СПОСОБ ЭКСПРЕСС-ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА АРОМАТНЫХ (ЭФИРНЫХ) МАСЕЛ И ПРОДУКТОВ НА ИХ ОСНОВЕ Российский патент 2008 года по МПК G01N33/03 

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и натуральных концентратов, полученных методами перегонки, отгонки, экстракции и может быть использовано для установления факта их ненатуральности из-за полной или частичной замены составных или головных компонентов (группы компонентов) синтетическими веществами, порчи или нарушения условий хранения с применением статического «электронного носа» (матрица масс-чувствительных пьезосенсоров).

Технической задачей изобретения является разработка способа экспресс-оценки качества ароматных (эфирных) масел и продуктов на их основе с применением матрицы масс-чувствительных пьезосенсоров, обеспечивающих высокую экспрессность, правильность, точность, объективность и простоту определения, низкие экономические затраты для установления факта их ненатуральности из-за полной или частичной замены составных или головных компонентов (группы компонентов) синтетическими веществами, имитирующими запах или аромат всей смеси, но не характеризующихся лечебными свойствами, порчи или нарушения условий хранения.

Техническая задача достигается тем, что способ экспресс-оценки качества ароматных (эфирных) масел и продуктов на их основе характеризуется тем, что он предусматривает использование детектирующего устройства статического «пьезоэлектронного носа», матрицу которого формируют из восьми масс-чувствительных пьезосенсоров с пленками на электродах сорбентов, различных по полярности, нанесенных из растворов двух полярных, двух среднеполярных, двух неполярных хроматографических фаз, а также из растворов прополиса и триоктилфосфиноксида, которые после удаления свободных растворителей имеют массу 10-20 мкг, отбирают ароматные масла объемом 5-10 см³, термостатируют 5 мин при температуре 20±2°С, продукты на их основе массой 5-10 г или объемом 5-10 см³ термостатируют 5 мин при температуре 30±5°С, отбирают равновесную газовую фазу анализируемого образца, вводят ее в ячейку детектирования и сразу регистрируют отклики каждого пьезосенсора, формируют суммарный сигнал в виде временной «масс-ароматограммы» и сопоставляют ее с банком данных по результатам анализа проб-стандартов, если идентичность суммарных сигналов составляет 60-80%, то проба оценивается как низкокачественная, при совпадении более чем на 80% анализируемая проба соответствует по качеству стандарту, при совпадении суммарных сигналов менее чем на 60% анализируемая проба бракуется как не соответствующая стандарту.

Технический результат заключается в разработке способа экспресс-оценки качества ароматных (эфирных) масел и продуктов на их основе с применением статического «пьезоэлектронного носа», состоящего из масс-чувствительных пьезосенсоров, позволяющих повысить экспрессность определения (время анализа не превышает 20 минут); снизить экономические затраты за счет многократного применения сенсоров и использования энергосберегающих технологий; повысить мобильность детектирующего устройства благодаря размерам статического «электронного носа»; упростить стадии обработки результатов и принятия решения, повысить точность, объективность измерения и надежность установления факта их ненатуральности из-за полной или частичной замены составных или головных компонентов (группы компонентов) синтетическими веществами, имитирующими запах или аромат всей смеси, но не характеризующихся лечебными свойствами; порчи или нарушения условий хранения.

Фиг.1 - Временные «масс-ароматограммы» стандартных проб ароматных (эфирных) масел (ЭМ) и индивидуальных компонентов, соответствующих требованиям ГОСТ по показателям качества.

Фиг.2 - Временные «масс-ароматограммы» анализируемых проб эфирных масел (ЭМ).

Фиг.3 - Временные «масс-ароматограммы» анализируемых проб продуктов на основе ЭМ.

Способ экспресс-оценки качества ароматных (эфирных) масел и продуктов на их основе реализуется следующим образом.

На электроды 8-ми масс-чувствительных пьезосенсоров равномерно наносят растворы двух полярных, двух среднеполярных, двух неполярных хроматографических фаз, а также прополиса и триоктилфосфиноксида, сушат так, что после удаления свободных растворителей масса их составляет 10-20 мкг. Полноту удаления свободных растворителей из пленок контролируют по постоянству частоты колебаний масс-чувствительных пьезосенсоров (дрейф 5-10 Гц/мин).

Масс-чувствительные пьезосенсоры закрепляют в держателях на крышке и помещают в герметичную ячейку детектирования (корпус статического «пьезоэлектронного носа»).

