Методика определения содержания углеводов в водках с применением ионной хроматографии

= ТЕМА НОМЕРА

УДК 663.551.5:543.544

Методика определения содержания углеводов в водках

с применением ионной хроматографии

И.М. Абрамова, канд. техн. наук, М.Э. Медриш, асп.

ВНИИ пищевой биотехнологии

Среди ключевых показателей качества ликероводочной продукции важное место занимает содержание углеводов.

Количественный анализ этих компонентов необходим при контроле качества водочной продукции и соответствия ее рецептурам приготовления, так как отечественный рынок алкогольной продукции достаточно насыщен не только качественными алкогольными напитками, но и фальсифицированной продукцией [1]. В связи с этим количественное определение углеводов в водках и водках особых - актуальная аналитическая задача.

Реализация мер по повышению качества испытаний алкогольной продукции и сырья для ее производства включает применение и внедрение современных инструментальных методов.

Использование методов высокоэффективной жидкостной хроматографии с применением импульсного ам-перометрического детектирования позволяет провести высокочувствительный анализ углеводов.

При испытаниях алкогольной продукции применение этих методов позволяет идентифицировать и количественно определять сахарозу, глюкозу, фруктозу, галактозу и мальтозу, которые включены в рецептуры различных алкогольных напитков.

Результаты анализа алкогольной продукции по такому широкому спектру компонентов представляют собой качественную и количественную картину идентифицируемой продукции и могут использоваться при дегустационной оценке продукции.

В настоящее время массовая концентрация углеводов (суммарная) в водках определяется фотоэлектроколори-метрическим методом, однако этот метод трудоемкий и длительный.

В 2005 г. в отделе технохимконтро-ля и арбитражных методов анализа была разработана методика определения массовой концентрации углево-

дов в водках и в водках особых с применением высокоэффективного жидкостного хроматографа В!БСНОРР. Методика основана на обменных процессах, приводящих к разделению углеводов на разделительной колонке РЕРРОвЕЬ СагЬоИу^ Н+ и их последующем рефрактометрическом детектировании.

Однако при применении данной методики невозможно проводить одновременное определение в водках содержания лактозы, сахарозы и мальтозы, входящих в состав рецептур. Кроме того, ВЭЖХ В!БСНОРР с рефрактометрическим детектором имеет недостаточную чувствительность для определения массовых концентраций углеводов от 5 мг/дм3 и выше.

Новая методика разрабатывалась на анализаторе сахаров с импульсно-ам-перометрическим детектором 817 Вюэсап, производства компании МЕТКОНМ (Швейцария). Разделение углеводов в водках осуществляется на разделительной хроматографической колонке. Затем проводится их импульсное амперометрическое детектирование.

В хроматографе 817 ВюБсап применяется проточная амперометрическая ячейка малого объема с тремя электродами. Время нахождения молекул вещества на поверхности электрода в такой ячейке составляет всего лишь миллисекунды, т. е. намного меньше, чем требуется для их полного превращения (окисления, восстановления) на поверхности.

В данном случае степень превращения составляет всего лишь 5-10 %. Тем не менее чувствительность детектора остается очень высокой из-за малых шумов [4].

Хроматограф представляет собой моноблок, в котором размещены детектор, термостат с хроматографичес-кой колонкой (диапазон термостатиро-вания от 10 до 60 °С), электронный блок. Амперометрическое детектирование требует поддержания чрезвы-

чайно стабильных температурных условий.

Хроматограф осуществляет следующие операции: дозирование, разделение компонентов смеси, их детектирование и обработку информации на персональном компьютере.

Кроме того, компьютер выполняет функции задания параметров режима и управления работой хроматографа.

В работе использовали ионный хроматограф 817 Bioscan, предназначенный для высокочувствительных анализов углеводов. Работа прибора основана на использовании ионной хроматографии (ИХ) с применением импульсного амперометрического детектирования. Хроматограф снабжен насосом высокого давления, инжектором с объемом петли 10 мкл, специальной хроматографической колонкой Carb 1 (250,0 х 4,6 мм), заполненной сорбентом - сополимером полистирола с ди-винилбензолом с диаметром частиц 5 мкм.

Для регистрации и обработки хро-матограмм использовали программное обеспечение IC Net 2.1.

Дегазацию применяемых растворов проводили на ультразвуковой ванне ПСБ-2835 производства ЗАО «ПСБ-Галс» мощностью 250 Вт.

В качестве элюента использовали раствор гидроксида натрия молярной концентрации 100 ммоль/дм3. Расход элюента - 1 см3/мин.

Методика исследований основана на ионообменных процессах, приводящих к разделению углеводов на разделительной хроматографической колонке, и их последующем импульсным амперометрическим детектировании.

Диапазон измерений массовой концентрации сахарозы, глюкозы, фруктозы, лактозы, мальтозы 10-100 ppm (мг/дм3).

Допускается применять метод для определения более высоких концентраций углеводов после разбавления анализируемой пробы водки ультрачистой водой. Для идентификации и подтверждения хроматографических пиков предварительно готовят градуиро-вочные растворы смеси углеводов из навесок: фруктозы (осч), лактозы моногидрата (осч), глюкозы моногидрата (хч), сахарозы (осч), мальтозы (чда) -производства фирмы Merck (Германия). Растворы готовили с применением ультрачистой воды.

