Способ количественного определения фенольных веществ в винах Советский патент 1985 года по МПК G01N33/14 

2. Способ по п. I, о т л и ч а -ношении 1:20-60, а при подготовке

ю щ к и с я тем, что пробу виноматериала смешивают с реактивом в соот- хинона концентрацией 20-500 мг/л.

1138736

реактива используют раствор п-бензо

1. СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФЕНОЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ В ВИН предусматривающий отбор пробы виноматериала, смешение ее с подготовленным реактивом, содержащим щелочь, и термостатирование полученной смеси, о тличающийся тем, что, с.целью повьшения точности, подготовку реактива осуществляют путем смешивания щелочи с раствором .п-бензохинона и насьпцения полученной смеси кислородом до равновесного состояния с последукнцим введением в нее пробы виноматериала, измерением количества по-: глощенного пробой виноматериала кисло рода и установлением концентрации no-t следнего, а определение количества фенольных веществ осуществляют по { графику зависимости последних от установленного значения концентрации поглощенного кислорода. ГЬ

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам количественного определения суммы фенольных веществ в винах и может быть использовано в винодельческой промьшленности.

Известен способ количественного определения фенольных веществ, предусматривающий окисление стандартным раствором перманганата калия пробы исходного вина, обработанной нитратом свинца с последующим определением,содержания фенольных веществ по разнице в количествах израсходованного на каждую пробу перманганата калия L13.

Окисление пробы по этому способу осуществляется без предварительной ионизации фенольных веществ, что снижает их реакционную способность. В результате перманганатом калия окисляются только наиболее реакционноспособные фенольные вещества, составлякщие лишь некоторую неопределенную часть от общего их количества.

Кроме того, количество перманганата калия, израсходованного на окисление, зависит не только от содержания фенольньгх веществ, но и от их строения. Поскольку строение фенольных веществ в винах заранее неизвестно, то установить однозначлое соответствие между количеством израсходованного перманганата калия и количеством содержащихся в вине фенольных веществ не представляется возможным.

Указанные недостатки обуславливают низкую точность количественного определения фенольных веществ в винах.

Кроме того, определению мешает спирт. Это требует Проведения трудоемких подготовительных операций для удаления спирта из вина.

Известен также способ количественного определения фенольных веществ в винах, предусматривающий отбор пробы

виноматериала, смешение ее с подготовленным реактивом, содержащим щелочь, и термостатирование полученной смеси 2).

Окисление пробы согласно указанному способу осуществляют в присутст: 1вии щелочи (карбоната натрия) , что обеспечивает ионизацию фенолышх веществ, способствует повьшению полноты их окисления, а в результате увеличивает точность количественного определения фенольн.ых веществ.

Однако фенольные вещества определяют по изменению оптической плотности анализируемой пробы, а для расчета по данным оптической плотности количества фенольных веществ используют калибровку по таннину. При этом результаты определения зависят не только от содержания в вине фенольных веществ, но и от качества таннина, которое изменяется как показывае опыт, в зависимости от способа и источников получения, степени окисленности, чистоты и времени хранения таннина.

Кроме того, таннин относится к соединениям неустановленного строения, что затрудняет его стандартизацию.

На практике низкая точность определения проявляется в том, что результаты, полученные на одном и том же образце вина в различных лабораториях, не совпадают.

Кроме того, на точность результатов отрицательное влияние оказывает использование такого сильного окислителя, как реактив Фолина-Чокальтеу, который восстанавливается не только под действием фенольных, но и других редуцирующих веществ например сахаров.

