Способ количественного определения фенольных веществ в винах

 

1. СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФЕНОЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ В ВИН предусматривающий отбор пробы виноматериала , смешение ее с подготовленным реактивом, содержащим щелочь, и термостатирование полученной смеси, о тличающийся тем, что, с.целью повьшения точности, подготовку реактива осуществляют путем смешивания щелочи с раствором .п-бензохинона и насьпцения полученной смеси кислородом до равновесного состояния с последукнцим введением в нее пробы виноматериала , измерением количества по-: глощенного пробой виноматериала кисло рода и установлением концентрации no-t следнего, а определение количества фенольных веществ осуществляют по { графику зависимости последних от установленного значения концентрации поглощенного кислорода. ГЬ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECllVEi /AH

69) 01) 4(51) G 01 и 14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3506505/28-13 (22) 28.10.82 (46) 07.02.85. Бюл, У 5 (72) 10. Л. Жеребин, В. N. Сава, Г. Б. Филиппова и А. В. Богатский (71) Физико-химический институт

АН Украинской ССР (53) 668.5.031.1(088.8) (56) 1. Методы технологического и микробиологического контроля в виноделии. Под ред. Валуйко Г. Г. M.

"Пищевая промышленность", 1980, с. 31.

2. Сейдер А. И. О методиках определения фенольных веществ в винах.

"Виноделие и виноградарство СССР", 1972, У 6, с. 31. (54) (57) 1. СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОГО

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФЕНОЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ В ВИНАХ, предусматривающий отбор пробы виноматериала, смешение ее с подготовленным реактивом, содержащим щелочь, и термостатирование полученной смеси, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, подготовку реактива осуществляют путем смешивания щелочи с раствором,п-бензохинона и насыщения полученной смеси кислородом до равновесного состояния с последующим введением в нее пробы виноматериала, измерением количества по-: глощенного пробой виноматериала кислорода и установлением концентрации пж следнего, а определение количества фенольных веществ осуществляют по Я графику зависимости последних от установленного значения концентрации поглощенного кислорода.

1138736

2. Способ по и. l о т л и ч а — ношении 1:20-60, а при подготовке ю шийся тем, что пробу винома- реактива используют раствор и-бенэотериала смешивают с реактивом в соот- хинона концентрацией 20-500 мг/л.

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам ко-личественного определения суммы фе-. нольных веществ в винах и может быть использовано в винодельческой промьппленности.

Известен способ количественного определения фенольных веществ, предусматривающий окисление стандартным раствором перманганата калия пробы исходного вина, обработанной нитратом свинца с последующим определением содержания фенольных веществ по разнице в количествах израсходованного на каждую пробу перманганата калия 1 3.

Окисление пробы по этому способу осуществляется без предварительной ионизации фенольных веществ, что снижает их реакционную способность. В результате перманганатом калия окисляются только наиболее реакционноспособные фенольные вещества, составляющие лишь некоторую неопределенную часть от общего их количества.

Кроме того, количество перманганата калия, израсходованного на окисление, зависит не только от содержания фенольных веществ, но и от их строения. Поскольку строение фенольных веществ в винах заранее неизвестт но, то установить однозначное соот- . ветствие между количеством израсходованного перманганата калия и количеством содержащихся в вине фенольных веществ не представляется возможным.

Указанные недостатки обуславливают низкую точность количественного определения фенольных веществ в виH8X °

Кроме того, определению мешает спирт. Это требует проведения трудоемких подготовительных операций для удаления спирта из вина.

Известен также способ количественного определения фенольных веществ в винах, предусматривающий отбор пробы виноматериала, смешение ее с подготовленным реактивом, содержащим щеt лочь, и термостатирование полученной смеси (23.

Окисление пробы согласно указанному способу осуществляют в присутст:вии щелочи (карбоната натрия), что обеспечивает ионизацию фенольпых веществ, способствует повышению полно1р ты их окисления, а в результате увеличивает точность количественного определения фенольных веществ.

Однако фенольные вещества определяют по изменению оптической плотности анализируемой пробы, а для расчета по данным оптической плотности количества фенольных веществ используют калибровку по таннину. При этом результаты определения зависят не только от содержания в вине фенольных веществ, но и от качества таннина, которое изменяется как показывает опыт, в зависимости от способа и источников получения, степени окисленд ности, чистоты и времени хранения таннина.

Кроме того, таннин относится к соединениям неустановленного строения, что затрудняет его стандартиза30

На практике низкая точность определения проявляется в том, что результаты, полученные на одном и том же образце вина в различных лабораториях, не совпадают.

