СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МОЛЯРНО-МАССОВОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ КАРБОНИЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ В РАСТИТЕЛЬНЫХ И ЖИВОТНЫХ МАСЛАХ И ЖИРАХ И ПРОДУКТАХ ИХ ПЕРЕРАБОТКИ
METHOD OF VEGETABLE AND ANIMAL OILS AND FATS AND DERIVATIVE ANALYSIS FOR MOLAR-MASS CONCENTRATION OF CARBONYL COMPOUNDS

Изобретение относится к способам измерения содержания карбонильных соединений в растительных и животных маслах и жирах и продуктах их переработки и может быть использовано в пищевой и фармацевтической промышленности.
Известен способ измерения содержания карбонильных соединений с использованием n-анизидина, изложенный в ИСО 6885-98 [ISO 6885:1998 "Animal and vegetable fats and oils - Determination of anisidine value"]. Этот метод позволяет быстро измерить содержание карбонильных соединений нормального строения. Способ имеет следующие основные недостатки.
1. Оптическая плотность как единица измерения не соотнесена в явном виде с содержанием карбонильных соединений, т.е. неизвестно в каких единицах измеряется содержание карбонильных соединений.
350
2. Оптическую плотность растворов получаемых Шиффовых оснований - n-N-кетальаминоанизолов и n-N-альдаминоанизолов измеряют при рабочей длине волны 350 нм, соответствующей максимуму поглощения n-N-гекс-2-енальаминоанизола. Однако известно, что продукты окисления жиров включают гамму из нескольких десятков насыщенных и ненасыщенных альдегидов и кетонов, характеризующихся разной длиной цепи и позиционной изомерией алкильного радикала. В таком случае общая оптическая плотность раствора может быть косвенной характеристикой содержания карбонильных соединений, если наибольшие относительные расхождения молярных экстинкций получаемых оснований Шиффа - ε - не превышают 20%; тогда относительная погрешность измерения суммарного содержания карбонильных соединений не превысит 10%. Однако экстинкции получаемых растворов оснований Шиффа могут различаться до 10 раз; как следствие, относительная погрешность измерения составляет (50…100)%, что неприемлемо.
Ближайшим к предлагаемому изобретению является способ измерения содержания карбонильных соединений с использованием 2,4-динитро-фенилгидразина [Руководство по способам исследования жиров, технохимическому контролю и учету производства в масложировой промышленности. / под ред. В.П.Ржехина и А.Г.Сергеева. - Л: ВНИИЖ, 1982. - Т.VI. - 427 с.]. Количественную оценку образования гидразонов осуществляют спектрофотометрическим способом по избытку невступившего в реакцию 2,4-динитрофенилгидразина. Достоинством этого метода является то, что содержание карбонильных соединений определяется независимо от их строения в единицах молярно-массовой концентрации. Это способ принят за прототип.
Однако данный способ также имеет ряд недостатков.
1. Использование токсичных соединений, таких как четыреххлористый углерод и монохлоруксусная кислота.
2. Оптическую плотность получаемого соединения измеряют в области длин волн (350…360) нм. Однако получаемые гидразоны поглощают в этой же области, что мешает измерению и приводит к большой погрешности.
Задачей изобретения является повышение достоверности и точности измерения молярно-массовой концентрации карбонильных соединений в растительных и животных маслах и жирах и продуктах их переработки.
Поставленная задача достигается тем, что способ измерения молярно-массовой концентрации карбонильных соединений в растительных и животных маслах и жирах и продуктах их переработки включает определение разности концентраций ароматического амина, добавляемого в избытке к пробе, и его остатка после реакции с карбонильными соединениями растительных и животных масел и жиров и продуктов их переработки; при этом ароматический амин вводят в виде уксусного раствора ароматического амина, а остаток ароматического амина, непрореагировавший с карбонильными соединениями, связывают добавлением хлороформного раствора n-нитробензальдегида, измеряют оптическую плотность двух растворов проб в видимой области, а карбонильное число определяют по их разности. Основания Шиффа, полученные из ароматического амина и ароматического альдегида, поглощают в видимой области спектра [(440…465) нм]; а основания Шиффа, полученные из карбонильных соединений растительных и животных масел и жиров и продуктов их переработки, в видимой области оптически прозрачны, что исключает их влияние на результат измерения. Использование в качестве растворителей уксусной кислоты и хлороформа повышает безопасность измерения.
