Способ определения паров масляной кислоты в аромате творожной сыворотки

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений пищевых продуктов и может быть использовано для определения паров масляной кислоты в аромате творожной сыворотки с целью последующего применения для получения напитков на ее основе. Технический результат: повышение экспрессности анализа, увеличение числа анализов без замены сорбента. Сущность: включает отбор пробы, подготовку детектирующего устройства к работе, детектирование и определение концентрации масляной кислоты по градуировочному графику. Анализируемую пробу вводят в ячейку детектирования с пьезокварцевым резонатором, электроды которого предварительно модифицируют раствором β-аланина в воде так, чтобы масса пленки после удаления растворителя составляла 15-20 мкг, сушку пленки модификатора осуществляют при температуре 40±2°С в течение 40 мин. 2 табл.

 

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть использовано для определения паров масляной кислоты в аромате творожной сыворотки с целью последующего применения сыворотки в производстве напитков.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ определения паров масляной кислоты в аромате творожной сыворотки методом газовой хроматографии [ГОСТ Р 51483-99. Масла растительные и жиры животные. Определение методом газовой хроматографии массовой доли метиловых эфиров индивидуальных жирных кислот к их сумме], включающий отбор и подготовку пробы, подготовку газохроматографической колонки к анализу, детектирование. В качестве стандартной смеси применяется смесь метиловых эфиров очищенных жирных кислот, в том числе промышленно изготовленные смеси. Раствор метиловых эфиров жирных кислот готовят по ГОСТ Р 51486-99.

Недостатками способа являются длительность подготовки пробы и газохроматографической колонки к анализу, сложность и высокая стоимость аппаратурного оформления.

Технической задачей изобретения является определение паров масляной кислоты в аромате творожной сыворотки, исключение стадии подготовки пробы, повышение экспрессности анализа, увеличение числа анализов без замены сорбента.

Техническая задача достигается тем, что в способе определения паров масляной кислоты в аромате творожной сыворотки, включающем отбор пробы, подготовку детектирующего устройства к работе, детектирование и определение концентрации масляной кислоты по градуировочному графику, новым является то, что анализируемую пробу вводят в ячейку детектирования с пьезокварцевым резонатором, электроды которого предварительно модифицируют раствором β-аланина в воде так, чтобы масса пленки после удаления растворителя составляла 15-20 мкг, сушку пленки модификатора ления растворителя составляла 15-20 мкг, сушку пленки модификатора осуществляют при температуре 40±2°С в течение 40 мин.

Технический результат по предлагаемому способу заключается в исключении стадии подготовки пробы, повышении экспрессности анализа, увеличении числа анализов без замены сорбента за счет модификации электродов пьезокварцевого резонатора пленкой β-аланина, нанесенной из раствора в воде и проявляющей сорбционное сродство к масляной кислоте. Нанесение пленки с оптимальной массой сорбента (15-20 мкг) на электроды пьезорезонатора способствует повышению чувствительности и снижению погрешности определения.

Масляная кислота как один из ароматсоставляющих компонентов творожной сыворотки вносит существенный вклад в формирование ее специфического запаха. При прогоркании сыворотки содержание масляной кислоты увеличивается, и запах усиливается.

Способ осуществляется по следующей методике.

1) Пробоотбор. Отбор пробы равновесной газовой фазы масляной кислоты осуществляют пластиковыми шприцами вместимостью 10 см³ из стеклянного бюкса, закрытого полупроницаемой крышкой, куда предварительно помещают 3 см³ масляной кислоты. Пробу выдерживают при комнатной температуре в течение 5 мин, затем через герметичный затвор вводят в ячейку детектирования, содержащую пьезокварцевый резонатор с пленкой β-аланина.

2) Подготовка пьезокварцевого резонатора. На алюминиевые электроды пьезокварцевого резонатора АТ-среза (колебания типа «сдвиг по толщине») с собственной частотой колебаний 8-10 МГц микрошприцем наносят водный раствор β-аланина так, чтобы после удаления растворителя в сушильном шкафу в течение 40 мин при 40±2°С масса пленки модификатора составляла 15-20 мкг.

