Способ определения пластификаторов в молоке методом газожидкостной хроматографии

 

Изобретение относится к области анализа качества молока и молочных продуктов, а именно к определению содержания пластификаторов в молоке методом газожидкостной хроматографии. Способ определения пластификаторов в молоке методом газожидкостной хроматографии предусматривает пропускание через пробу молока инертного газа до образования пенного слоя, нанесение молока на твердый сорбент путем гашения пены, высушивание в ротоационном испарителе под вакуумом, перенос в термостатированную хроматографическую колонку, измерение времени удерживания смеси гексана и бензола, определение объема удерживания бензола и гексана при заданной скорости газа-носителя от 0,08 до 0,66 см³/с, нахождение затем концентрации пластификатора по зависимости удерживаемого объема бензола от содержания пластификатора, а тип пластификатора - по отношению удерживаемых объемов бензола и гексана. Это позволяет достичь уменьшения систематической погрешности из-за многостадийности анализа и сложности пробоподготовки, т.е. увеличения точности определения. 1 табл.

Изобретение относится к области анализа качества молока и молочных продуктов, а именно к определению содержания пластификаторов в молоке методом газожидкостной хроматографии (ГЖХ).

Одним из известных способов определения пластификаторов в молоке является способ, при котором экстрагируют пластификатор с жировой фракцией, отделяют белки и водорастворимые вещества из исследуемого продукта с последующим разделением анализируемых веществ на хроматографической колонке.

Пропусканием жировой фракции с пластификатором через хроматографическую колонку из раствора выделяют жир путем растворения в гексане, а пластификатор извлекают этиловым спиртом. В качестве сорбента для разделения используют крахмал, а для экстракции пластификатора с жировой фракцией и осаждения белков в исследуемую пробу молока вводят смесь растворителей ацетона и гексана в соотношении 5 : 1. Способ характеризуется длительностью анализа, составляющего несколько часов (описание к авторскому свидетельству СССР N 461365, кл. G 01 N 33/04, опублик. 07.04.1975).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ определения пластификаторов (содержания диоктилфталата) в молоке (и молочных продуктах) методом газовой хроматографии, основанной на обработке молока гексаном с последующей очисткой гексанового экстракта серной кислотой в делительной воронке [Горцева Л.В., Шутова Т.В., Чмиль В.Д. Определение содержания диоктилфталата в молоке и модельных средах, имитирующих пищевые продукты // Гигиена и санитария, N 11, 1990, с. 89]. После экстракции кислородсодержащих органических веществ серной кислотой образующиеся оксониевые производные разлагают в делительной воронке дистиллированной водой и трижды проводят реэкстракцию пластификатора гексаном порциями по 50 см³. Объединенный гексановый экстракт промывают дистиллированной водой (порциями по 5-10 см³) до нейтральной реакции промывных вод, сушат над безводным сульфатом натрия, упаривают растворитель на ротационном испарителе в грушевидной колбе на 100 см³ до объема 2 см³. После этого остаток количественно переносят в градуированную пробирку на 10 см³ и упаривают растворитель досуха потоком воздуха. Сухой остаток растворяют в 0,2 см³ гексана и проводят газохроматографическое определение пластификатора в 3 мм³ гексанового раствора. Условия хроматографирования (хроматограф "Цвет-106" с пламенно-ионизационным детектором): металлическая колонка (длина 0,8 м, внутренний диаметр 3 мм), заполненная хроматоном N (дисперсность 0,16-0,2 мм), промытым кислотой и силанизированным ДМХС с 5% SE-30; скорость газоносителя (азот особой частоты) через колонку 1 см³/с, расход водорода 0,58 см³/с, воздуха 350 см³/с; температура термостата колонки и испарителя 210 и 250^oC соответственно; шкала электрометра 50•10^-12 А, скорость диаграммной ленты потенциометра 0,0066 мм/с. Время удерживания ДОФ в этих условиях 432,0 с.А. Хроматографирование одной пробы проводят дважды. На хроматограммах измеряют высоты пиков ДОФ, вычисляют среднее значение из параллельных определений и строят градуировочный график зависимости высоты хроматографического пика пластификатора от его содержания в молоке. Полученный калибровочный график описывается следующим уравнением: Y = -5+39,6X. Способ характеризуется высокой систематической погрешностью, а вследствие этого - низкой точностью. Так, систематическая погрешность определения ДОФ в молоке составила 43,2%.

Технический результат от использования изобретения заключается в уменьшении систематической погрешности из-за многостадийности анализа и сложности пробоподготовки, т.е. в увеличении точности определения.