Пробоподготовка анализируемых образцов ароматных (эфирных) масел и продуктов на их основе заключается в отборе 5-10 мл (5-10 г) образца. При этом эфирные масла выдерживают 5 мин при комнатной температуре (20±2°С), а продукты на их основе при температуре 30±2°С. Пробу помещают в бюкс с полиуретановой мембраной на крышке, выдерживают 5 мин, периодически аккуратно встряхивая, чтобы проба не попала на крышку.

После насыщения бюкса парами через полиуретановую мембрану отбирают шприцем равновесную газовую фазу, которую быстро инжектируют в ячейку детектирования. При этом сразу регистрируют отклики каждого пьезосенсора. Формируют суммарный аналитический сигнал в виде временной «масс-ароматограммы» (фиг.1, 2, 3). Далее сопоставляют полученные временные «масс-ароматограммы» анализируемых проб (фиг.2, 3) и проб-стандартов (фиг.1).

Если идентичность геометрических фигур временных «масс-ароматограмм» составляет менее 60%, то данная проба бракуется как низкокачественная по факту ее ненатуральности с полной или частичной заменой составных или головных компонентов (группы компонентов) синтетическими веществами, имитирующими запах или аромат всей смеси, но не характеризующимися лечебными свойствами; порчи или нарушения условий хранения. Если идентичность геометрических фигур временных «масс-ароматограмм» составляет 60-80%, то проба оценивается как возможно с низким качеством. Если геометрические фигуры временных «масс-ароматограмм» совпадают более чем на 80%, то пробы - анализируемая и стандартная идентичны.

Более точную причину можно установить способами, рекомендоваными государственными нормативными документами (ГОСТ, ТУ) и хроматографическими методами, более длительными, многоэтапными и сложными в пробоподготовке, осуществлении измерений и обработке данных.

Регенерацию сорбентов и ячейки детектирования производят осушенным лабораторным воздухом, подающимся в ячейку с помощью компрессора в течение 10-30 с.

Способ поясняется следующими примерами.

Пример 1. Продемонстрируем способ на примере анализа некоторых проб ЭМ ("Апельсин", "Нероли", "Лаванда", "Иланг-иланг", "Бергамот").

На электроды 8 масс-чувствительных пьезосенсоров с собственной частотой колебания 8-10 МГц равномерно наносят растворы двух полярных (например, ПЭГ-2000, поливинилпирролидон), двух среднеполярных (например, эфиры полиэтиленгликоля - себацинат и сукцинат), двух неполярных (например, пчелиный воск и полистирол) хроматографических фаз и прополиса и триоктилфосфиноксида так, что после удаления растворителей масса пленок составляла 15 мкг. Полноту удаления свободных растворителей из пленок контролируют по постоянству частоты колебаний масс-чувствительных пьезосенсоров (дрейф 5-10 Гц/мин).

Масс-чувствительные пьезосенсоры закрепляют в держателях на крышке и помещают в герметичную ячейку детектирования (корпус статического «пьезоэлектронного носа»).

Пробоподготовку анализируемых образцов ароматных (эфирных) масел проводят следующим образом. Отбирают 5 мл образца ЭМ, выдерживают 5 мин при комнатной температуре (20±2°С). Пробу помещают в бюкс с полиуретановой мембраной на крышке, выдерживают 5 мин, периодически аккуратно встряхивая, чтобы проба не попала на крышку бюкса.

После насыщения бюкса парами через полиуретановую мембрану аккуратно отбирают шприцем 3 см³ равновесной газовой фазы, которую быстро инжектируют в ячейку детектирования. Сразу фиксируют частоту колебаний масс-чувствительных пьезосенсоров в течение 5 мин.

Суммарный аналитический сигнал формируют в виде временных «масс-ароматограмм» для стандартов и тестируемых образцов (фиг.1, 2). Далее сопоставляют полученные временные «масс-ароматограммы» анализируемых проб (фиг.2) и проб-стандартов (фиг.1). Если идентичность геометрических фигур временных «масс-ароматограмм» составляет менее 60%, то данная проба бракуется как низкокачественная по факту ее ненатуральности с полной или частичной заменой составных или головных компонентов (группы компонентов) синтетическими веществами, имитирующими запах или аромат всей смеси, но не характеризующимися лечебными свойствами; порчи или нарушения условий хранения. Если идентичность геометрических фигур временных «масс-ароматограмм» составляет 60-80%, то проба оценивается как возможно с низким качеством. Если геометрические фигуры временных «масс-ароматограмм» совпадают более чем на 80%, то пробы - анализируемая и стандартная идентичны.