В связи с отсутствием возможности проведения совместного оценочного межлабораторного эксперимента по ГОСТ Р ИСО 5725-2-2002 с использованием необходимого числа (20-30) ла-

бораторий показатели воспроизводимости 5 (межлабораторной) и критической разности СО0 95 для результатов анализа, полученных в двух лабораториях, оценивали расчетно-экспери-ментальным методом по рекомендациям, изложенным в работе [2].

Систематическую составляющую суммарной погрешности и оценивали суммированием погрешностей, указанных в документации на использование средств измерений (ионный хроматограф 817 Вюэсап фирмы МЕТКОНМ, мерная посуда, стандартные образцы, весы), и погрешностей приготовления градуировочных растворов. Предел повторяемости (сходимости) г рассчитывали по результатам параллельных определений.

Определяли также погрешность построения градуировочных графиков.

СКО воспроизводимости (5г) рассчитывали по одному из уравнений:

5 = 0,51^Л2+0,25 г или 5 = 0,52\/е2+0,36г.

Критическую разность СD0g5 оценивали по одному из следующих уравнений:

СОодс = 1,Бл/А2+0,24г или СОодс = 1.4Д.

До проведения совместного межлабораторного эксперимента и обработки его результатов рассчитанные характеристики 5г и СD0g5 следует рассматривать как оценочные, на которые можно ориентироваться при проведении сличительных испытаний.

Для оценки аналитических параметров водных и водно-спиртовых растворов углеводов анализировали серию растворов разной концентрации углеводов (рис. 1). По результатам анализа установлена градуировочная зависимость и найден диапазон линейности, составляющий 10-100 ррт. Время анализа (мин): глюкозы - 12; фруктозы-15; лактозы - 17; сахарозы - 19; мальтозы - 39 (рис. 2).

Установлено, что при исследовании смеси углеводов в водно-спиртовом растворе этиловый спирт выходит отдельным пиком на третьей минуте и не мешает разделению углеводов (рис. 3).

Поэтому при построении градуиро-вочной зависимости можно использовать водные растворы углеводов.

Определение погрешности (суммарной) проводили расчетно-эксперимен-тальным методом с использованием статистической модели ГОСТ Р ИСО 5725-1-2002 [3].

ANALYTICAL DEVICES FOR FOOD PROCESSING INDUSTRY

В результате обработки статистических данных установлено, что методика обладает метрологическими характеристиками: диапазон измерений массовой кон-

центрации силикат-ионов (в пересчете на кремний), ррт 10-100;

предел повторяемости (сходимости) (при двух параллельных) г, % отн. - 5; пределы допускаемой относитель-

= ТЕМА НОМЕРА

nA 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 min Рис. 3. Хроматограмма углеводов в 40%-ном водно-спиртовом растворе

ной суммарной погрешности результата анализа, Д0д5 % отн. ±15.

Установлено, что характеристики погрешности как относительные величины практически одинаковы для концентраций всего диапазона измерений.

Разработанную методику можно применять для идентификации водочной продукции на соответствие ее рецептурам приготовления.

Особенность данной методики в ее простоте и надежности, а также в отсутствии дорогих и токсичных реактивов.

В 2008 г. методика апробирована и внедрена на ЗАО «Раунд-М», а также применяется для контроля водочной

продукции в арбитражной лаборатории ВНИИПБТ.

С использованием данной методики были проведены многочисленные исследования углеводного состава различных образцов водок, полученных от разных производителей.

На рис. 4 представлена хромато-грамма водки «Столичная» производства ООО «Итар» (г. Калининград).

По хроматограмме видно, что массовая концентрация сахарозы составляет 0,04 г/100 см3, что не соответствует рецептуре приготовления.

На рис. 5 представлена хромато-грамма водки «Осенняя охота» произ-

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 3234 36 38 min Рис. 4. Хроматограмма водки «Столичная»

водства ООО «Волгаспирт» (г. Саратов), в рецептуру которой входят глюкоза, фруктоза, сахароза.

По результатам анализа установлено, что по углеводному составу данный образец водки соответствует рецептуре приготовления.

На рис. 6 представлена хроматограмма водки «Зимняя охота мягкая» производства ООО «Волгаспирт» (г. Саратов), в рецептуру которой входят фруктоза и мед натуральный.

По результатам анализа установлено, что данный образец водки не соответствует рецептуре приготовления, так как на хроматограмме присутствует пик сахарозы.

Таким образом, разработана новая методика определения углеводов в водках и водках особых ионохромато-графическим методом с применением прибора 817 Bioscan, обеспечивающая быстрое и достаточно точное определение глюкозы, фруктозы, лактозы, сахарозы, мальтозы. Она позволяет количественно определять глюкозу, фруктозу, лактозу, сахарозу, мальтозу, добавляемых в водочные изделия как индивидуально, так и в виде различных комплексных углеводных добавок.

ЛИТЕРАТУРА

1. Сычев С.Н., Гаврилина В.А., Муза-левская Р.С. Высокоэффективная жидкостная хроматография как метод определения фальсификации и безопасности продукции. - М.: ДеЛи принт, 2005.

2. Булатицкий К.К. Расчетно-экспе-риментальный метод аттестации МВИ в интерпретации статистической модели/компетентность. 2006. №7/36. С. 52-58.

3. ГОСТ Р ИСО 5725-1-2002 «Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений».

4. Ruana J, Urbe /.//J.Chromatogr. 1993. V. 665 (2). P. 217, 226.