Это достигается тем, что в способе определения пластификаторов в молоке методом газожидкостной хроматографии через пробу молока пропускают инертный газ до образования пенного слоя, наносят молоко на твердый сорбент путем гашения пены, высушивают в ротационном испарителе под вакуумом, переносят в термостатированную хроматографическую колонку, измеряют время удерживания смеси гексана и бензола (двух углеводородов), определяют объем удерживания бензола и гексана при заданной скорости газа-носителя от 0,08 до 0,66 см³/с, затем определяют концентрацию пластификатора по зависимости удерживаемого объема бензола от содержания пластификатора, а тип пластификатора определяют по отношению удерживаемых объемов бензола и гексана (это отношение для дипропилфталата составляет 8,31; диоктилфталата - 8,06; диэтиленгликольсебацината - 29,6).

Способ осуществляется следующим образом: Навеску пробы молока объемом 20,0 см³, хранящуюся в таре из полимерного материала, пластифицированного дипропилфталатом, помещают в барботер и пропускают инертный газ (азот) до образования пенного слоя. Затем добавляют 10±0,1 г силанизированного хромосорба, при этом пена гасится, образуя на поверхности частиц твердого сорбента необходимый слой неподвижной жидкой фазы. Прекращают подачу газа, переносят обработанный молоком сорбент в ротационный испаритель. Высушивают под вакуумом до получения сыпучей массы, которую загружают полностью в насадочную металлическую колонку диаметром 3,0 мм, длиной 1 м и устанавливают в термостат хроматографа ЛХМ-8 МД с детектором по теплопроводности. Подают газ-носитель с заданной скоростью от 0,08 до 0,66 см³/с в газовые линии хроматографа и устанавливают температуру термостата 30^oC. Включают хроматограф в соответствии с инструкцией по эксплуатации и вводят при помощи крана-дозатора или шприцем в зависимости от чувствительности катарометра 0,1-1-10 мм³ смеси углеводородов гексан-бензол в соотношении 1:1. На полученной хроматограмме определяют время удерживания гексана и бензола на нанесенной пробе молока с неизвестным содержанием пластификатора, измеряя расстояние между пиком воздуха и максимумом концентрации углеводорода. Рассчитывают удерживаемые объемы гексана и бензола по формуле: , где l - расстояние между пиком воздуха (вводом пробы) и максимумом концентрации углеводорода, мм; F₀ - объемный расход газа-носителя, см³/с; ν - скорость движения диаграммной ленты, мм/с; j - поправка на сжимаемость газа-носителя.

Определение содержания пластификатора в молоке осуществляют методом добавок 5 или 10 мг пластификатора в виде гексанового раствора, вводят в хроматографическую колонку с исследуемой пробой молока при помощи вакуума, после присоединяют колонку к газовым линиям хроматографа и пропускают газ-носитель до прекращения дрейфа нулевой линии по сравнению с исходной. Затем хроматографируют смесь гексана и бензола в условиях анализа исследуемой пробы молока. Определяют время удерживания углеводородов и рассчитывают удерживаемые объемы гексана и бензола в колонке с добавкой пластификатора.

Содержание пластификатора находят по формуле определения массы анализируемого вещества в методе добавок: , а концентрацию пластификатора в молоке по формуле
где V_{Nбен зол(x)} - удерживаемый объем бензола в исследуемой пробе молока;
m_доб - масса добавки пластификатора, мг;
V_{Nбен зол(x +доб)} - удерживаемый объем бензола анализируемой пробы с добавкой пластификатора.

Отношение удельных удерживаемых объемов гексана и бензола для каждого типа пластификатора индивидуально и составило для дипропилфталата 8,31; диоктилфталата 8,06; диэтиленгликольсебацината - 29,6. Для оценки точности и воспроизводимости указанного метода проводили анализы проб молока с известным содержанием пластификатора.

Диспергированное молоко в виде пенного слоя эффективно наносится на твердый сорбент, сушку в ротационном испарителе под вакуумом обеспечивает воспроизводимое разделение смеси углеводородов, измерение времени и удерживание гексана и бензола позволяет определить качественный и количественный состав пластификатора в молоке, причем определение содержания пластификатора осуществляют по зависимости удерживаемого объема бензола от концентрации пластификатора, а тип пластификатора - по отношению удерживаемых объемов бензола и гексана.

В результате нанесения молока в виде пенного слоя с последующим гашением его твердым сорбентом и высушиванием его под вакуумом в ротационном испарителе, измерения методом газожидкостной хроматографии времени и удерживания смеси гексана и бензола, определения объема удерживания этих углеводородов при заданной скорости газа-носителя от 0,08 до 0,66 см³/с можно определить количественное содержание пластификатора в молоке на основе зависимости удерживаемого объема бензола от концентрации пластификатора, а качественный состав - по отношению удерживаемых объемов бензола и гексана.

