Способ определения катехинов в водно-спиртовых растворах

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть применено для контроля качества алкогольной продукции, выдержанной в контакте с древесиной дуба. В способе определения катехинов в водно-спиртовых растворах, включающем их экстрагирование из измельченной древесины дуба водным раствором органического растворителя с последующим определением их содержания, в качестве органического растворителя применяют водный раствор этилового спирта в соотношении этиловый спирт: вода 50:50, затем концентрируют катехины в органическую фазу при рН 2,0-3,0, добавляя сульфат аммония 18-20 мас.% по отношению к пробе, и определение катехинов проводят кондуктометрическим титрованием экстракта. Содержание катехинов в водно-спиртовом растворе в пересчете на кверцетин рассчитывают по формуле:

где С - концентрация катехинов в экстракте, г/дм³;

C(PB(NO₃)₂) - молярная концентрация эквивалента титранта, моль/дм³;

V(PB(NO₃)₂) - объем титранта, пошедший на титрование катехинов, см³;

M_k - молярная масса эквивалента кверцетина, г/моль;

V_Э - объем экстракта, см³;

r - соотношение равновесных объемов водной и органической фаз;

R - степень извлечения катехинов в системе этиловый спирт - водно-солевой раствор, % (96).

Технический результат заключается в том, что способ упрощается, становится более дешевым, повышается селективность, расширяется область применения способа. 2 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть применено для контроля качества алкогольной продукции, выдержанной в контакте с древесиной дуба.

Аналогом выбран структурно-групповой спетрометический способ определения фенольных веществ, экстрагированных из дубовых гранулятов водно-спиртовой смесью (Т.А.Шарапова, В.Г.Гержикова, Д.Ю.Погорелов и др. Оценка экстрактов дубовых гранулятов для виноделия. // Виноделие и виноградарство. - 2001, №4. - С.16-17). Способ позволяет суммарно определять содержание фенольных веществ в экстрактах. Недостатки способа - длительность, неселективность.

В качестве прототипа выбран способ определения эллаготаннинов древесины дуба методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. Способ предполагает экстрагирование эллаготаннинов из дубовой древесины раствором ацетон:вода 7:3 с последующим удалением ацетона, фильтрование на фильтре Миллипор - 0,45 мк; разделение компонентов на хроматографической колонке RP - 18 Lichropher column (250×4 мм, 5 мк, Мерк, Германия); применение подвижной фазы (0,1%-ный водный раствор ортофосфорной кислоты и 50,0%-ный метанол (А.Прида, Ж.-Л.Пуэш. Эллаготаннины древесины дуба. // Виноделие и виноградарство. - 2002, №4. - С.32-33).

Недостатки способа - необходимость соблюдения специальных требований техники безопасности при работе с метанолом, применение сложного оборудования; неселективное определение таннинов; затрудненность анализа водно-спиртовых экстрактов из щепы дуба и непосредственно алкогольных напитков, обогащенных компонентами древесины.

Технической задачей изобретения является повышение селективности, упрощение и удешевление способа, а также расширение области применения для контроля готовой продукции - крепких алкогольных напитков, изготовленных с применением древесины.

Поставленная задача достигается тем, что в способе определения катехинов в водно-спиртовых растворах, включающем их экстрагирование из измельченной древесины дуба водным раствором органического растворителя с последующим определением их содержания, новым является то, что в качестве органического растворителя применяют водный раствор этилового спирта в соотношении этиловый спирт: вода 50:50, затем концентрируют катехины в органическую фазу при рН 2,0-3,0, добавляя сульфат аммония 18-20 мас.% по отношению к пробе и определение катехинов проводят кондуктометрическим титрованием экстракта. Содержание катехинов в водно-спиртовом растворе в пересчете на кверцетин рассчитывают по формуле:

где С - концентрация катехинов в экстракте, г/дм³;

C(PB(NO₃)₂) - молярная концентрация эквивалента титранта, моль/дм³;

V(РВ(NO₃)₂) - объем титранта, пошедший на титрование катехинов, см³;

M_k - молярная масса эквивалента кверцетина, г/моль;

V_Э - объем экстракта, см³;

r - соотношение равновесных объемов водной и органической фаз;

R - степень извлечения катехинов в системе этиловый спирт - водно-солевой раствор, %(96).

Технический результат заключается в том, что способ упрощается, удешевляется, повышается селективность, расширяется область применения способа.

Способ заключается в том, что для получения экстрактов высушенную щепу дуба смешивают со спиртом-сырцом, разбавленным дистиллированной водой до содержания этанола 50 об.% (30 г на 1 дм³ водно-спиртового раствора), подкисляют до рН 2,0-3,0, добавляют 20 мас.% сульфата аммония, экстрагируют на вибросмесителе в течение 15 мин. После расслаивания фаз отделяют экстракт и помещают в термостатируемую ячейку закрытого типа с впаянными в крышку платиновыми электродами, площадь электродов 1×1 см², расстояние между электродами 0,5 см, 5 см³ экстракта. Константу ячейки находят по стандартному раствору KCl с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/дм³. Катехины, содержащие -ОН группы в орто-положении, пирокатехин или кверцетин, титруют водным раствором РВ(NO₃)₂ с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/дм³ из микробюретки по 0,1 см³, перемешивание раствора осуществляют магнитной мешалкой.