Разность оптических плотностей раствора ароматических оснований Щиффа без предварительной реакции с карбонильными соединениями образца (проба №2) и раствора после реакции с карбонильными соединениями образца (проба №1) связана с молярно-массовой концентрацией карбонильных соединений (карбонильное число) и массой образца линейной зависимостью вида
где Х - карбонильное число, мкмоль/г;
m - масса навески, г;
2
D - оптическая плотность раствора пробы с амином относительно n-нитробензальдегида;
1
D - оптическая плотность раствора пробы с амином и n-нитробензальдегидом относительно n-нитробензальдегида;
А и В - коэффициенты регрессии, устанавливаемые по данным градуировки.
2
1
Использование формулы (1) позволяет вычислять карбонильное число по измеренным значениям D и D:
Примеры осуществления предлагаемого способа измерения молярно-массовой концентрации карбонильных соединений (карбонильного числа) в растительных и животных маслах и жирах продуктах их переработки и известного способа, принятого за прототип, приведены ниже.
Пример 1 (прототип)
3
3
3
3
Навеску образца от 0,05 до 0,50 г, взвешенную с записью до четвертого знака, вносят в коническую колбу вместимостью 50 см. В колбу наливают 5 см четыреххлористого углерода, 1 см 0,05%-ного бензольного раствора 2,4-динитрофенилгидразина и 4 см 2,5%-ного раствора монохлоруксусной кислоты в четыреххлористом углероде. Тщательно перемешивают содержимое колбы и оставляют в темном месте на 1 ч для завершения реакции. Параллельно ставят контрольный опыт без навески жира.
3
По окончании выдержки в каждую колбу приливают точно по 25 см5%-ного водного раствора монохлоруксусной кислоты, содержимое колб интенсивно перемешивают и оставляют для разделения фаз. Затем верхний водный слой фильтруют через двойной бумажный фильтр и не позднее, чем через 40 мин измеряют оптическую плотность полученного раствора по отношению к 5%-ному водному раствору монохлоруксусной кислоты. Измерение оптической плотности проводят при длине волны 355 нм. Остаток непрореагировавшего 2,4-динитрофенилгидразина измеряют по градуировочному графику.
Молярно-массовую концентрацию карбонильных соединений (карбонильное число) в исследуемом образце Х в мкмоль/г вычисляют по формуле:
К
где m - остаток непрореагировавшего 2,4-динитрофенилгидразона в контрольном опыте, мкмоль;
И
m - остаток непрореагировавшего 2,4-динитрофенилгидразона в исследуемом образце, мкмоль;
l
m - масса жира, г.
Относительная погрешность метода - 25%.
Пример 2
3
Навеску образца от 1,5 до 2,5 г, взвешенную с записью до четвертого знака, вносят в мерную колбу вместимостью 25 см, и растворяют образец в хлороформе.
3
3
3
3
3
В первую пробирку наливают 5 см раствора жира и 1 см раствора n-анизидина в уксусной кислоте концентрацией С(тол)=0,02 моль/дм, закрывают пробирки пробкой, перемешивают и помещают в темное место. Проводят выдержку при температуре (20…25)°С в течение 20 минут. Затем добавляют 1 см хлороформного раствора n-нитробензальдегида концентрации С(n-НБА)=0,02 моль/дм и проводят выдержку при температуре (20…25)°С в течение 10 минут (раствор №1).
