Способ определения сквалена в погонах дистилляции растительного масла Российский патент 2024 года по МПК G01N33/03 

Изобретение относится к масложировой промышленности, в частности к способам количественного определения содержания сквалена, и может быть использовано в исследовательских и производственных лабораториях для оперативного контроля содержания сквалена в погонах дистилляционной рафинации и дезодорации растительных масел.

Одним из основных современных аналитических методов, используемых для количественного определения сквалена в липидсодержащих матрицах является высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ), в том числе в сочетании с масс-спектрометрией (ВЭЖХ / МС).

Известен способ определения сквалена в маслах семян амаранта и некоторых других методом ВЭЖХ с использованием УФ детектора и диодно-матричного детектора. Особенностью предлагаемого подхода является комбинированный метод разделения липидов с одновременным количественным определением сквалена и токоферола, характеризующихся разными длинами волн поглощения (сквален – 214 нм; α-токоферол – 290 нм). При реализации методики в качестве подвижной фазы предложено использовать систему метанол : изопропанол : уксусная кислота в объемном соотношении 91,95 : 8,00 : 0,05 при скорости потока 1,2 мл / мин (Терехова Т. С, Фурсова А.В., Офицеров Е.Н. Качественное и количественное определение сквалена в маслах и реакционных смесях методом ВЭЖХ // Успехи в химии и химической технологии. - 2013.-Том XXVII. - №4.- с.84-89).

Известен способ определения сквалена, основанный на эксклюзионной хроматографии с рефрактометрическим детектором, который предложен для одновременного определения моно-, ди-, триглицеридов и сквалена. Исследуемые образцы масел предварительно растворяют в тетрагидрофуране и анализируют на трех последовательно соединенных колонках Ultrastyragel 50, 100 и 500 Å (25 см × 0,77 см), заполненных сополимером стирол-дивинилбензол Руис-Мендес М.В., Добарганес М.К. Комбинация хроматографических методов для анализа сложных дезодорирующих дистиллятов из процесса переработки пищевого масла. (Пищевая химия .2007; 103 (4): 1502-1507. doi: 10.1016 / j.foodchem.2006.08.015).

Недостатком данных технических решений является низкая точность количественного определения сквалена, обусловленная низкой эффективностью разделения близких по составу и свойствам компонентов липидной матрицы, что приводит к перекрыванию пиков на хроматограммах, даже при достаточно низких концентрациях.

Известен способ определения содержания сквалена в некоторых маслах, предусматривающий приготовление образца сравнения, путем смешивания стандартного образца сквалена и растворителя - н-гексана, анализ образца сравнения, путем хромато-масс-спектрометрии, построение калибровочного графика зависимости высоты пика от концентрации сквалена и уравнения регресии, подготовка исследуемого образца, анализ исследуемого образца, путем хромато-масс-спектрометрии, количественное определение сквалена в исследуемом образце, путем абсолютной градуировки (Разработка методики определения содержания сквалена в некоторых растительных жирных маслах / Д.И. Писарев, О.О.Новиков, М.А. Бочарникова М.А. и др. // Научный результат. Медицина и фармация. - 2016.- Т.2.- №4.- с. 43-53).

Недостатком данного технического решения является низкая точность количественного определения сквалена, обусловленная низкой эффективностью разделения близких по составу и свойствам компонентов липидной матрицы, что приводит к перекрыванию пиков на хроматограммах, даже при достаточно низких концентрациях, а также ограниченная область применения, в виду возможности определения сквалена только в растительном масле и невозможности применения при анализе погонов дистилляционной рафинации растительного масла, являющихся перспективным вторичным сырьем для промышленного получения сквалена.

Известен способ определения неомыляемой фракции погонов дистилляции подсолнечных масел с помощью газо-жидкостного хроматографа с масс-детектором, включающем приготовление эталонных образцов холестерина, анализ эталонного образца, путем хромато-масс-спектрометрии, построение калибровочного графика зависимости высоты пика от концентрации холестерина и уравнения регрессии, подготовка исследуемого образца, путем смешивания навески исследуемого образца с 2%-ным спиртовым раствором гидроксида калия в объемом соотношении 1:10 с последующим выдерживанием в течение 45 минут, после чего полученную систему разбавляют дистиллированной водой в объемном соотношении 1:1, охлаждают до комнатной температуры, подвергают шестикратному экстрагированию гексаном, взятым в количестве 300 см³, полученные после экстрагирования вытяжки смешивают и последовательно промывают 50%-ным этиловым спиртом рН 8,0 и рН 7,0, промытую вытяжку выпаривают в ротационном испарителе с получением осадка, который сушат при температуре 80°С до постоянной массы, высушенный осадок растворяют в гексане при температуре 40°С, анализ исследуемого образца, путем хромато-масс-спектрометрии, количественное определение фитостеролов и токоферолов в исследуемом образце по формуле (Определение компонентов неомыляемой фракции погонов дистилляции подсолнечных масел с помощью ГЖХ/МС / И. А. Дубровская, Е. А. Бутина, Е. О. Герасименко, Н. В. Алпатова // Электронный сетевой политематический журнал "Научные труды КубГТУ". - 2017. - № 11. - С. 151-160. - EDN XMRKWL).

