СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ КИСЛОТ (УКСУСНОЙ, ЯБЛОЧНОЙ, МОЛОЧНОЙ) И УГЛЕВОДОВ (МАЛЬТОЗЫ, ГЛЮКОЗЫ, ФРУКТОЗЫ) В ПОЛУПРОДУКТАХ СПИРТОВОГО ПРОИЗВОДСТВА МЕТОДОМ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОЙ ЖИДКОСТНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ
METHOD OF QUANTITATIVE DETERMINATION OF ORGANIC ACIDS (ACETIC, MALIC, LACTIC) AND CARBOHYDRATES (MALTOSE, GLUCOSE, FRUCTOSE) IN SEMIPRODUCTS OF ALCOHOL PRODUCTION USING THE METHOD OF HIGH-EFFICIENT LIQUID CHROMATOGRAPHY

Изобретение относится к области пищевой промышленности, а именно спиртовому производству, и может быть использовано для количественного определения органических кислот (уксусной, яблочной, молочной) и углеводов (мальтозы, глюкозы, фруктозы) в полупродуктах спиртового производства (сусле, бражке).
Известен способ одновременного определения анионов органических и неорганических кислот в сырье, жидких промежуточных и целевых продуктах биотехнологии, ликероводочной промышленности методом капиллярного электрофореза [Патент RU №2313781, опубл. 20.09.2006]. Сущность изобретения заключается во введении анализируемой пробы под давлением 20 мБар в течение 10-30 секунд с двух концов в капилляр, предварительно заполненный рабочим электролитом, воздействии на пробу в капилляре электрическим полем с последующей регистрацией компонентов с использованием кондуктометрического детектора с получением электрофореграммы, при этом рабочий электролит содержит 25-35 ммоль/л гистидина, 100-140 ммоль/л морфолиноэтансульфоновой кислоты, 1,5-2,5 ммоль Краун-эфира и 0,02-0,50 Тритона Х-100, остальное - вода. Способ позволяет разделять 40 компонентов (9 катионов, 11 аминов, 11 анионов органических кислот и 9 анионов неорганических кислот).
Недостатками данного известного способа являются использование дорогостоящих реактивов; невозможность одновременного определения углеводов и органических кислот.
Известен способ определения молочной кислоты в смеси с щавелевой, винной, гликолевой, яблочной, малоновой, лимонной, уксусной, малеиновой, янтарной кислотами [Патент РФ №2190214, опубл. 27.09.2002]. Способ включает использование в качестве сорбента сульфокатионообменника на основе сверхсшитого полистирола со спектрофотометрическим детектированием. В качестве элюента используют 5-20 мМ серной кислоты с добавлением 1-10 об. % ацетонитрила и разделение ведут при температуре 50-70°C. Время анализа 15 мин.
Недостатками данного известного способа являются: использование ацетонитрила, что удорожает способ; способ не описан для одновременного определения органических кислот и углеводов.
+
3
Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности является способ количественного определения мальтозы, глюкозы, фруктозы в полупродуктах спиртового производства методом высокоэффективной жидкостной хроматографии [Патент РФ №2613346, опубл. 16.03.2017]. Способ включает отбор пробы полупродуктов, подготовку ее к анализу и количественное определение мальтозы, глюкозы и фруктозы методом высокоэффективной жидкостной хроматографии по полученной хроматограмме, хроматографическое определение мальтозы, глюкозы и фруктозы в полупродуктах спиртового производства осуществляют с использованием жидкостного хроматографа с рефрактометрическим детектором на хроматографической аналитической колонке RHM-Monosaccharide Phenomenex Н, заполненной сорбентом, смолой с 8% со степенью сшивки, в водородной ионной форме (300×7,8 мм, размер частиц 8 мкм), скорость потока подвижной фазы (дистиллированная вода) 0,6 см/мин, максимальная температура в колонке 80°C.
Недостаток данного известного способа: способ не описан для одновременного определения органических кислот и углеводов в полупродуктах спиртового производства.
Техническим результатом, достигаемым настоящим изобретением, является обеспечение универсальности условий одновременного определения органических кислот (уксусной, яблочной, молочной) и углеводов (мальтозы, глюкозы, фруктозы) в полупродуктах спиртового производства, расширение диапазона определяемых массовых концентраций.