Существенное влияние на результат оказывает также разрушение реактива Фолина-Чокальтеу под действием щелочи. При зтом ошибки определения, возникающие из-за взаимодействия реакти ва со щелочью, принципиально неустра нимы. Так, например, снижение щелочности среды хотя и уменьшает разрушение реактива Фолина-Чокальтеу, но создает заведомо неблагоприятные условия для окисления фенольных веществ, приводящие к потере селективносги окисления. Кроме того, взаимодействие реактива со щелочью приводи к изменению в ходе определения рН сре ды, что исключает цветовую характери стику пробы, по которой производится количественная оценка ..содержания фенольных веществ. Указанные недостатки обуславливаю низкую точность результатов определе ния . Цель изобретения - повышение точности определения фенольных веществ винах. Указанная цель достигается тем, что согласно способу количественного определения фенольных веществ в винах, предусматривающему отбор пробы виноматериала, смешение ее с подгото ленным реактивом, содержащим щелочь, и термостатирование полученной смеси подготовку реактива осуществляют путем смешивания щелочи с раствором пбензохинона и насыщения полученной смеси кислородом до равновесного состояния с последующим введением в нее пробы виноматериала, измерением количества поглощенного пробой виноматериала кислорода, и установлением концентрации последнего, а определение количества фенольных веществ осу ществляют по графику зависимости последних от установленного значения концентрации поглощенного кислорода. При этом пробу виноматериала смешивают с реактивом в соотношении 1: 20-60, а при подготовке реактива используют раствор р-бензохинона концентраций 20-500 . Окисление анализируемой пробы в растворе п-бензохинона позволяет повысить скорость окисления фенольных веществ в результате каталитического воздействия на них п-бензохинона. Каталитическое окисление фенольны веществ в растворе п-бензохинона обеспечивает также возможность йспользобания в качестве окислителя кислород который является настолько слабым окислителем, что в обычных у ловиях не оказывает действия на компоненты пробы. Принципиальное значение проведения окисления в растворе п-бензохинона кислородом заключается в повышении селективности окисления фенольных веществ, которое достигается увеличением скорости окисления фенольных веществ при одновременном уменьшении скорости окисления других компонентов пробы. Окисление пробы в растворе п-бензохинона с концентрацией 20-500 мг/л при соотношении объемов раствора пбензохинона и пробы 20-60:1 обеспечивает оптимальную для определения селективность окисления фенольных веществ и одновременно дает стехиометрическое взаимодействие с ними ок1-;слителя, При использовании концентрации п-бензохинона ниже 20 мг/л и соотношения объемов меньше 20:1 снижается каталитический эффект п-бензохинона что приводит к потере селективности окисления. Использование концентрации п-бензохинона въше 500 мг/л и соотношения объемов больше 60: 1 также нецелесооб разно, поскольку ни. ход окисления начинают оказывать влияние процессы конденсации фенольных веществ, в результате которых доля фенольных веществ, участвующих в окислении, снижается. Насьш;ение кислородом раствора п-бензохинона обеспечивает введение кислорода в качестве окислителя в количествах, необходимых для протекания реакции окисления в кинетической области. Использование кислорода выгодно отличается от использования окислителя в известном способе тем, что кислород не подвергается разруше нию под действием щелочи. Кроме того, введение кислорода jjjrTeM насыщения раствора позволяет легко дозировать кислород, обеспечивая необходимое постоянство его исходной концентрации. Осуществление насыщения раствора п-бензохинона кислородом после при- бавления щелочи создает оптимальные условия введения окислителя за.счет образования раствора, содержащего основные компоненты, определяющие растворимость кислорода. Введение пробы лосле насьпнвния раствора п-бензохинона кислородом обеспечивает одновременное воздействие на фенольныё вещества окислителя щелочи и катализатора. Измерение количества поглощенного кислорода позволяет осуществить прямое определение содержания в пробе. фенольных веществ без проведения дополнительных операций сравнения с эталоном. Это обусловлено тем, что в условиях данного способа количеств грамм-эквивалентов поглощенного кислорода равно количеству грамм-эквивалентов гидроксильных групп фенольных веществ вне зависимости от изменения физико-химических характеристи пробы. Осуществление измерения поглощенного кислорода при постоянном давлении позволяет поддерживать на протяжении всего процесса окисления постоянную и равную начальной концентр цию кислорода, что обуславливает протекание окисления любой пробы в рамках реакций первого порядка. Насыщение раствора кислородом и измерение его поглощения при 40-80°С способствует проявлению п-бензохинон максимальной каталитической активности. При увеличении температуры свьше 80°С повышение каталитической активности п-бензохинона не дает вьшгрыша, поскольку проведение при этой те пературе насыщения не позволяет достигнуть необходимой концентрации кис лорода вследствие уменьшения его рас воримости j Уменьшение температуры ни же 40°G также нецелесообразно вследствие падения каталитической активности п-бензохинона. На фиг. 1 представлено схематичес кое изображение устройства для осуществления способа; на фиг. 2 - типичная кинетическая кривая поглощени кислорода в процессе окисления пробы на фиг. 3 - калибровочный график зависимости кол1гчества фенол ьных веществ от концентрации поглощенного кислорода. Устройство содер:жит реакционный сосуд 1 с краном 2 и барботером 3, соединительную трубу 4, газовую бюре ку 5 с индикаторной жидкостью 6, тер