Недостатком данного технического решения является ограниченная область применения, обусловленная его направленностью на определение фитостеролов и токоферолов.

Прототипом изобретения является способ определения сквалена, включающий приготовление эталонного образца, путем смешивания стандартного образца сквалена и растворителя, анализ эталонного образца, путем хромато-масс-спектрометрии, построение калибровочного графика зависимости высоты пика от концентрации сквалена и уравнения регрессии, подготовка исследуемого образца, анализ исследуемого образца, путем хромато-масс-спектрометрии, количественное определение сквалена в исследуемом образце, путем абсолютной градуировки, при этом подготовку исследуемого образца осуществляют путем смешивания навески исследуемого образца с 2%-ным спиртовым раствором гидроксида калия в объемом соотношении 1:10 с последующим выдерживанием в течение 45 минут, после чего полученную систему разбавляют дистиллированной водой в объемном соотношении 1:1, охлаждают до комнатной температуры, подвергают шестикратному экстрагированию гексаном, взятым в количестве 300 см³, полученные после экстрагирования вытяжки смешивают и последовательно промывают 50%-ным этиловым спиртом рН 8,0 и рН 7,0, промытую вытяжку выпаривают в ротационном испарителе с получением осадка, который сушат при температуре 80°С до постоянной массы, высушенный осадок растворяют в гексане при температуре 40°С, а количественное определение сквалена в образце осуществляют по формуле (Адаптация методики количественного определения сквалена в погонах дистилляции подсолнечных масел / И. А. Дубровская, Е. О. Герасименко, М. В. Слободяник [и др.] // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. - 2021. - № 5-6(383-384). - С. 77-84. - DOI 10.26297/0579-3009.2021.5-6.15. - EDN KBNCRZ).

Недостатком данного способа является его ограниченная область применения, обусловленная возможностью определения содержания сквалена только в погонах дистилляционной рафинации и дезодорации растительных масел.

Задачей изобретения является усовершенствование способа количественного определения сквалена.

Техническим результатом изобретения является расширение арсенала средств для количественного определения сквалена в растительном масле и продуктах переработки масличного сырья, позволяющего при сохранении его высокой точности, расширить объекты исследования, в частности помимо погонов дистилляционной рафинации растительного масла, использовать растительные масла, например амарантовое.

Технический результат достигается тем, что способ определения содержания сквалена в растительном масле и продуктах переработки масличного сырья предусматривает приготовление эталонного образца, путем смешивания стандартного образца сквалена и растворителя, анализ эталонного образца, путем хромато-масс-спектрометрии, построение калибровочного графика зависимости высоты пика от концентрации сквалена и уравнения регрессии, подготовка исследуемого образца путем смешивания навески исследуемого образца с 2%-ным спиртовым раствором гидроксида калия в объемом соотношении 1:10 с последующим выдерживанием, разбавлением дистиллированной водой в объемном соотношении 1:1, охлаждением до комнатной температуры, шестикратным экстрагированием гексаном, взятым в количестве 300 см³, смешиванием полученных после экстрагирования вытяжек и последовательным промыванием 50%-ным этиловым спиртом рН 8,0 и рН 7,0, выпариванием промытой вытяжки в ротационном испарителе с получением осадка, его высушивание при температуре 80°С до постоянной массы и растворение в гексане при температуре 40°С, анализ полученного исследуемого образца, путем хромато-масс-спектрометрии, количественное определение сквалена в исследуемом образце, путем абсолютной градуировки, при этом в качестве исследуемого образца используют погоны дистилляционной рафинации растительного масла или растительные масла, смешивание стандартного образца сквалена и растворителя, при приготовлении эталонного образца осуществляют в интервале концентраций от 0,1 до 10 мл/мг сквалена, а выдерживание раствора, полученного путем смешивания навески исследуемого образца с 2%-ным спиртовым раствором гидроксида калия, осуществляют в течение 90 минут, при этом количественное определение сквалена в исследуемом образце осуществляют по формуле:

, (1)

где у – содержание сквалена, мас.%;

х – площадь пика.

Градуировочный график приведен на фиг. 1.