Кроме того, на точность результатов отрицательное влияние оказывает использование такого сильного окислителя, как реактив Фолина-Чокальтеу, который восстанавливается не только

40 под действием фенольных, но и других редуцирующих веществ например сахаров.

Существенное влияние на результаты

4g оказывает также разрушение реактива фолина-Чокальтеу под действием щелочи. При этом ошибки определения, воз3 11387 никающие из-за взаимодействия реактива со щелочью, принципиально неустранимы. Так, например, снижение щелочности среды хотя и уменьшает разрушение реактива Фолина-Чокальтеу, но создает заведомо неблагоприятные условия для окисления фенольных веществ, приводящие к потере селективности окисления. Кроме того, взаимодействие реактива со щелочью приводитtð к изменению в ходе определения рН среды, что исключает цветовую характеристику пробы, по которой производится количественная оценка .содержания фенольных веществ. 15

Указанные недостатки обуславливают низкую точность результатов определения, Цель изобретения — повышение точности определения фенольных веществ в 20 винах.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу количественного определения фенольных веществ в винах, предусматривающему отбор пробы виноматериала, смешение ее с под>отовленным реактивом, содержащим щелочь, и термостатирование полученной смеси, подготовку реактива осуществляют путем смешивания щелочи с раствором ибензохинона и насыщения полученной смеси кислородом до равновесного состояния с последующим введением в нее пробы виноматериала, измерением количества поглощенного пробой виноматериала кислорода, и установлением

35 концентрации последнего, а определение количества фенольных веществ осуществляют по графику зависимости последних от установленного значения

4О концентрации поглощенного кислорода.

При этом пробу виноматериала смешивают с реактивом в соотношении 1:

20-60, а при подготовке реактива используют раствор п-бензохинона кон45 центрации 20-500 мг/л.

Окисление анализируемой пробы в растворе и-бензохинона позволяет повысить скорость окисления фенольных веществ в результате каталитического воздействия на них и-бензохино50

H3, °

Каталитическое окисление фенольных веществ в растворе и-бензохинона обеспечивает также возможность ис- пользования в качестве окислителя кислород который является настолько слабым окислителем, что в обычных ус36 4 ловиях не оказывает действия на компоненты пробы.

Принципиальное значение проведения окисления в растворе и-бензохинона кислородом заключается в повышении селективности окисления фенольных веществ,: которое достигается увеличением скорости окисления фенольных веществ при одновременном уменьшении скорости окисления, других компонентов пробы.

Окисление пробы в растворе и-бензохинона с концентрацией 20-500 мг/л при соотношении объемов раствора п- . бенэохинона и пробы 20-60:1 обеспечивает оптимальную для определения селективность окисления фенольных веществ и одновременно дает стехиометрическое взаимодействие с ними окислителя.

При использовании концентрации и-бензохинона ниже 20 мг/л и соотношения объемов меньше 20:1 снижается каталитический эффект и-бензохинона что приводит к потере селективности окисления.

Использование концентрации и-бензохинона выше 500 мг/л и соотношения объемов больше 60:1 также нецелесооб разно, поскольку не ход окисления начинают оказывать влияние процессы конденсации фенольных веществ, в результате которых доля фенольных веществ, участвукицих в окислении, снижается.

Насыщение кислородом раствора и-бензохинона обеспечивает введение кислорода в качестве окислителя в количествах, необходимых для протекания реакции окисления в кинетической области. Использование кислорода выгодно отличается от использования окислителя в известном способе тем, что кислород не подвергается разруше нию под действием щелочи. Кроме того, введение кислорода .путем насыщения раствора позволяет легко дозировать кислород, обеспечивая необходимое постоянство его исходной концентрации °

Осуществление насьпцения раствора и-бензохинона кислородом после при-, бавления щелочи создает оптимальные условия введения окислителя за.счет образования раствора, содержащего основные компоненты, определяющие растворимость кислорода.

1138736

Введение пробы после насьп ения раствора и-бензохинона кислородом обеспечивает одновременное воздействие на фенольные вещества окислителя, щелочи и катализатора. 5

Измерение количества поглощенного кислорода позволяет осуществить прямое определение содержания в пробе. фенольных веществ беэ проведения дополнительных операций сравнения с эталоном. Это обусловлено тем, что в условиях данного способа количество грамм-эквивалентов поглощенного кислорода равно количеству грамм-эквивалентов гидроксильных групп фенольных веществ вне зависимости от изменения физико-химических характеристик пробы.

Осуществление измерения поглощенного кислорода при постоянном давлении позволяет поддерживать на протяжении всего процесса окисления постоянную и равную начальной концентра цию кислорода, что обуславливает 25 протекание окисления любой пробы в рамках реакций первого порядка.

