Способ определения формальдегида в корковых пробках, используемых в виноделии, методом капиллярного электрофореза Российский патент 2021 года по МПК G01N27/26 

Изобретение относится к способам определения химических веществ, используемых в пищевой промышленности в качестве консервантов, в частности к способам определения формальдегида в корковых укупорочных средствах для винодельческой продукции.

Формальдегид является бесцветным газом с резким запахом. Даже в низких концентрациях он раздражает кожу, глаза и носоглотку, при длительном воздействии провоцирует развитие онкозаболеваний [Влияние формальдегида на организм человека. Электронный ресурс, URL: https://yandex.ru/turbo/s/otrav.net/chemical/vliyanie-formaldegida-na-organizm, дата обращения 15.07.2020].

Практика использования формальдегида в качестве консерванта широко распространена в различных сферах производства на уровнях, которые превышают пределы, установленные нормирующими документами, что пагубно влияет на здоровье человека [X. Tang, Y. Bai, A. Duong, М.Т. Smith, L. Li, and L. Zhang, Environ. Int., 35, 1210 (2009)]. Вследствие чего контроль содержания формальдегида в пищевой продукции и изделиях, контактирующих с ней, имеет большое значение для подтверждения и обеспечения ее безопасности.

Известен способ определения концентраций формальдегида, выделившегося из упаковки в модельные среды, имитирующие пищевые продукты, газохроматографическим методом. Способ основан на применении реакции взаимодействия формальдегида с 2,4-динитрофенилгидразином (2,4-ДНФГ) в кислой среде, а также экстракции образовавшегося 2,4-динитрофенилгидразона формальдегида толуолом и хроматографировании толуольного экстракта на приборе с детектором по электронному захвату (ДЭЗ). Раствор 2,4-ДНФГ с массовой долей 0,02% в 2 н-растворе соляной кислоты получают путем растворения 0,02 г 2,4-ДНФГ в 100 см³ 2 н-растворе соляной кислоты при интенсивном перемешивании.

Исходный градуировочный раствор, содержащий 10 мкг/см³ формальдегида, готовят в день анализа соответствующим разбавлением ГСО формальдегида с концентрацией 1,0 мг/см³ дистиллированной водой. В мерную колбу вместимостью 100 см³ вносят 1,0 см³ ГСО формальдегида с концентрацией 1,0 мг/см³ и доводят раствор до метки модельной средой.

Рабочий градуировочный раствор с содержанием формальдегида 1,0 мкг/см³ готовят из исходного градуировочного раствора 10 мкг/см³. В мерную колбу вместимостью 100 см³ вносят 10,0 см³ исходного градуировочного раствора 10 мкг/см³ и доводят до метки модельной средой [ГОСТ 33446-2015 «Упаковка. Определение концентрации формальдегида в воде и модельных средах». Электронный ресурс, URL: https://files.stroyinf.ru/Index2/1/4293738/4293738665.htm, дата обращения 04.08.2020].

Известен способ определения содержания формальдегида в воздухе путем активного отбора проб на фильтрах из стекловолокна, покрытых 3-метил-2-бензотиазолинон-гидразон-гидрохлоридом. Формальдегид отбирают с использованием стандартного миниатюрного фильтра из стекловолокна, покрытого гидрохлоридом 3-метил-2-бензотиазолинон гидразона (МВТН). Образовавшийся гидразон формальдегида (то есть аддукт формальдегида (НСНО) и МВТН) десорбируют с фильтра водой, а затем окисляют раствором хлорида железа (III) и сульфаминовой кислоты с образованием синего катионного красителя в кислой среде, который впоследствии определяют по поглощению в видимой области при 628 нм. Извлечение НСНО в качестве катионного красителя из фильтров, покрытых МВТН, составляет 87-102% в диапазоне 0,065-2,9 мкг НСНО. Это соответствует 4,3-193,3 мкг/м³ в пробе воздуха объемом 15 л [R.W. Gillett, Н. Kreibich, and G.P. Ayers, Environ. Sci. Technol., 34, 2051 (2002)].

К недостаткам вышеперечисленных способов относятся: необходимость в использовании больших объемов токсичных растворов, трудоемкая процедура пробоподготовки. Немаловажным является высокая стоимость оборудования, затраты на ее обслуживание и ремонт по сравнению с системой высокоэффективного капиллярного электрофореза.

Наиболее близким к заявляемому является способ определения формальдегида с помощью мицеллярной электрокинетической капиллярной хроматографии (MEKC) в морепродуктах, предложенный сотрудниками Китайского университета Янтай [L.N. Xu, F.Y. Gai, G.F. Mu, Y. Gao, Н.Т. Liu and F. Luan. Determination of formaldehyde in aquatic products by micellar electrokinetic capillary chromatography with 2,4-dinitrophenylhydrazine derivatization / Acta Chromatographica. 2012 - Volume 24. Page Count: 519-528. DOI: https://doi.org/10.1556/achrom.24.2012.4.1].