Смешивание стандартного образца сквалена и растворителя, при приготовлении эталонного образца, осуществляют в интервале концентраций от 0,1 мг/мл до 10 мл/мг сквалена позволяет обеспечить возможность определения сквалена с высокой точностью в сырье характеризующемся различным содержанием сквалена, т.е не только в погонах дистилляционной рафинации растительного масла, но и в растительных маслах. При этом выдерживание раствора, полученного путем смешивания навески исследуемого образца с 2%-ным спиртовым раствором гидроксида калия, в течение 90 минут, позволяет минимизировать негативное влияние мешающих веществ и максимально выделить неомыляемую фракцию липидов, а дальнейшее количественное определение сквалена в исследуемом образце по формуле:

, (1)

где у - содержание сквалена, мас.%;

х - площадь пика.

Таким образом, совокупность заявляемых признаков позволяет использовать в качестве исследуемого образца погонов дистилляционной рафинации растительного масла или растительного масла, что обеспечивает расширение арсенала средств для количественного определения сквалена в продуктах переработки масличного сырья, при сохранении его высокой точности, что расширяет область примене6ния данного способа, за счет увеличения перечня объектов исследования.

Пример конкретного выполнения.

Приготовление эталонного образца осуществляют путем растворения в н-гексане стандартного образца сквалена с концентрацией от 0,1 мг/мл до 10 мг/мл. Данные растворы подвергают хроматографическому разделению и по полученным данным строят калибровочный график зависимости высоты пика от концентрации сквалена и на основании математической обработки калибровочной прямой составляют уравнение:

где у – содержание сквалена, мас.%;

х – площадь пика.

При этом расчет площадей пика осуществляют по формуле:

где h' - высота описанного треугольника;

b₀ - ширина пика на нулевой линии (ЦАРЕВ Н.И., ЦАРЕВ В.И., КАТРАКОВ И.Б. «Практическая газовая хроматография: Учебно-методическое пособие для студентов химического факультета по спецкурсу Газохроматографические методы анализа», Барнаул, Изд-во Алт. ун-та, 2000, стр.106 ф-ла 65).

Далее проводят омыление 5±1 г исследуемой пробы - погон дистилляции растительного масла (подсолнечного) кипятят в присутствии 50 мл спиртового раствора гидроксида калия концентрацией 2 моль/дм³ в течение 90 минут. Затем омыленную систему разбавляют дистиллированной водой в соотношении 1:1, охлаждают до комнатной температуры и количественно переносят в делительную воронку и проводят шестикратное исчерпывающее экстрагирование гексаном, взятом в количестве 300 см³. Соединенные гексановые вытяжки последовательно промывают 50%-ным этиловым спиртом рН8,0 и 50%-ным этиловым спиртом рН7,0 порциями по 25 см³ до исчезновения окрашивания индикатора фенолфталеина.

Промытую гексановую вытяжку количественно через воронку с бумажным фильтром переносят в предварительно высушенную и взвешенную колбу и выпаривают в ротационном испарителе под вакуумом 125mbar/HPa. Полученный порошок сушат при температуре 80°С в вакуум-сушильном шкафу до постоянной массы.

Полученный образец неомыляемой фракции растворяют в 50 см³ гексана при температуре 40°С для полного растворения высокоплавких веществ. Далее 5 мкл полученного раствора подвергают хроматографированию на газовом хроматографе с масс-детектором «Кристалл-5000» при следующих условиях: Режим ионизации масс-спектрометра - электронный удар.

Детектирование проводили в режимах полного ионного тока (SСАМ) в диапазоне m/z 40-500 Da.

Разделение проводили на колонке Zebron ZB-5MS 30 m L×0,25 mm ID×0,25μm при следующих режимах:

Жидкая фаза: 5%-polysilarylene 95 polydimethylsilooxane;

Условия хроматографирования:

Газ-носитель – гелий с постоянным током – 2,0 мл/мин;

Температура колонки – 250°С

Температура испарителя – 270°С

Температура ионного источника – 250°С

Режим ввода пробы - без деления потока.

Расчет площадей пика осуществляют по формуле:

,

где h' - высота описанного треугольника;

b₀ - ширина пика на нулевой линии (ЦАРЕВ Н.И., ЦАРЕВ В.И., КАТРАКОВ И.Б. «Практическая газовая хроматография: Учебно-методическое пособие для студентов химического факультета по спецкурсу Газохроматографические методы анализа», Барнаул, Изд-во Алт. ун-та, 2000, стр.106 ф-ла 65). для образцов представлен ниже, в таблице 1.

Идентификацию компонентов неомыляемой фракции образца осуществляют по масс-спектрам, а также с использованием стандартных образцов сквалена.

