Анализ напитков уксусно-этилового брожения методом газожидкостной хроматографии

Анализ напитков уксусно-этилового брожения

методом газожидкостной хроматографии

С. А. Васянина, А. М. Мирошников, А. А. Орлов, А. Р. Часовщиков

ГОУВПО Кемеровский технологический институт пищевой промышленности

При изготовлении спиртсодержащих напитков в результате биохимического уксусно-этилового брожения углеводов образуется ряд кислородсодержащих соединений (спирты, альдегиды, кетоны, сложные эфиры и т.д.) [1]. Наиболее информативный метод идентификации этих компонентов — газожидкостная хроматография (ГЖХ). Для ГЖХ-ана-лиза напитков применяют капиллярные колонки, а в качестве неподвижных фаз используют полиэтиленгликоли (ПЭГ) [2]. Выгодно применять насадочные колонки, так как они дешевле и возможно их повторное заполнение в лабораторных условиях. Однако при использовании ПЭГ на насадочных колонках нет достаточного разделения изучаемых компонентов.

Использование ГЖХ при анализе проб, имеющих осадок и высококи-пящие компоненты (пиво, квас, вино и т.п.), ограничено из-за быстрого выхода из строя сорбента. Такие пробы избавляют от высококипящих веществ и осадка путем отгона легкокипящих компонентов [3], но при этом искажается первоначальный состав пробы из-за

омыления эфиров и увеличивается время анализа. Поэтому для комплексного анализа спиртсодержащих напитков целесообразно применять метод ГЖХ анализа равновесной паровой фазы (АРПФ) [4], который позволяет анализировать непосредственно сами напитки.

Цель работы — идентификация лег-кокипящих кислородсодержащих органических соединений С1-С5 в нативных продуктах спиртового брожения методом ГЖХ (вариант АРПФ) на доступной селективной неподвижной фазе без использования дорогостоящих капиллярных колонок.

ГЖХ-анализ проводили на хроматографе, оснащенном детектором ионизации в пламени. Использовали хроматографи-ческие колонки из нержавеющей стали диаметром 3 мм. Подготовку колонок к работе, нанесение неподвижной фазы проводили стандартным способом [5]. Количественный расчет хроматограмм осуществляли методом внутреннего стандарта.

В качестве селективной неподвижной фазы для ГЖХ-анализа легкокипящих продуктов уксусно-этилового брожения

6

0 5 10 15

Время удерживания, мин

Хроматограмма анализа градуировочной смеси на неподвижной фазе «Блоксополимер М-1000»: 1 — уксусный альдегид; 2 — этиловый эфир муравьиной кислоты; 3 — метиловый эфир уксусной кислоты; 4 — ацетон; 5 — спирт метиловый; 6 — спирт этиловый; 7 — спирт изопропиловый; 8 — спирт пропиловый, 9 — спирт изобутиловый; 10 — изобутиловый эфир уксусной кислоты; 11 — спирт бутиловый; 12 — изоамиловый эфир уксусной кислоты; 13 — спирт изоамиловый

ПИ

НАПИТКИ

2•2008

70

использовали «Блоксополимер М-1000», полученный модификацией ПЭГ алкиль-ными и оксиалкильными заместителями. Он представляет собой смесь веществ общей формулы: [Н(ОС3Н6) (ОС2Н4) И], где И — ОС2Н5 или ОН, т = 14-16, п = 2-3, и имеет молекулярную массу 800-1000 у.е., диапазон рабочих температур 30...160 °С.

Условия проведения ГЖХ-анализа спиртсодержащих напитков с использованием неподвижной фазы «блоксополимер М-1000»: режим работы термостата колонок — изотермический; температура термостата колонок 75±2 °С; температура испарителя 150±2 °С; температура детектора 150±2 °С; объёмный расход азота 3±0,2 дм3/ ч; количество неподвижной фазы 15 %; длина хромато-графической колонки 2 м; объем паровой пробы 1-2 см3; время анализа 15±3 мин. Порядок и время выхода компонентов указаны на рисунке.