3) Определение паров масляной кислоты. Модифицированный β-аланином пьезокварцевый резонатор помещают в ячейку детектирования с инжекторным вводом пробы, перед измерениями 5 мин адаптируют к среде ячейки детектирования. Пьезорезонатор считают стабилизированным, если сдвиг частоты колебаний в течение 5 мин находится в пределах 10-15 Гц. Затем в ячейку детектирования шприцем вводят определенный объем анализируемой пробы. Считывание сигналов проводят каждые 5 с до установления равновесия в сорбционной системе. По разности F_пл-F_c (F_пл - частота колебаний пьезорезонатора, модифицированного пленкой β-аданина, F_c - частота колебаний пьезорезонатора при сорбции паров масляной кислоты) рассчитывают отклик сенсора ΔF, Гц (максимальное изменение частоты колебаний сенсора при сорбции) и строят градуировочный график зависимости ΔF от концентрации паров масляной кислоты в области малых концентраций (с, мг/м³). По этому графику находят содержание масляной кислоты в анализируемой пробе:

ΔF=9,78·с.

Затем осуществляют регенерацию ячейки детектирования и пленочного покрытия продувкой системы воздухом.

Продолжительность анализа с пробоотбором по полной схеме, включающей модификацию электродов пьезокварцевого резонатора и последующую регенерацию ячейки детектирования, составляет 60 мин.

Время, необходимое для восстановления сорбента, 10-15 мин.

Погрешность определения паров масляной кислоты в аромате творожной сыворотки ±12%.

Способ поясняется следующими примерами.

Пример 1

Пластиковыми шприцами из стеклянного бюкса, закрытого полупроницаемой крышкой, отбирают пробу равновесной газовой фазы масляной кислоты.

На электроды пьезокварцевого резонатора микрошприцем наносят раствор β-аланина в воде так, чтобы масса пленки после испарения растворителя в сушильном шкафу при 40±2°С в течение 40 мин составляла 20 мкг. Затем пьезорезонатор помещают в ячейку детектирования с инжекторным вводом пробы, выдерживают в течение 5 мин для установления нулевого сигнала, вводят шприцем анализируемую пробу объемом 3 см и фиксируют отклик пьезокварцевого резонатора. По отклику сенсора ΔF=F_пл-F_c и уравнению градуировочного графика ΔF=9,78·с_м рассчитывают содержание масляной кислоты в аромате творожной сыворотки. Способ осуществим.

Продолжительность анализа с пробоотбором по полной схеме, включающей модификацию электродов и последующую регенерацию ячейки детектирования, составляет 60 мин.

Время, необходимое для восстановления сорбента, 10-15 мин.

Погрешность определения паров масляной кислоты в аромате творожной сыворотки ±12%.

Результаты приведены в табл.1.

Пример 2

Пробоотбор осуществляют аналогично примеру 1.

На электроды пьезорезонатора микрошприцем наносят раствор β-аланина в воде так, чтобы масса пленки после удаления растворителя в сушильном шкафу при 40±2°С в течение 40 мин составляла 15 мкг. Далее анализируют, как указано в примере 1. Способ осуществим. Результаты приведены в табл.1.

Пример 3

Пробоотбор осуществляют аналогично примеру 1.

На электроды пьезокварцевого резонатора микрошприцем наносят раствор β-аланина в воде так, чтобы масса пленки после удаления растворителя в сушильном шкафу при 40±2°С в течение 40 мин составляла 2 мкг. Далее анализируют, как указано в примере 1. Способ неосуществим, так как отклик модифицированного пьезорезонатора находится на уровне шумов. Результаты приведены в табл.1.

Пример 4

Пробоотбор осуществляют аналогично примеру 1.

На электроды пьезокварцевого резонатора микрошприцем наносят раствор β-аланина в воде так, чтобы масса пленки после удаления растворителя в сушильном шкафу при 40±2°С в течение 40 мин составляла 10 мкг. Далее анализируют, как указано в примере 1. Способ неосуществим, так снижается аналитический сигнал, возрастает погрешность определения. Результаты приведены в табл.1.

Пример 5

Пробоотбор осуществляют аналогично примеру 1.

На электроды пьезокварцевого резонатора микрошприцем наносят раствор β-аланина в воде так, чтобы масса пленки после удаления растворителя в сушильном шкафу при 40±2°С в течение 40 мин составляла 25 мкг. Далее анализируют, как указано в примере 1. Способ неосуществим, так как снижается аналитический сигнал вследствие затухания колебаний в пленке модификатора, возрастает погрешность определения. Результаты приведены в табл.1.

Пример 6

Пробоотбор осуществляют аналогично примеру 1.