Определение сквалена осуществляют в пяти исходных образцах погонов дистилляции и в аналогичных образцах с добавкой стандартного образца сквалена, а также в пяти исходных образцах растительного масла (амарантового) и в аналогичных образцах с добавкой стандартного образца сквалена по формуле:

,

где у - содержание сквалена, мас.%;

х - площадь пика.

Стандартный образец вводили в количестве 0,5, после чего проводили пробоподготовку и хроматографическое определение содержания сквалена.

Также проведен анализ для амарантового масла.

Полученные результаты сведены в таблицу 2.

Как видно из представленных данных, предлагаемый заявляемый способ определения сквалена в погонах дистилляции жирных кислот и растительном масле - позволяет определить содержание сквалена с погрешностью не более ±0,009%.

Исследования выполнялись с использованием оборудования ЦКП "Исследовательский центр пищевых и химических технологий" КубГТУ (CKP_3111), развитие которого поддерживается Минобрнауки РФ (Соглашение № 075-15-2021-679).

Изобретение относится к масложировой промышленности. Способ определения содержания сквалена в растительном масле и продуктах переработки масличного сырья предусматривает приготовление эталонного образца, путем смешивания стандартного образца сквалена и растворителя, анализ эталонного образца, путем хромато-масс-спектрометрии, построение калибровочного графика зависимости высоты пика от концентрации сквалена и уравнения регрессии, подготовка исследуемого образца путем смешивания навески исследуемого образца с 2%-ным спиртовым раствором гидроксида калия в объемом соотношении 1:10 с последующим выдерживанием, разбавлением дистиллированной водой в объемном соотношении 1:1, охлаждением до комнатной температуры, шестикратным экстрагированием гексаном, взятым в количестве 300 см³, смешиванием полученных после экстрагирования вытяжек и последовательным промыванием 50%-ным этиловым спиртом рН 8,0 и рН 7,0, выпариванием промытой вытяжки в ротационном испарителе с получением осадка, его высушивание при температуре 80°С до постоянной массы и растворение в гексане при температуре 40°С, анализ полученного исследуемого образца, путем хромато-масс-спектрометрии, количественное определение сквалена в исследуемом образце, путем абсолютной градуировки, при этом в качестве исследуемого образца используют погоны дистилляционной рафинации растительного масла или растительные масла, смешивание стандартного образца сквалена и растворителя, при приготовлении эталонного образца осуществляют в интервале концентраций от 0,1 мг/мл до 10 мл/мг сквалена, а выдерживание раствора, полученного путем смешивания навески исследуемого образца с 2%-ным спиртовым раствором гидроксида калия, осуществляют в течение 90 минут, при этом количественное определение сквалена в исследуемом образце осуществляют по формуле

, (1)

где у – содержание сквалена, мас.%; х – площадь пика. Изобретение позволяет определить содержание сквалена с погрешностью не более ±0,009%, а также расширить объекты исследования, в частности помимо погонов дистилляционной рафинации растительного масла, использовать растительные масла. 1 ил., 2 табл.

Способ определения содержания сквалена в растительном масле и продуктах переработки масличного сырья предусматривает приготовление эталонного образца, путем смешивания стандартного образца сквалена и растворителя, анализ эталонного образца, путем хромато-масс-спектрометрии, построение калибровочного графика зависимости высоты пика от концентрации сквалена и уравнения регрессии, подготовка исследуемого образца путем смешивания навески исследуемого образца с 2%-ным спиртовым раствором гидроксида калия в объемом соотношении 1:10 с последующим выдерживанием, разбавлением дистиллированной водой в объемном соотношении 1:1, охлаждением до комнатной температуры, шестикратным экстрагированием гексаном, взятым в количестве 300 см³, смешиванием полученных после экстрагирования вытяжек и последовательным промыванием 50%-ным этиловым спиртом рН 8,0 и рН 7,0, выпариванием промытой вытяжки в ротационном испарителе с получением осадка, его высушивание при температуре 80°С до постоянной массы и растворение в гексане при температуре 40°С, анализ полученного исследуемого образца, путем хромато-масс-спектрометрии, количественное определение сквалена в исследуемом образце, путем абсолютной градуировки отличающийся тем, что в качестве исследуемого образца используют погоны дистилляционной рафинации растительного масла или растительные масла, смешивание стандартного образца сквалена и растворителя, при приготовлении эталонного образца осуществляют в интервале концентраций от 0,1 мг/мл до 10 мл/мг сквалена, а выдерживание раствора, полученного путем смешивания навески исследуемого образца с 2%-ным спиртовым раствором гидроксида калия, осуществляют в течение 90 минут, при этом количественное определение сквалена в исследуемом образце осуществляют по формуле

где у – содержание сквалена, мас.%;

х – площадь пика.