Регенерацию сорбентов и ячейки детектирования после каждого анализа производят осушенным лабораторным воздухом в течение 10-30 с.

Результаты анализа взятых для примера проб эфирных масел представлены в таблице.

Продолжительность анализа с учетом пробоподготовки составляет 25 мин, время измерения - 5 мин, число измерений без обновления пленок на электродах сенсоров - 50-100 (определяется видом эфирного масла). Продолжительность стадии нанесения пленок на электроды масс-чувствительных пьезосенсоров не превышает 45 мин.

Способ осуществим. Возможны экспресс-оценка качества ароматных (эфирных) масел и установление факта их ненатуральности из-за полной или частичной замены составных или головных компонентов (группы компонентов) синтетическими веществами, имитирующими запах или аромат всей смеси, но не характеризующихся лечебными свойствами; порчи или нарушения условий хранения.

Пример 2. Продемонстрируем способ на примере анализа некоторых проб пищевых и непищевых продуктов на основе ЭМ ("Лаванда", "Иланг-иланг", "Бергамот").

На электроды 8-ми масс-чувствительных пьезосенсоров с собственной частотой колебания 8-10 МГц равномерно наносят растворы двух полярных (например, ПЭГ-2000, поливинилпирролидон), двух среднеполярных (например, эфиры полиэтиленгликоля - себацинат и сукцинат), двух неполярных (например, пчелиный воск и полистирол) хроматографических фаз, а также прополиса и триоктилфосфиноксида так, что после удаления растворителей масса пленок составляла 15 мкг. Полноту удаления свободных растворителей из пленок контролируют по постоянству частоты колебаний масс-чувствительных пьезосенсоров (дрейф 5-10 Гц/мин).

Масс-чувствительные пьезосенсоры закрепляют в держателях на крышке и помещают в герметичную ячейку детектирования (корпус статического «пьезоэлектронного носа»).

Пробоподготовку анализируемых образцов продуктов на основе ЭМ проводят следующим образом. Отбирают 5 мл жидкого образца (шампунь, гель и т.п.) или 5 г твердого продукта (например, леденцы или крема), выдерживают 5 мин при температуре 30°С. Пробу помещают в бюкс с полиуретановой мембраной на крышке, выдерживают 10 мин, периодически аккуратно встряхивая, чтобы проба не попала на крышку бюкса.

После насыщения бюкса парами через полиуретановую мембрану аккуратно отбирают шприцем 5 см³ равновесной газовой фазы, которую быстро инжектируют в ячейку детектирования. Быстро фиксируют частоту колебаний масс-чувствительных пьезосенсоров в течение 5 мин.

Суммарный аналитический сигнал формируют в виде временных «масс-ароматограмм» для тестируемых образцов (фиг.3). Далее сопоставляют полученные временные «масс-ароматограммы» анализируемых проб (фиг.3) и проб-стандартов (фиг.1). Если идентичность геометрических фигур временных «масс-ароматограмм» составляет менее 60%, то данная проба бракуется как низкокачественная по факту ее ненатуральности с полной или частичной заменой составных или головных компонентов (группы компонентов) синтетическими веществами, имитирующими запах или аромат всей смеси, но не характеризующимися лечебными свойствами; порчи или нарушения условий хранения. Если идентичность геометрических фигур временных «масс-ароматограмм» составляет 60-80%, то проба оценивается как возможно с низким качеством. Если геометрические фигуры временных «масс-ароматограмм» совпадают более чем на 80%, то пробы - анализируемая и стандартная идентичны.

Регенерацию сорбентов и ячейки детектирования после каждого анализа производят осушенным лабораторным воздухом в течение 10-30 с.

Результаты анализа взятых для примера продуктов на основе эфирных масел представлены в таблице.

Продолжительность анализа с учетом пробоподготовки составляет 30 мин, время измерения - 5 мин, число измерений без обновления пленок на электродах сенсоров - 50-100 (определяется видом эфирного масла). Продолжительность стадии нанесения пленок на электроды масс-чувствительных пьезосенсоров не превышает 45 мин.

Способ осуществим. Возможны экспресс-оценка натуральности эфирных масел, применяемых для изготовления различных продуктов, установления факта фальсификации их путем полной или частичной замены составных компонентов синтетическими веществами, имитирующими запах или аромат всей смеси, но не характеризующихся лечебными свойствами; порчи или нарушения условий хранения.