+
3
2
4
Достигается указанный технический результат тем, что способ количественного определения органических кислот (уксусной, яблочной, молочной) и углеводов (мальтозы, глюкозы, фруктозы) в полупродуктах спиртового производства методом высокоэффективной жидкостной хроматографии предусматривает отбор пробы полупродукта, фильтрование, центрифугирование в течение 7 мин при 13000 об/мин, разделение органических кислот (уксусной, яблочной, молочной) и углеводов (мальтозы, глюкозы, фруктозы) методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с рефрактометрическим детектором на хроматографической аналитической колонке Rezex ROA-Organic Acid Н, заполненной сорбентом, смолой с 8% степенью сшивки, в водородной ионной форме (300×7,8 мм, размер частиц 8 мкм), скорость потока подвижной фазы (0,005 Н HSO) 0,45 см/мин, температура термостатирования колонки 60°C и количественное определение уксусной, яблочной, молочной кислот, мальтозы, глюкозы, фруктозы по полученной хроматограмме.
Экспериментальным путем обнаружено, что для обеспечения указанного технического результата необходимо соблюдать предлагаемые режимные параметры пробоподготовки и хроматографического разделения органических кислот и углеводов, содержащихся в полупродуктах спиртового производства. При реализации предлагаемых режимных параметров повышается чувствительность метода, а также упрощается способ, создаются универсальные условия для одновременного определения органических кислот и углеводов, прослеживается динамика изменения массовых концентраций органических кислот и углеводов в технологическом процессе производства спирта. Сравнительные данные настоящего изобретения с прототипом и аналогом представлены в таблице 1.
Ниже приведены примеры реализации изобретения.
+
3
3
3
3
3
3
3
2
4
Пример 1. 5 мл пробы сусла фильтровали через бумажный фильтр, микродозатором отбирали 1 см фильтрата и помещали его в эппендорф, затем центрифугировали в течение 7 мин при 13000 об/мин. Микрошприцем отбирали пробу надосадочной жидкости, разбавляли дистиллированной водой и проводили количественное определение уксусной, яблочной, молочной кислот, мальтозы, глюкозы и фруктозы в подготовленных пробах хроматографическим методом с использованием жидкостного хроматографа с рефрактометрическим детектором на хроматографической аналитической колонке Rezex ROA-Organic Acid Н, заполненной сорбентом, смолой с 8% степенью сшивки, в водородной ионной форме (300×7,8 мм, размер частиц 8 мкм), скорость потока подвижной фазы (0,005 H HSO) 0,45 см/мин. Температура термостатирования колонки 60°C. По полученной хроматограмме было установлено, что сусло содержит глюкозу в количестве 9,4 г/дм, мальтозу, 84,6 г/дм, фруктозу, 1,7 г/дм, молочную кислоту, 0,024 г/дм, уксусную кислоту, 0,066 г/дм, яблочную кислоту, 0,020 г/дм.
3
+
3
2
4
Пример 2. В производственных условиях отбирали пробу сусла, затем из каждого бродильного чана (или выборочно) отбирали пробу бражки, 5 мл пробы бражки фильтровали через мембранный фильтр, микродозатором отбирали 1 см фильтрата и помещали его в эппендорф и центрифугировали в течение 7 мин при 13000 об/мин. Микрошприцем отбирали пробу надосадочной жидкости, при необходимости пробу разбавляли дистиллированной водой и проводили количественное определение уксусной, яблочной, молочной кислот, мальтозы, глюкозы и фруктозы в подготовленных пробах хроматографическим методом с использованием жидкостного хроматографа Shimadzu LC - 20 с рефрактометрическим детектором на хроматографической аналитической колонке Rezex ROA-Organic Acid Н, заполненной сорбентом, смолой с 8% степенью сшивки, в водородной ионной форме (300×7,8 мм, размер частиц 8 мкм), скорость потока подвижной фазы (0,005 Н HSO) 0,45 см/мин, температура термостатирования колонки 60°C. По полученной хроматограмме было установлено содержание уксусной, яблочной, молочной кислот, мальтозы, глюкозы, фруктозы. Динамика изменения массовой концентрации органических кислот и углеводов в технологическом процессе производства спирта представлена в таблице 2.
Таким образом, способ, согласно изобретению, позволяет быстро, с высокой точностью, без потерь вещества одновременно определять органические кислоты (уксусную, яблочную, молочную) и углеводы (мальтозу, глюкозу, фруктозу) в полупродуктах спиртового производства (сусле, бражке).