Насыщение раствора кислородом и а измерение его поглощения при 40-80 С способствует проявлению и-бензохиноно 30 максимальной каталитической активности.

При увеличении температуры свыше

80 С повышение каталитической активности и-бенэохинона не дает выигрыша, поскольку проведение при этой тем

35 пературе насыщения не позволяет достигнуть необходимой концентрации кислорода вследствие уменьшения его растворимости. Уменьшение температуры нио

40 же 40 С также нецелесообразно вследствие падения каталитической активности п-бензохинона.

На фиг. 1 представлено схематическое изображение устройства для осу45 ществления способа; на фиг. 2 — типичная кинетическая кривая поглощения кислорода в процессе окисления пробы; на фиг. 3 — калибровочный график зависимости количества фенольных ве50 ществ от концентрации поглощенного

/ кислорода.

Устройство содержит реакционный сосуд 1 с краном 2 и барботером 3, соединительную трубу 4, газовую бюретку 5 с индикаторной жидкостью 6, тер- 55 мостат. " и магнитную мешалку 8.

Способ осуществляют следующим образом.

Сначала готовят раствор и-бензо-! 1 хинона с заданной концентрацией, для чего навеску и-бензохинона растворяют в воде.

После этого отмеряют некоторый объем полученного раствора и к нему добавляют небольшое количество щелочи, например NaOH В процессе добавления щелочи измеряют рН раствора, при достижении рН 12-13 добавление щелочи прекращают. Во избежание силь-ного защелачивания и-бензохинона шелочь удобно добавлять по каплям в виде 1-2 н,раствора.

Полученный щелочной раствор и-бензохинона вводят в реакционный сосуд .1, который помещают в термостат 7 и устанавливают 40-80 С. Включают маг нитную мешалку 8 и контролируют установление заданной температуры. При достижении заданной температуры приступают к насыщению раствора кислородом. для чего на барботер 3 подают ток кислорода. Во время насыщения кран 2. устанавливают в положение, при котором реакционный сосуд 1 соединен с атмосферой и отключен от газовой бюретки 5. Время, необходимое для проведения насыщения растьора кислородом, устанавливают экспериментально, например путем проведения гаэохроматографических измерений растворенного кислорода во времени.

Далее отбирают пробу с объемом, составляющим 1:20-60 часть объема. раствора, содержащего в реакционном сосуде 1. Пробу вводят через барботер 3 при помощи шприца. Перед введением пробы газовую бюретку 5 продувают кислородом для чего, не прекращая насыщения раствора кислородом, устанавливают кран 2 на 2 мин в .положение, обеспечивающее соединение реакционного сосуда 1 с газовой бюреткой 5.

Введение пробы осуществляют при положении крана 2, обеспечивающем соединение реакционного сосуда 1 и газовой бюретки 5 с атмосферой. После введения пробы газовую бюретку 5 устанавливают в горизонтальное положение и помещают в начале ее шкалы

0,1-0,05 мл индикаторной жидкости, при помощи шприца. В качестве индикаторной жидкости 6 используют три- декан. Затем устанавливают кран 2 в положение, обеспечивающее соединение реакционного сосуда 1 с газовой бю1138736 реткой 5 и по ее шкале начинают фиксировать изменение положения индикаторной жидкости 6 во времени. Использование горизонтально расположенной газовой бюретки 5 дает возможность перемещения индикаторной жидкости для изменения объема замкнутой системы реакционный сосуд-газовая бюретка в соответствии с количеством поглощенного кислорода. При этом ско- 10 рость вращения магнитной мешалки 8 не должна оказывать влияния на скорость продвижения индикаторной жидкости б, чтобы достичь этого проводят

/ серию опытов при различных скоростях 15 вращения мешалки 8 и устанавливают такую скорость вращения, начиная с которой начальная скорость продвижения индикаторной жидкости б перестает зависеть от скорости перемешивания. 20

По данным изменения положения индикаторной жидкости во времени строят кинетическую кривую, из которой определяют количество грамм-эквивалентов поглощенного в ходе окисления кисло- 25 рода. Типичная кинетическая кривая представлена на фиг. 2, интерпретирующей определение количества поглощенного кислорода.

I 30

Содержание в пробе фенольных ве,ществ определяют по формуле Г = Р/Ч, где F " концентрация фенольных ве- ществ в пробе, r-экв./л; P — количество поглощенного кислорода, r-экв;

V - -объем пробы, л.

Определение количества фенольных веществ может осуществляться по калибровочному графику зависимости количества фенольных веществ (Г) от концентрации поглощенного кислорода (Р/Ч), (фиг. 3), где Р— количество поглощенного кислорода, а V - -объем пробы.