мостат 7 и магнитную мешалку 8,

Способ осуществляют следующим образом. 1

декан. Затем устанавливают кран 2 в положение, обеспечивающее соединение реакционного сосуда 1 с газовой бю66Сначала готовят раствор п-бензохинона с заданной концентрацией, для чего навеску п-бензохинона растворяют в воде. После этого отмеряют некоторый объем полученного раствора и к нему добавляют небольшое количество щелочи, например NaOH. В процессе добавления щелочи измеряют рН раствора, при достижении рН 12-13 добавление щелочи прекращают. Во избежание сильного защелачивания п-бензохинона шелочь удобно добавлять по каплям в виде 1-2 н.раствора. Полученный щелочкой раствор п-бензохинона вводят в реакционный сосуд 1, который помещают в термостат 7 и устанавливают 40-80 0. Включают маг нитную мешалку 8 и контролируют установление заданной температуры. При достижении заданной температуры приступают к насьш1ению раствора кислородом, для чего, на барботер 3 подадот ток кислорода. Во время насьпцения кран 2 устанавливают в положение, при котором реакционный сосуд 1 соединен с атмосферой и отключен от газовой бюретки 5. Время, необходимое для проведения насыщения раствора кислородом, устанавливают экспериментально, например путем проведения газохроматографических измерений растворенного кислорода, во времени. Далее отбирают пробу с объемом, составляницим 1:20-60 часть объемараствора, содержащего в реакционном сосуде 1. Пробу вводят через барботер 3 при помощи шприца. Перед введением пробы газовую бюретку 5 продувают кислородом для чего, не прекращая насьш1ения раствора кислородом, устанавливают кран 2 на 2 мин в .положение, обеспечивающее соединение реакционного сосуда 1 с газовой бюреткой 5. Введение пробы осуществляют при положении крана 2, обеспечивающем соединение реакционного сосуда 1 и газовой бюретки 5 с атмосферой. Пос- - -,. -.х ле введения пробы газовую бюретку 5 устанавливают в горизонтальное положение и помещают вначале ее шкалы 0,1-0,05 мл индикаторной жидкости, при помощи юприца. В качестве инди- . каторной жидкости 6 используют три71138736

реткой 5 и по ее шкале начинают фиксировать изменение положения индикаторной жидкости 6 во времени. Использование горизонтально расположенной газовой бюретки 5 дает возмож- 5

ность перемещения индикаторной жидкости для изменения объема замкнутой системы реакционный сосуд-газовая бюретка в соответствии с количеством поглощенного кислорода. При этом ско-Ю ют рость вращения магнитной мешалки 8 не должна оказывать влияния на скорость продвижения индикаторной жидко сти 6,. чтобы достичь этого проводят серию опытов при различных скоростях вращения мешалки 8 и устанавливают такую скорость вращения, начиная с которой начальная скорость продвижения индикаторной жидкости 6 перестае зависеть от скорости перемешивания. По данным изменения положения индикаторной жидкости во времени строя кинетическую кривую, из которой опре деляют количество грамг -эквивалентов поглощенного в ходе окисления кислорода. Типичная кинетическая кривая представлена на фиг. 2, интерпретиру ющей определение количества поглощен ного кислорода. I / Содержание в пробе фенольных ве|.ществ определяют по формуле F P/V где F - концентрация фенольных веществ в пробе, г-экв./л; Р - количе° ство поглощенного кислорода, г-экв; V - объем пробы, л. Определение количества фенольных веществ может осуществляться по калибровочному графику зависимости количества фенольных веществ (F) от концентрации поглощенного кислорода (P/V), (фиг. З), где Р - количество поглощенного кислорода, а V - объем пробы. Алгоритм пользования графиком. Количество поглощенного кислорода Р 10 мг-экв/л, объем пробы V 10 мл. Вычисляем концентрацию поглощенного кислорода P/V 1000 мг- экв/л. и, пользуясь графике 5 находи F 1000 мг-экв/л. Количество поглощенного кислород Р 5 мг-экв/л, объем пробы V 1 мл Вычисляем концентрацию поглощенного кислорода P/V 1 мл. Вычисляем концентра1щю поглощенного кислорода P/V 5000 мг-экв/л и, пользуясь графиком, находим F 5000 мг-экв/л.