На электроды пьезокварцевого резонатора микрошприцем наносят раствор β-аланина в воде так, чтобы масса пленки после удаления растворителя в сушильном шкафу при 40±2°С в течение 40 мин составляла 32 мкг. Далее анализируют, как указано в примере 1. Способ неосуществим, так как снижается аналитический сигнал вследствие затухания колебаний в пленке модификатора, возрастает погрешность определения. Результаты приведены в табл.1.

Пример 7

Пробоотбор осуществляют аналогично примеру 1.

На электроды пьезорезонатора микрошприцем наносят другой модификатор - раствор тетрабензоатпентаэритрита (ТБПЭ) в хлороформе так, чтобы масса после удаления растворителя в сушильном шкафу при 40°С в течение 40±2 мин составляла 20 мкг. Далее анализируют, как указано в примере 1. Способ неосуществим, так как возрастает дрейф нулевого сигнала, снижается аналитический сигнал, повышается погрешность определения. Результаты приведены в табл.1.

Пример 8

Пробоотбор осуществляют аналогично примеру 1.

В качестве растворителя β-аланина применяют ацетон. Способ неосуществим вследствие невысокой растворимости β-аланина в ацетоне.

Пример 9

Пробоотбор осуществляют аналогично примеру 1.

В качестве растворителя β-аланина применяют хлороформ. Способ неосуществим вследствие невысокой растворимости β-аланина в хлороформе.

Пример 10

Пробоотбор осуществляют аналогично примеру 1.

В качестве растворителя β-аланина применяют этанол. Способ неосуществим вследствие невысокой растворимости β-аланина в этаноле.

Некоторые характеристики заявляемого способа и прототипа сопоставлены в табл.2.

Из примеров 1-10 и табл.1 и 2 следует, что положительный эффект по предлагаемому способу достигается при массе пленки раствора β-аланина в воде после сушки 15-20 мкг (примеры 1 и 2). При уменьшении или увеличении массы сорбента (пример 3-6) снижается чувствительность модифицированного пьезокварцевого резонатора по отношению к парам масляной кислоты, возрастает погрешность определения. Применение других растворителей (ацетон, хлороформ, спирт) невозможно из-за плохой растворимости β-аланина в них (пример 8, 9, 10). Применение других модификаторов (пример 7) не позволяет определять пары масляной кислоты в аромате творожной сыворотки.

Таким образом, предлагаемый способ определения паров масляной кислоты в аромате творожной сыворотки по сравнению с прототипом:

1) исключает стадию подготовки пробы;

2) сокращает время анализа;

3) увеличивает число анализов без замены сорбента.

Таблица 1.
Примеры осуществления способа определения паров масляной кислоты в аромате творожной сыворотки
Номер примера	Модификатор	Растворитель	Масса модификатора m, мкг	Аналитический сигнал, Гц	Время опроса, с	Время регенерации, мин	Погрешность определения, %	Реализация способа
1	β-аланин	вода	20	119	15	10	12,0	осуществим
2	β-аланин	вода	15	109	15	10	12,6	осуществим
3	β-аланин	вода	2	10	15	10	18,5	неосуществим
4	β-аланин	вода	10	88	15	10	14,5	неосуществим
5	β-аланин	вода	25	91	15	10	14,9	неосуществим
6	β-аланин	вода	32	85	15	10	15,1	неосуществим
7	ТБПЭ	хлороформ	20	30	30	15	15,0	неосуществим
8	β-аланин	ацетон	-	-	-	-	-	неосуществим
9	β-аланин	хлороформ	-	-	-	-	-	неосуществим
10	β-аланин	этанол	-	-	-	-	-	неосуществим

Таблица 2.
Сравнение прототипа и предлагаемого способа
Параметр	Прототип	Предлагаемый способ
Пробоподготовка	Необходима	Исключена
Продолжительность анализа, мин	90-120	60
Число анализов без замены сорбента	100-150	Не менее 200

Способ определения паров масляной кислоты в аромате творожной сыворотки, включающий отбор пробы, подготовку детектирующего устройства к работе, детектирование и определение концентрации масляной кислоты по градуировочному графику, отличающийся тем, что анализируемую пробу вводят в ячейку детектирования с пьезокварцевым резонатором, электроды которого предварительно модифицируют раствором β-аланина в воде так, чтобы масса пленки после удаления растворителя составляла 15-20 мкг, пленку модификатора сушат при температуре 40±2°С в течение 40 мин.