Алгоритм пользования графиком.

Количество поглощенного кислорода

P = 10 мг-экв/л, объем пробы Ч = — 10 мл. Вычисляем концентрацию поглощенного кислорода Р/Ч = 1000 мг50 экв/л. и, пользуясь графиком, находим

F = 1000 мг-экв/л.

Количество поглощенного кислорода

P - =5 мг-зкв/л, объем пробы Ч = 1 кл.

Вычисляем концентрацию поглощенного кислброда Р/V = 1 мл. Вычисляем кон55 центрацию поглощенного кислорода Р/V

= 5000 мг-экв/л и, пользуясь графиком, находим F = 5000 мг-экв/л.

П р и и е р 1. Определяют количество фенольных веществ в виноматериале "Каберне", Для этого навеску 20 мг и-бензохинона растворяют в 1 л воды, отбирают 19 мл этого раствора и к нему по каплям прибавляют 1 н.раствор NaOH до получения РН вЂ” 12. Полученный щелочной раствор и-бензохинона нагревают до 40 С и затем в течение 5 мин о насьпцают кислородом. После этого вводят 1 мл пробы и при постоянном давлении измеряют количество поглощенного кислорода. При этом температуру в реакционном сосуде поддерживают постоянной.

Достижение положительного эффекта оценивают по результатам шести повторностей с использованием, в каждой из них реактивов различного качества:

ti 11 II 11 11 11

Данные представлены в таблице .

Пример 2 . Определяют количествоо фенольных веществ в виномате4

Риале Каберне " .

Для этого н аве ску 5 00 мг и - бензохинона растворяют в 2 л воды, отбир ают 50 мл этого раствора и к нему прибавляют по каплям l í . Раствор йа ОН до получения РН 1 2, Полученный щелочной раствор и-б енз охинона нагревают до 80 ОС, затем в течение 5 мин раствор насыщают кислородом . После этого вводят 1 мл пробы и при постоянном давлении измеряют поглощение кислорода . В ходе всего процесса температуру поддерживают постоянной .

Достижение положительного эффекта оценивают по результатам шести повторностей с исполь зованием в каждой из них реактивов различного качества :

11 11 1I 11 H 1Ф

Данные представлены в таблице .

Пример 3 . Определяют колич ес тво фенольных веществ в виномате риале " Каберне " .

Для этого н аве ску 2 6 0 мг и - бен зохинона растворяют 1 л воды, отбирают

3 9 мл этого раствора и к нему приб авляют по каплям 1 н . р аст вор Na OH до получения РН 1 2 . Полученный щелочной раствор и-бензохинона нагревают до 60 С, после чего раствор насьпцают кислородом в течение 5 мин. Затем вводят 1 мл пробы и при постоянном давлении измеряют поглощение кислорода. В ходе всего процесса темпера-. туру поддерживают постоянной.

Затем вводят 1 мл пробы и при постоl янном давлении измеряют поглощение ки сл арада.

Достижение положительного эффекта

5 оценивают по результатам шести повторностей с использованием в каждой из них реактивов различного качества:

I1 II tI 11 11 11

Данные представлены в таблице .

Для сравнения точности определения предлагаемого способа с известным проведено определение фенол ьных в еществ на том же виноматериале " Каберне

Определение проводят в шести пов торностях с использованием трех различных образцов таннина, предваритель но проверенных на соответствие требованиям ОСТ-18-208-74.

20 Данные представлены в таблице.

Результаты статообработки показа.ли, чта максимальная погрешность предлагаемого способа составляет 0,4Х а известного 407, т.е. в сто раз

25 больше.

Таким образом, данный способ имеет преимущество в сравнении с известным, заключающееся в повышении точности деления количества фенольных

30 веществ в винах.

Это дает вазможность объективной оценки качества винодельческой продукции. Повышение точности позволит также сопоставлять результаты, полу- . ченные в различные гады и на различных предприятиях отрасли для получе" ния статистически достоверных оценок использования технологических приемов.

9 1138736

Достижение положитепьного эффекта оценивают по результатам шести повторностей с использованием в каждой из реактивов различного качества:

II ft tt II ll u

Данные представлены в таблице .

Пример 4 . Определяют количе ство фенольных веществ в виноматериале " Каберне " .

Для этого нав е ск У ) 1 О мг и - бен з охинона растворяют в 1 л воды, отбир ают 1 0 мл этого раствора и к нему прибавляют по каплям 1 н, р аств ор 11а ОН до получения рН 1 2 . Полученный щелочной раствор нагревают до 5 О С, по сле чего раствор насыщают кислородом . в течение 5 мин . 3 атем вводят 1 мл пробы. и и ри постоянном давлении измеряют поглощение кислорода . В ходе всего процесса температуру поддерживают постоянной .

