Способ определения содержания свободного глицерина, моно- и диглицеридов
METHOD FOR DETERMINING THE CONTENT OF FREE GLYCERIN, MONO- AND DIGLYCERIDES

Изобретение относится с масложировой промышленности, в частности к способам определения содержания глицерина и его производных в растительном масле и жирах.
Известен способ определения количества глицерина прямым методом, основанном на отделении жирных кислот после омыления и извлечении глицерина смесью спирта с эфиром или ацетоном. Затем растворитель отгоняют, глицерин сушат до постоянной массы и вычисляют (в %) содержание его в жире (https://www.chem21.info/page/124255059165230131033107150032061128118179095019/ найдено 20.12.2021 г.).
Данный способ имеет ограниченную область применения в виду того, что позволяет определить только содержание свободного глицерина, но не приемлем для раздельного определения массовой доли моноглицеридов и диглицеридов.
Известен способ определения содержания свободного и общего глицерина, моно-, ди-, триглицеридов в жирах и масла масложировой промышленности (ГОСТ РЕН 14105-2008 «Производные жиров и масел. Метиловые эфиры жирных кислот определение содержания свободного и общего глицерина, моно-, ди-, триглицеридов (метод сравнения).
Прототипом изобретения является способ определения моноглицеридов и свободного глицерина, предусматривающий: приготовление образца путем растворения исследуемого масла или жира в этаноле, нагревания на водяной бане при температуре 50-55°С и выдерживания до полного растворения образца при постоянном перемешивании, отбор пробы для анализа, анализ компонентов анализируемой пробы в капиллярной колонке с неподвижной фазой путем газохроматографического разделения на пламенно-ионизационном детекторе, построение хроматограммы, определение содержания определяемых компонентов по формуле (Е.В. Соколова, Я.М. Сультанов, Т.И. Ахметова. Определение моноглицеридов и свободного глицерина в товарном продукте «Моностеарат глицерина» - Вестник технологического университета.2016. Т.19, №24)
Известные способы определения глицерина и его производственных в растительных маслах и жирах являются довольно трудоемкими и продолжительными и характеризуются низкой степенью точности результатов.
Задачей изобретения является усовершенствование способа определения содержания свободного глицерина, моно- и диглицеридов в растительных маслах и жирах.
Техническим результатом является повышение степени точности определения количественного содержания определяемых компонентов.
при этом
Технический результат достигается тем, что способ определения содержания свободного глицерина, моно- и диглицеридов в растительных маслах и жирах включает приготовление исследуемого образца, отбор пробы для анализа, анализ компонентов анализируемой пробы в капиллярной колонке с неподвижной фазой путем газохроматографического разделения на пламенно-ионизационном детекторе, построение хроматограммы, определение содержания определяемых компонентов, приготовление исследуемого образца осуществляют путем смешивания его в количестве 100-110 мг с раствором 1,2,4-бутантриола в пиридине, раствором трикаприна в пиридине и N,O-бис (триметилсилил)трифторацетамидом, взятых в количестве 100 мкл каждый, перемешивания полученной смеси в течение 15 секунд, ее выдерживания в течение 15 минут при температуре 20-25°С, внесения н-гептана и перемешивания в течение 15 секунд, дополнительно осуществляют приготовление и анализ калибровочных растворов, построение на основе полученных данных хроматограммы для каждого определяемого компонента, а определение содержания определяемых компонентов осуществляют по формуле:
где Х - массовая доля определяемого компонента в образце, % масс.;
х
А - площадь пика определяемого компонента;
ст
А - площадь пика внутреннего стандарта;
ст
М - масса внутреннего 1,2,4 - бутантриола и трикаприна, мг;
х
М - масса навески образца, мг.
a - константа регрессионной зависимости, равная тангенсу угла наклона калибровочной прямой;
b - константа регрессионной зависимости, равная точке пересечения калибровочной прямой с осью Y.
При этом 1,2,4 - бутантриол используют в виде раствора в пиридине с концентрацией 1,2 мг/мл.
При этом трикаприн используют в виде раствора в пиридине с концентрацией 5,5 мг/мл.
Повышение степени точности определения количественного содержания свободного глицерина, моно- и диглицеридов в растительных маслах и жирах достигается за счет того, что при анализе используют 1,2,4 - бутантриол в виде раствора в пиридине с концентрацией 1,2 мг/мл, трикаприн используют в виде раствора в пиридине с концентрацией 5,5 мг/мл. Глицерин, моно- и диглицериды превращаются в более летучие силильные производные под воздействием N,O-бис (триметилсилил)трифторацетамида, что приводит к получению более симметричных пиков, уменьшению времени хроматографирования смеси, а также элюирования данных компонентов при времени удерживания, исключающего влияние мешающих компонентов (жирные кислоты, воска и т.д) при анализе исследуемого образца, что значительно упрощает идентификацию и повышает точность и чувствительность метода. Кроме этого, к преимуществам данного метода исследования можно отнести также экспрессность анализа (1,5 - 2 часа на образец), простоту пробоподготовки, доступность и относительную дешевизну оборудования, реактивов и стандартов.
Пример реализации
Готовят 4 калибровочных раствора смеси стандартов следующим образом: в четыре стеклянные пробирки микрошприцем вносят исходные растворы глицерина концентрацией 0,5 мг/мл объемом 10, 40, 70 и 100 мкл, в те же пробирки вносят исходные растворы моноолеина концентрацией 5мг/мл объемом 50, 120, 190, 250 мкл и исходные растворы диолеина концентрацией 5мг/мл объемом 50, 100, 300, 400 мкл.