Способ определения пластификаторов в молоке методом газожидкостной хроматографии иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1 - определение дипропилфталата в молоке методом газожидкостной хроматографии.

Навеску пробы молока объемом 20,0 см³, хранящуюся в таре из полимерного материала, пластифицированного дипропилфталатом, помещают в барботер и пропускают инертный газ (азот) до образования пенного слоя. Затем добавляют 10±0,1 г силанизированного хромосорба, при этом пена гасится, образуя на поверхности частиц твердого сорбента необходимый слой неподвижной жидкой фазы. Прекращают подачу газа, переносят обработанный молоком сорбент в ротационный испаритель. Высушивают под вакуумом до получения сыпучей массы, которую загружают полностью в насадочную металлическую колонку диаметром 3,0 мм, длиной 1 м и устанавливают в термостат хроматографа ЛХМ-8 МД с детектором по теплопроводности. Подают газ-носитель с заданной скоростью от 0,08 до 0,66 см³/с в газовые линии хроматографа и устанавливают температуру термостата 30±0,1^oC. Включают хроматограф в соответствии с инструкцией по эксплуатации и вводят при помощи крана-дозатора или шприцом в зависимости от чувствительности катарометра 0,1-1-10 мм³ смеси углеводородов гексан-бензол в соотношении 1:1. На полученной хроматограмме определяют время удерживания гексана и бензола на нанесенной пробе молока с неизвестным содержанием пластификатора, измеряя расстояние между пиком воздуха и максимумом концентрации углеводорода. Рассчитывают удерживаемые объемы гексана и бензола по формуле:
,
где l - расстояние между пиком воздуха (вводом пробы) и максимумом концентрации углеводорода, мм;
F₀ - объемный расход газа-носителя, см³/с;
ν- скорость движения диаграммной ленты, мм/сек;
j - поправка на сжимаемость газа-носителя.

Определение содержания дипропилфталата в молоке осуществляют методом добавок 5 или 10 мг пластификатора в виде гексанового раствора, вводят в хроматографическую колонку с исследуемой пробой молока при помощи вакуума, после присоединяют колонку к газовым линиям хроматографа и пропускают газ-носитель до прекращения дрейфа нулевой линии по сравнению с исходной. Затем хроматографируют смесь гексана и бензола в условиях анализа исследуемой пробы молока. Определяют время удерживания углеводородов и рассчитывают удерживаемые объемы гексана и бензола. Содержание дипропилфталата находят по формуле определения массы анализируемого вещества в методе добавок:

а концентрацию пластификатора в шкале по формуле:

где V_{N бензол (x)} - удерживаемый объем бензола в исследуемой пробе молока;
m_доб - масса добавки пластификатора, мг;
V_{N бензол (x+доб)} - удерживаемый объем бензола анализируемой пробы с добавкой пластификатора.

Отношение удельных удерживаемых объемов гексана и бензола для дипропилфталата составило 8,31. Для оценки точности и воспроизводимости указанного метода проводили анализы проб молока с известным содержанием пластификатора. Предел обнаружения составил 0,5 мг/дм³, погрешность определения - 15,8%, относительное среднеквадратичное отклонение - 1,2%.

Пример 2 - определение диоктилфталата в молоке методом газожидкостной хроматографии.

Навеску пробы молока объемом 20,0 см³, хранящуюся в таре из полимерного материала, пластифицированного диоктилфталатом, помещают в барботер и пропускают инертный газ (азот) до образования пенного слоя. Затем добавляют 10±0,1 г силанизированного хромосорба, при этом пена гасится, образуя на поверхности частиц твердого сорбента необходимый слой неподвижной жидкой фазы. Прекращают подачу газа, переносят обработанный молоком сорбент в ротационный испаритель. Высушивают под вакуумом до получения сыпучей массы, в случае необходимости повышения чувствительности анализа операции можно повторить. Сорбент с нанесенной пробой молока загружают полностью в насадочную металлическую колонку диаметром 3,0 мм, длиной 1 м и устанавливают в термостат хроматографа ЛХМ-8 МД с детектором по теплопроводности. Подают газ-носитель с заданной скоростью от 0,08 до 0,66 см³/с в газовые линии хроматографа и устанавливают температуру термостата 30^oC. Включают хроматограф в соответствии с инструкцией по эксплуатации и вводят при помощи крана-дозатора или шприцем в зависимости от чувствительности катарометра 0,1-1-10 мм³ смеси углеводородов гексан-бензол в соотношении 1:1. На полученной хроматограмме определяют время удерживания гексана и бензола на нанесенной пробе молока с неизвестным содержанием пластификатора, измеряя расстояние между пиком воздуха и максимумом концентрации углеводорода. Рассчитывают удерживаемые объемы гексана и бензола по формуле (1).

