Определение α-моногидрата в лактозе

методом ДСК
Гарри Г. Бриттэн, к.н.
Центр фармацевтической физики, 10 Charles Road, Milford, NJ 08848
и
*Роджер Л. Блейн, к.н.
TA Instruments, 109 Lukens Drive, New Castle DE 19720

* автор, ведущий переписку

АННОТАЦИЯ

α-аномер лактозы – это гигроскопичное вещество с 5% моногидрата в равновесном влажном состоянии. β-аномер является безводным. Дегидратация α-лактозы происходит при температуре около 145°С с поглощением 150 Дж/г. Эта энергия дегидратации, измеряемая дифференциальной сканирующей калориметрией, используется для количественного определения α-аномера в смеси в α- и β-лактозы.

ВВЕДЕНИЕ

Лактоза часто используется в качестве вспомогательного вещества в рецептурах лекарственных препаратов в виде капсул и таблетировании форме и как носитель в устройствах для ингаляции сухим порошком. Она также имеет множество применений в качестве ингредиента в молочных пищевых продуктах. α-моногидрат, как правило, используется в рецептурах с влажным гранулированием, в то время как β-безводная фаза используется в качестве ингредиента при прессовании.

Наиболее часто встречаемой формой лактозы является α-аномер, который получают в виде моногидратной фазы (1). Безводная форма α-аномера, как известно, является очень гигроскопичной и ее сложно получить, а также она сложна в обращении. β-аномер лактозы получают в виде ангидридной фазы, которая, вероятно, имеет тенденцию образовывать любые гидратные фазы. Теоретическое содержание воды в α-моногидратной фазе составляет 0,5% по массе. Термические свойства этих веществ обсуждаются Бритейном и соавторами (2).

ЭКСПЕРИМЕНТ

Образцы моногидрата α-лактозы (Foremost 310 grade) и безводной β-лактозы (Quest DT grade) использовались в исходном состоянии. Термические профили этих вещества измерялись методом дифференциальной сканирующей калориметрией с использованием образца 2-4 мг в закрытых алюминиевых тиглях и со скоростью нагревания 10°С/мин.


Рисунок 1 – Термическая кривая моногидрата α-лактозы

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Результирующая термическая кривая ДСК моногидрата α-лактозы показана на рисунке 1. Термическая кривая характеризуется сильной эндотермическим эффектом дегидратации с начальной температурой 142,2°С, температурой максимума 144,5°С и энтальпией дегидратации, соответствующей 149,7 Дж/г. За этим следует эндотерма разложения лактозы около 220°С.

Рисунок 2 – Термическая кривая β-лактозы

Профиль ДСК β-лактозы показан на рисунке 2. Теоретически термальная кривая должна состоять только из эндотермы разложения около 236°С, но образец очевидно содержит небольшое количество фазы α-моногидрата, поскольку имеется остаточный эндотермический пик около 128°С.

На основании измеренной энтальпии дегидратации 18,9 Дж/г можно сделать вывод, что β-лактоза содержит некоторое количество фазы α-моногидрата на уровне 12,6%.

Были приготовлены по пять образцов с концентрациями примерно 90 и 10% моногидрата α-лактозы с использованием безводной β-лактозы как разбавителя, для которых были получены термические кривые ДСК. Значение концентрации α-лактозы в этих смесях был скорректирован с учетом содержания α-аномера в β-лактозе. «Обнаруженный» уровень определенной α-лактозы моногидрата сравнили с уровнем в приготовленных смесях и показан графически на рисунке 3. Методом наименьших квадратов установлено, что корреляционный коэффициент прямой составляет 1,0052, со свободным коэффициентом –0,023 и значением r2 0,9999, что является превосходной линейной зависимостью, приемлемой для количественного анализа.

Рисунок 3 – Сравнительные результаты

ВЫВОД

Учитывая, что две формы лактозы не превращаются друг в друга во время получения термической кривой дифференциальной сканирующей калориметрии и определены значения переходных энтальпий для стандартных веществ, дифференциальная сканирующая калориметрия может использоваться для количественной оценки моногидрата α-лактозы в смесях с безводной β-лактозой.

ЛИТЕРАТУРА

1.                  T. A. Nickerson, “Lactose”, Chapter 6 in Fundamentals of Dairy Chemistry, 2nd Ed., B. H Webb, A.H. Johnson, and J. A. Alford, (Eds.), AVI Publishing Co., Westport, CT, 1974, pp. 273-324.

2.                  H. G. Brittain, S. J. Bogdanowich, D. E. Bugay, J. DeVincentis, G. Lewen, and A. W. Newman, Pharm. Res., 1991, 8, pp. 963-973.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

разложение, дифференциальная сканирующая калориметрия, пища и пищевые продукты, лекарственные препараты