Для АРПФ примесных компонентов оптимально время выдержки 10 мин при температуре термостатирования пробы 50 °С, а для определения содержания этилового спирта в пробах — 20 мин при температуре 40 °С, прямолинейная зависимость распределения этанола между паром и жидкостью сохраняется до 4,5 мас. %. Пробы для АРПФ отбирали из сосуда объемом 100 мл, заполненного наполовину.

Для освобождения пробы от углекислого газа (при вспенивании) сосуд с узким горлом выдерживали при комнатной температуре в течение 30 мин с периодическим неинтенсивным перемешиванием.

В работе использовали градуировоч-ные смеси, которые содержали уксусный альдегид, этиловый эфир муравьиной кислоты, метиловый эфир уксусной кислоты, ацетон, спирт метиловый, спирт этиловый, спирт изопропиловый, спирт пропиловый, изобутиловый эфир уксусной кислоты, спирт изобутиловый, спирт бутиловый, изоамиловый эфир уксусной кислоты, спирт изоамиловый. В качестве внутреннего стандарта брали спирт бутиловый.

Используя вышеприведенные условия для ГЖХ и АРПФ, изучали напитки брожения, присутствующие на рынке Кузбасса: квас (пробы 1, 2, 3); пиво непастеризованное — «Чешское» (4), «Ан-дреич» (5), «Пражское классическое» (6), «Крюгер» (7); вино — Касса Дель Торо Мерло, Чили (8), Блю Пат Мерло, Чили (9), Мерло «Золотой век», Россия (10), Мерло «Лазурная Долина», Россия (11), Барон Де Костак Мерло, Россия (12).

Результаты анализа напитков представлены в табл. 1-2. Погрешность измерений при доверительной вероятности 0,95 составляла (%): этиловый

спирт — 15; метиловый спирт — 20; пропиловый спирт — 20; изобутиловый спирт — 9, изоамиловый спирт — 9, уксусный альдегид — 17; метиловый эфир уксусной кислоты — 11; этиловый эфир муравьиной кислоты — 13; ацетон — 11; изобутиловый эфир уксусной кислоты — 10; изоамиловый эфир уксусной кислоты — 14.

Содержание этилового спирта и сопутствующих компонентов изменялось в широком диапазоне концентраций и определялось количеством используемого сахара и условиями брожения. Результаты анализа описанных продуктов брожения согласуются с данными, представленными в литературе, и с резуль-

Таблица 1

Компонент № пробы кваса и пива

1 2 3 4 5 6 7

Этиловый спирт, об. % 0,5±0,1 0,3±0,1 0,8±0,1 4,7±0,5 3,9±0,5 6,2±0,8 5,8±0,8

Метиловый спирт, мг/дм3 0 0 7,3±1,3 0 0 0 0

Пропиловый спирт, мг/дм3 1,4±0,3 2,0±0,4 0,5±0,1 4±0,5 3±0,5 11±2 22±4

Изобутиловый спирт, мг/дм3 69±5 36±3 20±1,5 24±2 15±1 149±12 62±5

Изоамиловый спирт, мг/дм3 236±19 111±9 48±4 142±11 90±7 105±8 44±4

Уксусный альдегид, мг/дм3 10±1,5 Следы 64±7 4±0,5 3±0,5 113±17 133±20

Метиловый эфир уксусной кислоты, мг/дм3 49±5 51±5 0 28±3 27±3 15±1 13±1

Изобутиловый эфир уксусной кислоты, мг/дм3 2,0±0,3 0 4,0±0,5 17±2 11±1 2±0,3 0

Изоамиловый эфир уксусной кислоты, мг/дм3 30±3 18±1,5 0 40±4 36±3 5±0,5 0

Таблица 2

Компонент № пробы вина

8 9 10 11 12

Этиловый спирт, об. % 13,3+1 13+1 10,3+1 10,8+1 10,5±1

Метиловый спирт, мг/дм3 10+1 8+1 5+1 3+0,5 следы

Пропиловый спирт, мг/дм3 3+0,5 4+0,5 3+0,5 4+0,5 4±0,5

Изобутиловый спирт, мг/дм3 49+4 46+4 35+3 23+2 35±3

Изоамиловый спирт, мг/дм3 208+15 219+15 189+15 148+12 105±8

Уксусный альдегид, мг/дм3 11+1,5 11+1,5 19+2 28+3 26±3

Этиловый эфир муравьиной кислоты, мг/дм3 6+0,5 4+0,5 2+0,2 1+0,1 1±0,1

Метиловый эфир уксусной кислоты, мг/дм3 23+2 20+2 24+2 13+1 22±2

Изобутиловый эфир уксусной кислоты, мг/дм3 5+0,5 3+0,5 5+0,5 5+0,5 42±5

Изоамиловый эфир уксусной кислоты, мг/дм3 0 0 0 0 16±1,5

татами, полученными при применении стандартных методик.