Пример 1. Определяют количество фенольных веществ в виноматеригше Каберне.

Для этого навеску 20 мг п-бензорают 19 мл этого раствора и к нему по каплям прибавляют 1 и,раствор NaOH до получения рН - 12. Полученный щелочной раствор п бензохинона нагрева- хинона растворяют в 1 л воды, отбидо 40 С и затем в течение 5 мин насыщают кислородом. После этого вво ят 1 мл пробы и при постоянном давлении измеряют количество поглощенного кислорода. При этом температуру в реакционном сосуде поддерживают постоянной. Достижение положительного эффекта оценивают по результатам шести повторностей с использованием, в каждой из них реактивов различного качества: чда. Данные представлены в таблице. Пример 2. Определяют количество фенольных веществ в виномате-Р риале Каберне. Для этого навеску 500 мг п-бензохинона растворяют в 2л воды,, отбирают 50 мл этого раствора и к нему прибавляют по каплям 1 н.:рзствор NaOH до получения рН 12. Полученный щелочной раствор п-бензохинона нагревают до , затем в течение 5 .мин раствор насыщают кислородом. После этого вводят 1 нл пробы и при постоянном давлении измеряют поглощение кислорода. В ходе всего процесса температуру поддерживают постоянной. Достижение положительного эффекта оценивают по результатам шести повторностей с использованием в каждой из них реактивов различного качества: чда. Данные представлены в таблице. Пример 3. Определяют количество фенольных веществ в виномате i риале Каберне.. Для этого навеску 260 мг п-бензохииона растворяют 1 л воды, отбирают 39 мл этого раствора и к нему прибавляют по каплям 1 Hiраствор NaOH до получения рН 12. Полученный щелочной раствор п-бензохинона нагревают до 60°С, после чего раствор насыщают кислородом в течение 5 мин. Затем вводят 1 мл пробы и при постоянном давлении измеряют поглощение кислорода, В ходе всего процесса температуру поддерживают постоянной. Достижение положительного эффекта оценивают по результатам шести повторно стей с использованием в каждой из реактивов различного качества: чда. Данные представлены в таблице, П р и м р 4. Определяют количество фенольных веществ в виномате- риале Каберне. Для этого навеску;Ю иг п-бензохинона растворяют в 1 л воды, отбирают 10 мл этого раствора и к нему прибавляют по каплям 1 н.раствор NaO до получения рН- 12. Полученный щелоч ной раствор нагревают до , после чего раствор насыщают кислородом в течение 5 мин. Затем вводят 1 мл пробы и при постоянном давлении измеряют поглощение кислорода. В ходе всего процесса температуру поддерживают постоянной. Достижение положительного эффекта оценивают по результатам шести повторностей с использованием в каждой из них реактивов -различного качества ч, чда, хч. Данные представлены в таблице. Пример 5. Определяют количество фенольных веществ в виноматер але Каберне . . Для этого навеску 600 мг п-бензохинона растворяют в 1 мл воды, отбирают 69 мл этого раствора и к нему прибавляют по каплям 1 н,раствор NaO до получения рН 12. Полученный щелочной раствор нагре вают до 60°С, после чего раствор насыщают кислородом в течение 5 мин. Затем вводят 1 мл пробы и при посте-ЯННОМ давлении измеряют поглощение кислорода. Достижение положительного эффекта оценивают по результатам шести повторностей с использованием в каждой из них реактивов различного качества: чда. Данные представлены в таблице. Для сравнения точности определения предлагаемого способа с известным проведено определение фенольных веществ на том же виноматериале Каберне. Определение проводят в шести повторностях с использованием трех различных образцов таннина, предваритель но проверенных на соответствие требованиям ОСТ-18-208-74. Данные представлены в таблице. Результаты статообработки показаг ли, что максимальная погрешность :. предлагаемого способа составляет 0,4% а известного 40%, т.е. в сто раз больше. Таким образом, данный способ имеет преимущество в сравнении с известным, заключающееся в повышении точности деления количества фенольных веществ в винах. Это дает возможность объективной оценки качества винодельческой продукции. Повышение точности позволит также сопоставлять результаты, полу- . гЧеннАю в различные годы и на различных предприятиях отрасли для получе.ния статистически достоверных оценок ис- пользования технологических приемов.