Разделение проводят при 25°C и 25 кВ с использованием капилляра из плавленого кварца (внутренний диаметр 75 мкм; общая длина 60 см) и ультрафиолетового детектора, установленного на 360 нм. Оптимальным фоновым электролитом был 20 мМ тетраборат натрия и 20 мМ додецилсульфат натрия при рН 9,0 с гидродинамической инжекцией в течение 3 с при 30 мбар. Длительность анализа составляет около 6,5 мин. Извлечение составляет от 83,7% до 97,2% при использовании паровой дистилляции в качестве метода предварительной обработки проб.

Данный способ отличается специфичной пробоподготовкой.

Задачей предлагаемого изобретения является эффективное определение консерванта формальдегида в укупорочных корковых средствах, используемых в виноделии.

Эффективное, достоверное определение формальдегида в корковых пробках достигается посредством усовершенствования пробоподготовки испытываемых укупорочных корковых средств путем применения в качестве среды для экстракции модельный раствор, близкий по составу к винодельческой продукции, 20%-ого водно-спиртового раствора с добавлением 2%-го раствора лимонной кислоты. При этом время контакта с исследуемыми образцами должно быть не менее суток. Для возможности идентификации формальдегида применен процесс дериватизации 2,4-динитрофенилгидразином. Оптимальными значениями длины волны системы УФ-дектектирования с использованием капилляров из расплавленного диоксида кремния явились значения 320-420 нм.

К преимуществам заявленного способа относятся более полное извлечение формальдегида из укупорочных корковых средств; повышение рентабельности при контроле безопасности корковых пробок, используемых в виноделии, в связи со значительно меньшей стоимостью самого аналитического оборудования.

Сущность способа. Для получения экстракта корковые пробки выдерживали в модельной среде, идентичной винодельческой продукции, состоящей из смеси водно-спиртового раствора с объемной долей этилового спирта 20% и 2%-го раствора лимонной кислоты, в течение не менее суток.

Исходный раствор формальдегида получали разбавлением 1,3 мл формальдегида в 250 мл воды, точную концентрацию стандартизировали с помощью эвдиометрии. Полученный стандартный раствор формальдегида в количестве 1 мл добавляли к 2 мл экстракта корковых пробок. Дериватизацию проводили путем добавления 2,0 мл раствора деривата, в качестве которого использовали 2,4-динитрофенилгидразин, предварительно смешанный с ацетонитрилом, содержащем 5% уксусной кислоты к 0,2 мл исследуемого образца (экстракта корковых пробок).

Испытания проводили на приборе капиллярного электрофореза в сочетании с системой УФ-дектектирования с использованием капилляров из расплавленного диоксида кремния при длинах волн 320-420 нм.

Пример 1 Определение содержания формальдегида в натуральных корковых пробках. Экстракт, полученный после контакта натуральных корковых пробок с модельной средой в течение 5 суток, смешивали с раствором формальдегида с последующим проведением процесса дериватизации. Исследование проводили на приборе капиллярного электрофореза в сочетании с системой УФ-дектектирования на длине волны 300 нм.

Пример 2 Аналогичен примеру 1, с использованием длины волны прибора капиллярного электрофореза 320 нм.

Пример 3 Аналогичен примеру 1, с использованием длины волны прибора капиллярного электрофореза 380 нм.

Пример 4 Аналогичен примеру 1, с использованием длины волны прибора капиллярного электрофореза 420 нм.

Пример 5 Определение содержания формальдегида в агломерированных корковых пробках. Пробоподготовка аналогично примера 1. Время контакта с агломерированной корковой пробкой - 2 суток. Использована длина волны прибора капиллярного электрофореза 350 нм.

Пример 6 Определение содержания формальдегида в агломерированных корковых пробках. Аналогичен примеру 5, с использованием длины волны прибора капиллярного электрофореза 430 нм.

Полученные результаты, характеризующие способ определения формальдегида, выделившегося из корковой пробки в модельные растворы, отражены в таблице.

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам определения формальдегида в корковых укупорочных средствах для винодельческой продукции. Способ определения формальдегида в корковых пробках, используемых в виноделии, методом капиллярного электрофореза включает подготовку пробы путем экстрагирования корковых пробок, проведение процесса дериватизации, непосредственную идентификацию, при этом в качестве среды для экстракции использован модельный раствор, близкий по составу к винодельческой продукции 20%-ный водно-спиртовой раствор с добавлением 2%-ного раствора лимонной кислоты, при контакте с исследуемыми образцами не менее суток; в качестве деривата используется 2,4-динитрофенилгидразин; оптимальными значениями длины волны применяемого высокоэффективного капиллярного электрофореза явились 320-420 нм. Техническим результатом является увеличение степени извлечения формальдегида. 1 табл.

Способ определения формальдегида в корковых пробках, используемых в виноделии, методом капиллярного электрофореза, предусматривающий подготовку пробы путем экстрагирования корковых пробок, проведение процесса дериватизации, непосредственную идентификацию, отличающийся тем, что в качестве среды для экстракции использован модельный раствор, близкий по составу к винодельческой продукции 20%-ный водно-спиртовой раствор с добавлением 2%-ного раствора лимонной кислоты, при контакте с исследуемыми образцами не менее суток; в качестве деривата используется 2,4-динитрофенилгидразин; оптимальными значениями длины волны применяемого высокоэффективного капиллярного электрофореза явились 320-420 нм.