Достижение положительного эффекта оценивают по результатам шести повторно стей с использованием в каждой из них реактивов .р àsëè÷ao ãî качества :

It 11 tt 11 II tt ч, чда, хч

Данные представлены в таблице.

Пример 5. Определяют количество фенальных веществ в виноматери але "Каберне".

Для этого навеску 600 мг и-бензохинона растворяют в 1 мл воды, отбирают 69 мл этого раствора и к нему прибавляют по каплям 1 í, раствор йаОН до получения рН 12.

Полученный щелочной раствор нагревают до 60 С, после чего раствор нао сыщают кислородом в течение 5 мин.

I л I л о

СЧ б сь Ъ

° I о

<:Ь с Ъ

С Ъ

ССЪ

СО о л о

1 оЪ

° ь ьО 1 л

СЧ

С0

СО

Ю л о

4СЪ

Сь ) л

D л

01 л о л

СЪ

СЧ л

4Г л

С44 л

СГЪ

СЧ

3 О

СО

С 4 о л о

С4Ъ сьЪ о о

СЧ сьЪ

С Ъ о л

D л л

00 л

С4

1 «с/Ъ

1 3 .

CO о

° ь о

Э о

° ь

СО о л

Щ О о л о л О о л

440.

44Ъ

D о о о о

СО

Ю л

СЧ

СЧ л л

СЧ

1О

Ф/Ъ

СЧ

3 I о

Ж I

CO О л

СЧ о О

СЧ б л. СЧ

СЧ

СЗЪ о л

СЧ

СЧ

СЧ

4ГЪ

СЧ л л л

СЧ

С 4

СО

С Ъ

° ь о

С Ъ

1

1

1

СЧ л

СЧ

СЧ

СО

44Ъ л

С4

° ь

СЧ

СЧ

С14

t(Фа

И о ж

64

С3 о ж а о

М о

СЧ О л

СЧ

С 4 О л

СЧ ььь

° ь

С Ъ л л

СЧ

4ГЪ

D л

СЧ

СЧ

СЧ О л

СЧ

4СЪ

00 л

СЧ 1

L

1 а

I CJ

I Ф

3 Я «

C4I о

3»

I=3 !

1 Р4

1

1 \ ! 1

4О 1 I о««а

Ф I о

1

1

I m

I 1

Д 1-1

Ф 1

С4«1 l 1

Ф I 11«Ъ- 1

1 Р 1

1 — — -4

I c

«И

1- 4

1 I

I I

1 I

1 OC

I

1 — 4 О

1

1.1

1 1

I 1

I

1 — 1

1 1

1 I

1 I

14

I 1

1 1

1 1

I 1

I СЪ

I

1-1

3

I

3 сЧ

Й: Il

1138736 л

МЪ СЪ

° ь ° ь

СЧ СЧ.

СЧ С Ъ л « ф СЧ сЧ О

СО л л о

СЧ С"Ъ л

° ь л

СО С4Ъ со л

Ch 1О л л

ОЪ

С 4 СЧ о о

СЧ

CI4 л л о съ

С Ъ СьЪ

СЧ О

° ь ° ь

00 00

СЧ

1 СГЪ

1 Ф

I !3

1 с

11

X 13I e«

Ж М

«ХФМ

1 C4 A

Н Ф Ф

1 . X Р

«х д I 3 I Ж с «5о 4 Ж 3»

I М 3» Ж. «х 3" e Ф <

I ll а с Ф

Ф 3 а

««ХZOV

А, 4«I

° л 34 3ч

>g 33 О И ж 3 о о

g kf. 3.4 34

m3.OO моим

Ф 4«I

О 3 Е Е

34«U l4 g оооо

z о аа

I 8431 фЯ

I K М Ф 3««

63 с0 34«34 ж

Ф Н IL

Ф 3 С а о а а

О а С« О

I I 3 3

«х

I +c", 3М!«СЭ

I !

1 Ф

I М

I Ы

1 с6

I «3

1(Л

33 1«Х

0ъ 11 и

«3

° л о

«3! а l«I

И

С43 33«М о о м к о

3 1 I

1138736

Nwpner

1697 ГЯЮ 76 4бй7 ХОбР

Rut. 7

ЗНИНПИ Заказ ) 0680/34 Тираж 897 Подшюское

Филкаа ШЮ "Патент" ° r.Óàãoðîä, уа.Проекткам, 4