关于维生素C热稳定性的研究

kC dt

dC

=- 关于维生素C 热稳定性的研究

刘园园 熊倩 胡娟 董亚萍 胡丽云 前言

利用实验室恒温加速实验法探究维生素C 的热稳定性，利用分光光度法确定各阶段维生素C 的含量，在根据热动力学的方法推算维生素C 在常温下的有效期。

药品的稳定性是指药物的原料药及其在保持其物理、化学、生物学及微生物学性质的能力。稳定性研究贯穿药品研究及开发的全过程。一般始于药品的临床研究，在药品上市后还要继续跟踪研究。稳定性在药物研究方面是为药物在生产、包装、储存、运输等条件和有效期的确定提供了科学依据，是保证药品安全的一种方法。近年来无论是食品还是药品及其安全性越来越受到人们的广泛关注，其中维生素C 是人们常用的药品之一，研究其稳定性是非常必要的。 一、 实验部分

1.1实验原理及基本概念：

在研究制剂的稳定性以确定其有效期（或贮存期）时，室温留样考察法虽然结果可靠但所需时间较长（一般考察2～3年），而加速试验法（如恒温加速试验法等）可以在较短得时间内对有效期或贮存期作出初步的估计。

维生素C （V C ）的氧化降解反应已由实验证明为一级反应。一级反应的速度方程为：

（ －1）

lg 303

.2lg C t k

C +-

=A

T

R E k a lg 1

303.2lg +⋅-

=e RT

E a

A k -=dt dC 式中:

－ 表示V C 浓度减少的瞬时速度， C 表示V C 在瞬间t 的浓度。

对式（ －1）积分，以C 0表示反应开始时（t ＝0）V C 的浓度，则得：

（ －2）

式中k 为V C 得氧化降解速度常数。

由式（ －2）可知，以lgC 对t 作图呈一直线关系，其斜率为－k ∕2.303,截距为lgC O ，由斜率可求出速度常数k 。

反应速度常数k 和绝对温度T 之间的关系，可用Arrhenius 公式表示：

（ －3）

或 （ －4） 式中：

A —频率因子； Ea —活化能；

R —气体常数（1.987卡•度－1•摩尔－1）。

由式（－4）可知，以lgk 对1/T 作图呈一条直线，其斜率为－Ea ∕2.303R ，截距为lgA ，由此可求出反应活化能Ea 和斜率因子A 。将Ea 和A 再代回式（－4），可求出室温（25℃）或任何温度下得氧化降解速度常数和贮存期。

1.2实验仪器及试剂

温水浴槽、分光光度计、维生素C片剂（0.1×100）、液体石蜡、蒸馏水、500ml容量瓶、带塞锥形瓶（100ml×20）

1.3药物稳定性的测定

1.取Vc30粒研磨，用蒸馏水配制成500ml溶液，分别取20ml 于20个锥形瓶中；将20个锥形瓶分为四组，每5瓶一组。

2.将4组溶液分别置于不同温度（85、90、95和98）下的恒温

水浴中，间隔一定时间（如85℃为间隔60min，90℃为50min,95℃为45min，98℃为40min）取样，每个温度的间隔取样次数均为5次。样品取出后，立即冷却或置冰箱保存，供含量测定。

3.将样品置于分光光度计中测透光率。（波长为445nm）

二．实验结果及讨论

根据实验，我们分别得到了不同时间不同温度不同加热状态下的溶液的透光率，依据透光率我们可以知道不同加热温度时间状态下的原溶液中维生素C的关系。从表中我们可以看出，在同一温度下随着加热时间的增长，维生素C的透射率减小，及维生素C的浓度降低。在不同温度下，相同时间内随着反应温度的升高，维生素C的透射率减小，即维生素C的浓度降低。为了便于我们更能直观，简明地明了随着温度的升高反应速率的变化情况，我们以时间t为横轴，lnC/c

为纵轴，做出了反应过程的lnC/c-t图。-㏑C/C o×103

结合化学反应动力学原理和相关知识以及lnC/c-t图，我们得出了维生素C在热分解过程中的一级反应的结论。有一级反应的规律lnC/c=-kt及图示：

1.在85℃时的反应速率常数：K1=0.006175

2.在90℃时的反应速率常数：K2=0.01017

3.在95℃时的反应速率常数：K3=0.01368

4.在98℃时的反应速率常数：K4=0.01909

根据不同不同温度下的反应速率常数和温度，K3/K1=2.2154,K4/K1=1.8771,温度上升10倍时反应速率增加2-2.5倍。

由Arrhenius方程知，反应常数K与温度T的关系，lnK=-Ea/lnA,在得到反应速率常数后以1/T为横轴，lnK为纵轴作图，从图中我们可以知道lnk与1/T的线性关系，符合Arrhenius方程，将直线外延即可得到25℃时的反应速率常数K

K=0.00001515

由此，我们即可以得到维生素C分解20%左右的时间t，t=14726h=613d=1.68y

同时，我们也用同样的方法比较了维生素C在碱性环境中的稳定

性，我们发现维生素在酸性条件下要比在碱性条件下更稳定。这也与理论分析所得的维生素C的性质相符。

此外，我们认为实验中带来的实验误差不利于我们用实验数据进行我们分析药物的稳定性的时间，因此，我们在确定维生素C的有效期时应该确定出一个时间区域。

三、误差分析

由实验我们可以知道维生素C的稳定性受温度、酸碱度等条件的影响。在试验温度每上升10℃维生素C的分解速率为原来的2-2.5倍。维生素C在碱性条件及高温条件下不稳定，易分解。经过试验，我们确定维生素C在常温25℃时的有效期为t=1426h=613d=1.68y,反应速率常数为K=0.00001515。而在实验过程中，最重要的影响的实验结果的限制因素是时间长短的限制，加热时间的不够可能导致实验的不准确，影响实验最后的结论。再者，实验后实验图的制作也可能因为手绘不太精确而导致实验结果的不可靠。

四、实验心得

物理化学二课实验让我感受颇多，在这里我只简单地谈谈对我影响最大的几点。

首先，物理化学这门学科本身就涉及到很多实际应用上的很广的领域，在研究生考试的一些考试中它也被作为专业课考试科目之一。而对于物理化学的知识的掌握不仅是对于书本理论知识的熟悉，更重要的是实验动手能力。二课实验正好给我们提供了这么一个平台，我从心底感谢它给了我这么好的一个机会。