Определение содержания диоктилфталата в молоке проводят методом добавок, осуществление которого описано в примере 1. Определяют время удерживания углеводородов и рассчитывают удерживаемые объемы гексана и бензола. Содержание диоктилфталата находят по формуле определения массы анализируемого вещества в методе добавок.

Отношение удельных удерживаемых объемов гексана и бензола для диоктилфталата составило 8,06. Для оценки точности и воспроизводимости указанного метода проводили анализы проб молока с известным содержанием пластификатора. Предел обнаружения составил 0,5 мг/дм³, погрешность определения - 12,8%, относительное среднеквадратичное отклонение - 0,9%.

Пример 3 - определение диэтиленгликольсебацината в молоке методом газожидкостной хроматографии.

Навеску пробы молока объемом 20,0 см³, хранящуюся в таре из полимерного материала, пластифицированного диэтиленгликольсебацинатом, помещают в барботер и пропускают инертный газ (азот) до образования пенного слоя. Затем добавляют 10±0,1 г силанизированного хромосорба, при этом пена гасится, образуя на поверхности частиц твердого сорбента необходимый слой неподвижной жидкой фазы. Прекращают подачу газа, переносят обработанный молоком сорбент в ротационный испаритель. Высушивают под вакуумом до получения сыпучей массы. Сорбент с нанесенной пробой молока загружают полностью в насадочную металлическую колонку диаметром 3,0 мм, длиной 1 м и устанавливают в термостат хроматографа ЛХМ-8 МД с детектором по теплопроводности. Подают газ-носитель с заданной скоростью от 0,08 до 0,66 см³/с в газовые линии хроматографа и устанавливают температуру термостата 30±0,1^oC. Включают хроматограф в соответствии с инструкцией по эксплуатации и вводят при помощи крана-дозатора или шприцом в зависимости от чувствительности катарометра 0,1-1-10 мм³ смеси углеводородов гексан-бензол в соотношении 1:1. На полученной хроматограмме определяют время удерживания гексана и бензола на нанесенной пробе молока с неизвестным содержанием пластификатора, измеряя расстояние между пиком воздуха и максимумом концентрации углеводорода. Рассчитывают удерживаемые объемы гексана и бензола по формуле (1).

Определение содержания диэтиленгликольсебацината в молоке проводят методом добавок, осуществление которого описано в примере 1. Определяют время удерживания углеводородов и рассчитывают удерживаемые объемы гексана и бензола. Содержание диэтиленгликольсебацината находят по формуле определения массы анализируемого вещества в методе добавок.

Отношение удельных удерживаемых объемов гексана и бензола для диэтиленгликольсебацината составило 29,6. Для оценки точности и воспроизводимости указанного метода проводили анализы проб молока с известным содержанием пластификатора. Предел обнаружения составил 0,5 мг/дм³, погрешность определения - 14,1%, относительное среднеквадратичное отклонение - 1,8%.

Изобретение позволяет уменьшить систематическую погрешность определения вследствие уменьшения многостадийности анализа и, как следствие, увеличить точность определения в санитарно-гигиенических исследованиях молока или молочных продуктов (см. таблицу).

Как следует из данных, приведенных в таблице, систематическая погрешность определения пластификаторов в молоке методом ГЖХ по заявленному способу значительно меньше (от 12,8 до 15,8%), чем в прототипе - 43,2%. Следовательно, точность анализа, которая определяется случайной погрешностью определения (относительное среднеквадратичное отклонение) и систематической погрешностью, выше в предлагаемом способе определения пластификаторов в молоке по сравнению с известными.

Формула изобретения

Способ определения пластификаторов в молоке методом газожидкостной хроматографии, отличающийся тем, что через пробу молока пропускают инертный газ до образования пенного слоя, наносят молоко на твердый сорбент путем гашения пены, высушивают в ротационном испарителе под вакуумом, переносят в термостатированную хроматографическую колонку, измеряют время удерживания смеси гексана и бензола, определяют объем удерживания бензола и гексана при заданной скорости газа-носителя от 0,08 до 0,66 см³/с, затем определяют концентрацию пластификатора по зависимости удерживаемого объема бензола от содержания пластификатора, а тип пластификатора - по отношению удерживаемых объемов бензола и гексана.

РИСУНКИ

Рисунок 1