Изменение массы пленок на электродах масс-чувствительных пьезосенсоров больше 20 мкг или меньше 10 мкг, доли разнополярных сорбентов на электродах в матрице 8-ми масс-чувствительных пьезосенсоров, алгоритма обработки откликов пьезосенсоров приводит к увеличению ошибки анализа, малому различию временных «масс-ароматограмм» стандартов и анализируемых образцов, ухудшает метрологические характеристики способа, не позволяет отличить пробы сомнительного качества от проб-стандартов.

Как следует из примеров 1, 2, фиг.1-3 и таблицы, предлагаемый способ экспресс-оценки качества ароматных (эфирных) масел и продуктов на их основе с применением статического «пьезоэлектронного носа», состоящего из 8 масс-чувствительных пьезосенсоров, позволяет повысить экспрессность определения (время анализа не превышает 30 минут); снизить экономические затраты за счет многократного применения сенсоров и использования энергосберегающих технологий; повысить мобильность детектирующего устройства благодаря размерам статического «пьезоэлектронного носа»; упростить стадии обработки результатов и принятия решения, повысить точность, объективность измерения и надежность установления факта их ненатуральности из-за полной или частичной замены составных или головных компонентов (группы компонентов) синтетическими веществами, имитирующими запах или аромат всей смеси, но не характеризующихся лечебными свойствами; порчи или нарушения условий хранения.

Аналоги не обнаружены.

Использование: для экспресс-оценки качества ароматных (эфирных) масел и продуктов на их основе. Сущность заключается в том, что используют детектирующее устройство статического «пьезоэлектронного носа», матрицу которого формируют из восьми масс-чувствительных пьезосенсоров с пленками на электродах сорбентов, различных по полярности, нанесенных из растворов двух полярных, двух среднеполярных, двух неполярных хроматографических фаз, а также из растворов прополиса и триоктилфосфиноксида, которые после удаления свободных растворителей имеют массу 10-20 мкг, отбирают ароматные масла объемом 5-10 см³, термостатируют 5 мин при температуре 20±2°С, продукты на их основе массой 5-10 г или объемом 5-10 см³ термостатируют 5 мин при температуре 30±5°С, отбирают равновесную газовую фазу анализируемого образца, вводят ее в ячейку детектирования и сразу регистрируют отклики каждого пьезосенсора, формируют суммарный сигнал в виде временной «масс-ароматограммы» и сопоставляют ее с банком данных по результатам анализа проб-стандартов, если идентичность суммарных сигналов составляет 60-80%, то проба оценивается как низкокачественная, при совпадении более чем на 80% анализируемая проба соответствует по качеству стандарту, при совпадении суммарных сигналов менее чем на 60% анализируемая проба бракуется как не соответствующая стандарту. Технический результат: увеличение скорости анализа, повышение мобильности детектирующего устройства, упрощение стадии обработки результатов измерений и принятия решения, а также повышение точности, объективности измерений и надежности установления факта ненатуральности ароматных (эфирных) масел. 1 табл., 3 ил.

Способ экспресс-оценки качества ароматных (эфирных) масел и продуктов на их основе, характеризующийся тем, что он предусматривает использование детектирующего устройства статического «пьезоэлектронного носа», матрицу которого формируют из восьми масс-чувствительных пьезосенсоров с пленками на электродах сорбентов, различных по полярности, нанесенных из растворов двух полярных, двух среднеполярных, двух неполярных хроматографических фаз, а также из растворов прополиса и триоктилфосфиноксида, которые после удаления свободных растворителей имеют массу 10-20 мкг, отбирают ароматные масла объемом 5-10 см³, термостатируют 5 мин при температуре 20±2°С, продукты на их основе массой 5-10 г или объемом 5-10 см³ термостатируют 5 мин при температуре 30±5°С, отбирают равновесную газовую фазу анализируемого образца, вводят ее в ячейку детектирования и сразу регистрируют отклики каждого пьезосенсора, формируют суммарный сигнал в виде временной «масс-ароматограммы» и сопоставляют ее с банком данных по результатам анализа проб-стандартов, если идентичность суммарных сигналов составляет 60-80%, то проба оценивается, как низкокачественная, при совпадении более чем на 80% анализируемая проба соответствует по качеству стандарту, при совпадении суммарных сигналов менее чем на 60% анализируемая проба бракуется, как не соответствующая стандарту.