Также в каждую пробирку вносят по 100 мкл внутренних стандартов №1 (1,2,4-бутантриол) и №2 (трикаприн) и 100 мкл BSTFA, смеси.
Полученные калибровочные растворы вводят в хроматограф в объеме 1 мкл. На основе результатов анализа строят калибровочные графики для каждого определяемого вещества, откладывая по оси Х отношение площади пика стандарта к площади пика внутреннего стандарта, по оси Y отношение массы стандарта к массе внутреннего стандарта.
2
Из полученных калибровочных графиков определяют константы регрессионной зависимости a, b, где a - тангенс угла наклона, b - точка пересечения с осью Y. Коэффициент корреляции (R) не менее 0,95. Калибровочный график для глицерина (а=1,28), представлен на фиг.1, для моноолеина (а=0,63), на фиг.2, для диолеина (а=1,07) на фиг. 3. Во всех примерах b=0.
Подготовка образца к исследованию.
Исследования проводят на пробах растительных масел. Отбирают пробы растительных масел: образцы 1, 2, 3, 4.
Берут навеску каждого образца масла массой от 100 до 110 мг (с точностью до 0,01мг) в стеклянной пробирке объемом 10 мл и растворяют в 1 мл пиридина. Добавляют 100 мкл рабочего раствора внутреннего стандарта №1 - 1,2,4-бутантриол в виде раствора в пиридине с концентрацией 1,2 мг/мл, 100 мкл рабочего раствора внутреннего стандарта №2 - трикаприн в виде раствора в пиридине с концентрацией 5,5 мг/мл и 100 мкл BSTFA. Необходимо тщательно избегать влаги, так как наличие воды мешает преобразованию спиртов в TMS-производные, поэтому рекомендуется использование безводного пиридина. Смесь перемешивают на вихревой мешалке в течение 15 секунд, выдерживают в течение 15 минут при комнатной температуре. К смеси добавляют 8 мл н-гептана и перемешивают полученный раствор на вихревой мешалки в течение 15 секунд.
Анализировали 1 мкл реакционной смеси методом газовой хроматографии при следующих условиях:
Хроматограф - Хроматэк-Кристалл 5000.2
- объем пробы: 1 мкл
-колонка капиллярная - ZB-1, длина 15м, диаметр - 0,25мм, толщина неподвижной фазы 1 мкм (максимальная рабочая температура колонки должна быть не менее 370°С).
-программирование температуры колонки°: начальная температура - 50°C, выдержка - 2мин, нагрев со скоростью 15 град/мин до 180°C, выдержка - 2мин, нагрев со скоростью 7 град/мин до 230°C, выдержка - 2мин, нагрев со скоростью 7 град/мин до 300°C, выдержка - 10 мин, нагрев со скоростью 15 град/мин до 350°C, выдержка - 25 мин.
- ПИД - 380°C, расход водорода 25 мл/мин, расход воздуха 250 мл/мин.
- испаритель - 370°C, деление потока 1:30.
- газ-носитель - гелий, режим постоянного потока: 1 мл/мин.
Диглицериды элюируются при температуре колонки - 300°С на 34-40 минуте. Дальнейший нагрев необходим для «выхода» из колонки триглицеридов, имеющих более высокую молекулярную массу и температуру кипения. При данных условиях пики глицерина и диглицеридов элюируются в зонах свободных от мешающих компонентов (жирные кислоты, воска и т.д.), что значительно упрощает идентификацию и повышает точность метода. Идентификацию пиков определяемых соединений проводили при помощи стандартов (метод добавок) и методом хроматомасс-спектрометрии, для этого применяли условия хроматографирования и оборудование аналогичные для количественного анализа. Детектор масс-селективный фирмы «Хроматэк». Масс-спектры снимали при следующих условиях:
- температура интерфейса - 350°С;
- температура ионного источника - 250°С;
- диапазон масс - 35-900 а.е.м.;
- скорость сканирования 0,1 сек;
- задержка растворителя - 3 мин;
- отключение ионного источника на 40 минуте анализа (отсечка триглицеридов).
Поиск полученных масс-спектров пиков анализируемых компонентов проводили по библиотекам системы NIST 17.
Рассчитывали для каждого образца массовую долю, %масс., глицерина, моно- и диглицеридов по формуле:
где Х - массовая доля определяемого компонента в образце, % масс.;
х
А - площадь пика определяемого компонента;
ст
А - площадь пика внутреннего стандарта;
ст
М - масса внутреннего стандарта, мг;
х
М - масса навески образца, мг.
a - константа регрессионной зависимости, равная тангенсу угла наклона калибровочной прямой;
b - константа регрессионной зависимости, равная точке пересечения калибровочной прямой с осью Y.
Полученные результаты представлены в таблице 1.
Таблица 1
Наименование определяемого показателя
Содержание компонентов в образцах растительных масел, %масс.
Номер примера
образец 1
образец 2
образец 3
глицерин
моноглицериды
диглицериды
глицерин
моноглицериды
диглицериды
глицерин
моноглицериды
диглицериды
Результаты пометоду - прототипу
0,004
0,023
2,20
0,006
0,032
2,39
0,008
0,015
3,10
Результаты методомгазовой хроматографии (с применением калибровочных образцов)
0,005
0,028
2,25
0,005
0,033
2,33
0,009
0,018
3,15
Таким образом, совокупность существенных признаков позволяет достичь поставленный технический результат.