование: при контроле содержания вредных веществ в результате загрязнений окружающей среды (воздух, вода, почва, растения). Сущность способа состоит в том, что определяют ионы цинка в питьевой воде, при этом используется доступный и дешевый фермент -пероксидаза, выделенная из хрена. Способ основан на фотометрическом измерении скорости реакции пероксидазного окисления о-дианизидина пероксидом водорода в присутствии ионов цинка. Способ отличается высокой чувствительностью и позволяет определить до 10^-14 моль/л ионов металлов при повышении селективности, упрощении и доступности определения следовых количеств цинка в питьевой воде. 1 табл., 1 ил.

Способ определения ионов цинка в питьевой воде, включающий проведение индикаторной реакции с учетом фотометрически измеряемого возрастания ее начальной скорости, отличающийся тем, что в качестве индикаторной реакции используют ферментативный процесс окисления о-дианизидина пероксидом водорода в присутствии пероксидазы.