Green analytical method for determination of iron and ascorbic acid using crude extracts from betel nut (Areca catechu Linn.) as a natural reagent

Abstract

In this work, an alternative less-harmful reagent from crude extracts of betel nut (Areca catechu Linn.) was proposed for determination of iron(III) and ascorbic acid by sequential injection spectrophotometric method. This method for iron(III) analysis is based on the reaction of iron(III) and betel nut extracted reagent in acetate buffer at pH 5.5 to provide an iron(III)- betel nut complex, which showed a maximum absorption at 565 nm. Determination of ascorbic acid is based on the reduction reaction of iron(III) to iron(II) by ascorbic acid resulting to decrease of absorbance of iron(III)-betel nut complex. Chemical and physical parameters such as pH, buffer concentration, volume of reagents, sample volume, mixing coil length and flow rate were investigated and optimized. Under the optimum conditions, a linear calibration graph in the range of 0.2–10.0 mg L-1 iron (III) was obtained with a correlation coefficient (r2) of 0.9995. Limit of detection (LOD) and limit of quantification (LOQ) were 0.06 and 0.20 mg L−1, respectively. The relative standard deviation (%RSD) of the method was less than 5.0% (n = 10, 6 days). The percentage recovery was found in the range of 81.20-103.75% for determination of iron(III). The linear calibration over the range of 4-50 mg L-1 ascorbic acid was obtained with a correlation coefficient (r2) of 0.9981. Limit of detection (LOD) and limit of quantification (LOQ) were 1.20 and 4.00 mg L−1, respectively. The relative standard deviation of less than 5.0 % (n=10, 5 day) and percentage label amount of 95.91-100.01 % for determination of ascorbic acid. The proposed method was successfully applied for determination of iron content in rice, vegetable and water samples with sampling rate of 40 h-1. The results agreed well with those obtained from FAAS technique at the 95% confidence level. Moreover, this developed method was utilized to determine ascorbic acid content in pharmaceutical samples with sampling rate of 17 h-1. The results agreed well with those obtained for titration method at the 95% confidence level.

ในงานวิจัยนี้ได้นำเสนอรีเอเจนต์ทางเลือกที่มีความเป็นพิษน้อยจากสารสกัดหยาบของหมาก สำหรับวิเคราะห์หาปริมาณเหล็ก และกรดแอสคอร์บิกด้วยระบบซีเควนเซียสอินเจ๊กชันร่วมกับเทคนิคสเปกโตรโฟโตเมตรี วิธีการวิเคราะห์หาปริมาณเหล็กขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาของโลหะเหล็ก และสารสกัดหยายจากหมากในอะซิเตทบัฟเฟอร์ที่พีเอช 5.5 เพื่อให้โลหะเหล็กเกิดสารประกอบเชิงซ้อนกับสารสกัดจากหมาก ซึ่งมีค่าการดูดกลืนแสงสูงสุดที่ความยาวคลื่น 565 นาโนเมตร และการวิเคราะห์หาปริมาณกรดแอสคอร์บิกขึ้นอยู่กับปฏิกิริยารีดิวซ์ของโลหะเหล็ก(III) (โลหะเหล็ก(III) - หมาก) ซึ่งเป็นสารประกอบเชิงซ้อนของโลหะเหล็ก(II) – หมาก

พารามิเตอร์ทางเคมี และกายภาพ เช่น พีเอช ความเข้มข้นของบัฟเฟอร์ ปริมาตรของรีเอเจนต์ ปริมาตรตัวอย่าง ความยาวขดลวดผสม และอัตราการไหล ถูกตรวจสอบ และปรับให้เหมาะสม ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม กราฟมาตรฐานของเหล็กที่เป็นเส้นตรงในช่วง 0.2-10 มิลลิกรัมต่อลิตร มีค่าสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์ เท่ากับ 0.9995 ขีดจำกัดของการตรวจวัด และขีดจำกัดของการหาปริมาณ คือ 0.08 และ 0.20 มิลลิกรัมต่อลิตร ตามลำดับ ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานสัมพัทธ์ของวิธีนี้น้อยกว่า 5 เปอร์เซ็นต์ (n = 10, 6 วัน) ร้อยละการได้กลับคืนอยู่ในช่วง 81.20-103.75% สำหรับการวิเคราะห์หาปริมาณเหล็ก

ผลการศึกษาพบว่ากรดแอสคอร์บิกมีความสามารถเป็นตัวรีดิวซ์โลหะเหล็กได้ ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม วิธีนี้ได้กราฟมาตรฐานของกรดแอสคอร์บิกที่เป็นเส้นตรงในช่วง 4-50 มิลลิกรัมต่อลิตร มีค่าสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์เท่ากับ 0.9981 ขีดจำกัดของการตรวจวัดและขีดจำกัดของการหาปริมาณ คือ 3.03 และ 4.21 มิลลิกรัมต่อลิตร ตามลำดับ ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานสัมพัทธ์น้อยกว่า 5.0 เปอร์เซ็นต์ (n = 10, 5 วัน) และร้อยละของผลผลิตจริงอยู่ในช่วง 95.91-100.01% สำหรับการวิเคราะห์หาปริมาณกรดแอสคอร์บิก

วิธีการที่นำเสนอนี้ถูกนำไปใช้อย่างประสบความสำเร็จในการวิเคราะห์หาปริมาณเหล็กในตัวอย่างข้าว ผัก และน้ำ ด้วยอัตราการสุ่มตัวอย่าง 40 ชั่วโมง ผลลัพธ์ที่ได้สอดคล้องกับผลที่ได้จากวิธี FAAS ที่ระดับความเชื่อมั่น 95 เปอร์เซ็นต์ และสำหรับการวิเคราะห์หาปริมาณกรดแอสคอร์บิกในตัวอย่างยา ด้วยอัตราการสุ่มตัวอย่าง 17 ชั่วโมง ผลลัพธ์ที่ได้สอดคล้องกับวิธีการไตเตรท ที่ระดับความเชื่อมั่น 95%

ดังนั้นวิธีการที่นำเสนอคือ ง่าย มีประสิทธิภาพ และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และใช้วิเคราะห์หาปริมาณเหล็กในตัวอย่างข้าว ผัก และน้ำ และสำหรับการวิเคราะห์หาปริมาณกรดแอสคอร์บิกในตัวอย่างยา