Использованный анализ позволил дать более полную оценку органолеп-тических составляющих вина, пива, кваса и промежуточных продуктов их производства. За счет применения неподвижной фазы «Блоксополимер М-1000» достигнуто увеличение сте-

пени разделения изомерных и близко-кипящих кислородсодержащих соединений. Применение АРПФ позволило сократить время пробоподготовки и повысить точность определения по сравнению с анализом отгона. Сохранность пробы после АРПФ сделала возможным ее дальнейшее использование в эксперименте. Применение АРПФ и колон-

ки насадочного типа в итоге обеспечило снижение стоимости анализа спирт-содержащих напитков. Приведенный анализ является частью комплексного анализа напитков, включающий определение органических кислот методом высокоэффективной жидкостной хроматографии, а также антоцианов методом тонкослойной хроматографии.

ЛИТЕРАТУРА

1. Фараджева Е. Д., Федоров В. А. Общая технология бродильных производств: Учеб. для вузов. — М.: Колос, 2002.

2. ГОСТ Р 51698—2000. Водка и спирт этиловый. Газохроматографический экспресс-метод определения содержания токсичных микропримесей. Дата введения 07.01.2001.

3. Круглый Л. А., Славучинская Т. Р. Исследование этиловых спиртов промышленного производства с целью их дифференциации: Методические рекомендации. — М.: ЭКЦ МВД России, 1998.

4. Витенберг А. Г., Йоффе Б. В. Газовая экстракция в хроматографическом анализе: ПФА и родственные методы. — Л.: Химия, 1982.

5. Супина В. Насадочные колонки в газовой хроматографии. — М.: Мир, 1977. <В

МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ «ПЧЕЛОВОДСТВО - XXI ВЕК» ТЕМНАЯ ПЧЕЛА (Apis mellifera mellifera L.) В РОССИИ

Москва, Международная промышленная академия

Организаторы конференции

Министерство сельского хозяйства РФ

Российская академия сельскохозяйственных наук

Министерство сельского хозяйства Пермского края

ГНУ НИИ пчеловодства Россельхозакадемии

Российский государственный аграрный университет - МСХА им. К.А.Тимирязева

ГУ Башкирский научно-исследовательский центр по пчеловодству и апитерапии

Башкирский государственный аграрный университет

Международная промышленная академия

Конференция проводится при содействии

Международной федерации пчеловодческих союзов «Апимондия»

Справки и заявки:

(495) 959-66-51 (тел.) - Иунихина Вера Сергеевна, МПА

e-mail: iunikhina@grainfood.ru, igrfop@grainfood.ru

(49137) 53-926 (тел.) - Лебедев Вячеслав Иванович, ГНУ НИИ пчеловодства

e-mail: bee@email.ryazan.ru

19-22 мая 2008 г.

В программе конференции:

Состояние мирового пчеловодства

Пчеловодство России

Состояние генофонда темной лесной пчелы

Болезни и вредители пчел

Сохранение генофонда среднерусских пчел

Изучение и характеристика локальных популяций

Генетические основы селекции медоносной пчелы

Методы селекционного улучшения пчелиных семей

Применение современных методов исследований в разведении пчел

Эффективные способы репродукции среднерусских маток и пчелиных семей

Совершенствование инструментального осеменения пчелиных маток

Криоконсервация, формирование банков спермы трутней

Организация племенных хозяйств в пчеловодстве

Конференция проводится в Международной промышленной академии по адресу: 115093, Москва, 1 -й Щипковский пер., д. 20

(метро ст. «Павелецкая» или «Серпуховская»).

2 • 2008

71