3
3
3
3
3
Во вторую пробирку наливают 1 см раствора n-анизидина в уксусной кислоте концентрацией С(тол)=0,02 моль/дм, 5 см хлороформа и 1 см хлороформного раствора n-нитробензальдегида концентрации С(n-НБА)=0,02 моль/дм; закрывают пробирки пробкой, перемешивают и помещают в темное место. Проводят выдержку при температуре (20…25)°С в течение 30 минут (раствор №2).
3
3
3
3
В третью пробирку вносят 1 см хлороформного раствора n-нитробензальдегида концентрации С(n-НБА)=0,02 моль/дм, 1 см уксусной кислоты и 5 см хлороформа.
В соответствии с инструкцией по эксплуатации фотометра/спектрофотометра измеряют оптическую плотность растворов №2 и №1 относительно раствора n-нитробензальдегида при длине волны 460 нм в кювете рабочей толщиной 10 мм.
Значение молярно-массовой концентрации (карбонильного числа) в пробе X вычисляют по формуле:
2
где D - оптическая плотность раствора пробы с n-анизидином относительно n-нитробензальдегида;
1
D - оптическая плотность раствора пробы с n-анизидином и n-нитробензальдегидом относительно n-нитробензальдегида;
m - масса навески, г;
А=124,8; В=118,2.
Относительная погрешность метода - 15%.
Пример 3
3
Навеску образца от 1,5 до 2,5 г, взвешенную с записью до четвертого знака, вносят в мерную колбу вместимостью 25 см, и растворяют образец в хлороформе.
3
3
3
3
3
В первую пробирку наливают 5 см раствора жира и 1 см раствора n-толуидина в уксусной кислоте концентрацией С(тол)=0,02 моль/дм, закрывают пробирки пробкой, перемешивают и помещают в темное место. Проводят выдержку при температуре (20…25)°С в течение 20 минут. Затем добавляют 1 см хлороформного раствора n-нитробензальдегида концентрации С(n-НБА)=0,02 моль/дм и проводят выдержку при температуре (20…25)°С в течение 10 минут (раствор №1).
3
3
3
3
3
Во вторую пробирку наливают 1 см хлороформного раствора n-толуидина в уксусной кислоте концентрацией С(тол)=0,02 моль/дм, 5 см хлороформа и 1 см хлороформного раствора n-нитробензальдегида концентрации С(n-НБА)=0,02 моль/дм; закрывают пробирки пробкой, перемешивают и помещают в темное место. Проводят выдержку при температуре (20…25)°С в течение 30 минут (раствор №2).
3
3
3
3
В третью пробирку вносят 1 см хлороформного раствора n-нитробензальдегида концентрации С(n-НБА)=0,02 моль/дм, 1 см уксусной кислоты и 5 см хлороформа.
В соответствии с инструкцией по эксплуатации фотометра/спектрофотометра измеряют оптическую плотность растворов №2 и №1 относительно раствора n-нитробензальдегида при длине волны 445 нм в кювете рабочей толщиной 10 мм.
Значение карбонильного числа в пробе X вычисляют по формуле:
2
где D - оптическая плотность раствора пробы с n-толуидином относительно n-нитробензальдегида;
1
D - оптическая плотность раствора пробы с n-толуидином и n-нитробензальдегидом относительно n-нитробензальдегида;
m - масса навески, г;
А=106,9; В=293,7.
Относительная погрешность метода - 15%.
Таким образом, использование заявляемого способа дает значительные преимущества по сравнению с прототипом.
1. В предлагаемом способе используются менее токсичные соединения.
2. Повышается достоверность и точность способа.
Таблица 1
Применяемые реагенты
Длина волны, нм
Относительная погрешность способа
Пример 1 (прототип)
2,4-динитрофенилгидразин и монохлоруксусная кислота
355
25%
Пример 2
n-анизидин и n-нитробензальдегид
460
15%
Пример 3
n-толуидин и n-нитробензальдегид
445
15%