Получают кривую титрования катехинов раствором нитрата свинца (см. чертеж), по которой устанавливают количество PB(NO₃)₂, пошедшее на титрование катехинов, и рассчитывают их содержание по формуле в пересчете на кверцетин:

где С - концентрация катехинов в экстракте, г/дм³;

С(РВ(NO₃)₂) - молярная концентрация эквивалента титранта, моль/дм³;

V(PB(NO₃)₂) - объем титранта, пошедший на титрование катехинов, см³;

Mk - молярная масса эквивалента кверцетина, г/моль;

V_Э - объем экстракта, см³;

r - соотношение равновесных объемов водной и органической фаз;

R - степень извлечения катехинов в системе этиловый спирт - водно-солевой раствор, %(96).

Содержание катехинов в экстракте:

Примеры осуществления способа

Пример 1.

Высушенную щепу дуба 30 г смешивают с 1 дм³ спирта-сырца, разбавленного дистиллированной водой до содержания этанола 50 об.% и выдерживают в течение двух месяцев в стеклянных герметично закрытых емкостях. Затем отбирают 10 см³ водно-спиртового раствора, подкисляют до рН 2-3, добавляют 18% сульфата аммония по отношению к пробе, экстрагируют на вибросмесителе в течение 15 мин. После расслаивания фаз отделяют экстракт 5 см³, помещают в термостатируемую ячейку закрытого типа с впаянными в крышку платиновыми электродами, площадь 1×1 см², расстояние между электродами 0,5 см, и титруют водным раствором PB(NO₃)₂ с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/дм³ из микробюретки по 0,1 см³, перемешивание раствора осуществляют магнитной мешалкой.

Способ осуществим.

Пример 2.

К 10 см³ водно-спиртового экстракта древесины дуба добавляют 19% сульфата аммония по отношению к пробе. Далее осуществляют согласно примеру 1.

Способ осуществим.

Пример 3.

К 20 см³ водно-спиртового экстракта древесины дуба добавляют 20% сульфата аммония по отношению к пробе. Далее осуществляют согласно примеру 1. Способ осуществим.

Пример 4.

К 20 см³ водно-спиртового экстракта древесины дуба добавляют 17% сульфата аммония по отношению к пробе. Способ неосуществим, т.к. выделившийся экстракт содержит значительное количество воды.

Пример 5.

К 20 см³ водно-спиртового экстракта древесины дуба добавляют 21% сульфата аммония по отношению к пробе. Способ неосуществим, т.к. выпавшие кристаллы соли адсорбируют катехины.

Пример 6.

20 см³ водно-спиртового экстракта древесины дуба подкисляют до рН 3,0, добавляют 19 мас.% сульфата аммония по отношению к пробе, далее осуществляют согласно примеру 1. Способ осуществим.

Пример 7.

20 см³ водно-спиртового экстракта древесины дуба подкисляют до рН 2,5, добавляют 19 мас.% сульфата аммония по отношению к пробе, далее осуществляют согласно примеру 1. Способ осуществим.

Пример 8.

20 см³ водно-спиртового экстракта древесины дуба подкисляют до рН 1,0, добавляют 19 мас.% сульфата аммония по отношению к пробе, далее осуществляют согласно примеру 1. Способ неосуществим.

Пример 9.

20 см³ водно-спиртового экстракта древесины дуба подкисляют до рН 4,0, добавляют 19 мас.% сульфата аммония по отношению к пробе, далее осуществляют согласно примеру 1. Способ осуществим, однако степень извлечения катехинов понижается.

Правильность способа проверена на модельных растворах пирокатехина методом введено - найдено. Результаты определения пирокатехина методом кондуктометрического титрования представлены в таблице 1 - Определение пирокатехина методом кондуктометрического титрования. Относительная ошибка определения пирокатехина не превышает 10%.

В таблице 2 приведена сравнительная характеристика предлагаемого способа и прототипа.

Предлагаемый способ позволяет проводить определение катехинов в водно-спиртовых растворах, селективно определять катехины, содержащие -ОН группы в орто-положении; не требует применения сложного оборудования и дефицитных, опасных реагентов.

Таблица 1 (n=5, Р=0,90)
Введено, г/дм3	Найдено, г/дм3	Sr
2,0	1,9±0,2	0,059
Таблица 2
Параметры	Известный способ	Предлагаемый способ
Простота выполнения анализа	Применение дорогостоящего оборудования (жидкостной хроматограф)	Применение стандартного лабораторного оборудования
Техника безопасности при выполнении анализа	Требует выполнения специальных требований по ТБ при работе с метанолом	Безопасен
Селективность определения катехинов, содержащих -ОН группы в орто-положении	Не позволяет определить	Позволяет определить
Объекты анализа	Водно-спиртовые экстракты древесины дуба	Водно-спиртовые экстракты древесины дуба, крепкие алкогольные напитки, изготовленные с применением древесины

Способ определения катехинов в водно-спиртовых растворах, заключающийся в экстрагировании катехинов из измельченной древесины дуба водным раствором органического растворителя с последующим определением их содержания, отличающийся тем, что в качестве органического растворителя применяют водный раствор этилового спирта в соотношении этиловый спирт: вода, равном 50:50, затем концентрируют катехины в органическую фазу при рН 2,0-3,0, добавляя сульфат аммония 18-20 мас.% по отношению к пробе и определение катехинов проводят кондуктометрическим титрованием экстракта, содержание катехинов в водно-спиртовом растворе в пересчете на кверцетин рассчитывают по формуле

где С - концентрация катехинов в экстракте, г/дм³;

С(РВ(NO₃)₂) - молярная концентрация эквивалента титранта, моль/дм³;

V(PB(NO₃)₂) - объем титранта, пошедший на титрование катехинов, см³;

M_к - молярная масса эквивалента кверцетина, г/моль;

V_Э - объем экстракта, см³;

r - соотношение равновесных объемов водной и органической фаз;

R - степень извлечения катехинов в системе этиловый спирт - водно-солевой раствор, %(96).