Визначення галової кислоти у винах за допомогою сенсибілізованої тербієвої люмінесценції

Е.О. Лівенцова, аспірант,
С.В. Бельтюкова, доктор хім. наук, професор,
Одеська національна академія харчових технологій, 65039, м. Одеса, Канатна, 112
О.І. Теслюк, канд. хім. наук, доцент
Фізико-хімічний інститут ім. А.В. Богатського НАН України, 65080, м. Одеса, Люстдорфська дорога, 86

ВИЗНАЧЕННЯ ГАЛОВОЇ КИСЛОТИ У ВИНАХ ЗА СЕНСИБІЛІЗОВАНОЮ ЛЮМІНЕСЦЕНЦІЄЮ ТЕРБІЮ (III)

Продемонстровано можливість визначення галової кислоти (ГК) у винах без попереднього виділення останніх. Розроблено простий і надійний метод кількісного визначення ГК у винах за допомогою тонкошарової хроматографії. Пропонується використовувати тербій(ІІІ) хлорид у присутності триоктилфосфіноксиду (ТОФО) як проявний розчин, який викликає появу сенсибілізованого світіння іона лантаноїду в присутності ГА на хроматографічній пластинці.

Досліджено можливість визначення галової кислоти (ГК) у винограді без попереднього виділення кислоти. Розроблено простий і надійний метод кількісного визначення ГК у винограді методом тонкошарової хроматографії. Присутність хлориду тербію (III) і триоктилфосфіноксиду (TOPO) було запропоновано як покращений розчин, який провокує сенсибілізовану лантаноїдом люмінесценцію в присутності GA на хроматографічній пластині.

Ключові слова: люмінесценція, лантаноїди, тонкошарова хроматографія, галова кислота.

Фенолкарбонові кислоти, до яких відносяться гідроксибензойна та гідроксикорична кислоти, відіграють важливу роль у формуванні органолептичних властивостей вина (букету та смаку), беруть участь у біологічних та окисно-відновних процесах, що відбуваються під час виробництва та зберігання виноградних вин [1]. Ці кислоти цінні своїми антимутагенними властивостями, вони зміцнюють імунну систему, розріджують кров, можуть бути корисні в профілактиці раку, атеросклерозу, діабету, інсульту та катаракти.
Суттєвий внесок у якісні показники вин вносять фенольні сполуки, в тому числі похідні гідроксибензойної та гідроксикоричної кислот. Бузкова і галлова кислоти є одними з маркерів автентичності марочних вин і коньяків, які зазвичай витримуються в дубових бочках. Галлова кислота характеризує якість коньяку, залежність її вмісту від терміну витримки, дозволяє використовувати цей показник як маркер віку. Заміну виноградного вина фруктовим можна визначити за наявністю або відсутністю у вині галової кислоти.
У загальній кількості ідентифікованих фенолкарбонових кислот у винах найбільшу частку займає галова кислота від 50 до 85 % [2].
Для визначення фенолкарбонових кислот використовують методи високоефективної рідинної хроматографії [3,4], електрофоретичні та спектрофотометричні методи [5-7]. Останні, однак, не є вибірковими. Всі використовувані методи вимагають дорогого обладнання і не завжди доступні.

Метою роботи була розробка простого та чутливого методу кількісного визначення галової кислоти (ГК) у винах за допомогою тонкошарової хроматографії. Пропонується як проявний розчин використовувати хлорид тербію(III), який викликає появу сенсибілізованого світіння іона лантаноїду на хроматографічній пластинці в присутності ГК за рахунок внутрішньомолекулярної передачі енергії збудження від останнього до іона Tb(III). Інтенсивність аналітичного сигналу підвищується за наявності донорно-активної добавки – триоктилфосфіноксиду (ТОФО).
Розчин ГК (0,01 моль/л) готували розчиненням точної наважки препарату в етанолі. Хлорид тербію отримували розчиненням високочистого оксиду (99,99%) у соляній кислоті (1:1) з подальшим видаленням її надлишку випарюванням.
Розчини ПАР готували шляхом розчинення відповідних зразків у воді. Використовували розчинники (бензол, толуол, ацетон, ацетонітрил, метанол, етанол, етилацетат, хлороформ), оцтову та мурашину кислоти х.ч. Розчин TOPO готували шляхом розчинення точно зваженої частини речовини в етанолі.
Для хроматографії використовували пластини для тонкошарової хроматографії Silufol-UV 254, Sorbfil, STX-1A.
Сенсибілізовану люмінесценцію Tb(III) у фазі сорбенту реєстрували на спектрографі ІСП-51 з фотоелектричною приставкою ФЕП-1 в області 520-570 нм з максимумом при 545 нм. Люмінесценцію збуджували світлом ртутно-кварцової лампи СВД-120А зі світлофільтром УФС-2 (λвих=365 нм); pH розчинів вимірювали за допомогою іонометра ЕВ-74.
Відомо, що ГК та його похідні утворюють комплексні сполуки з іонами лантаноїдів із співвідношенням компонентів Ме:ГК = 1:2, у яких виникає інтенсивне світіння іона Tb(III) [8,9]. У шарі сорбенту також спостерігається інтенсивне світіння іонів Tb(III) з ГК. Ми використали цю властивість для розробки методу люмінесцентного визначення галової кислоти у винах.
Для вибору оптимальних умов і режимів хроматографії досліджено ряд нерухомих фаз, що відрізняються за своїми властивостями. Кращим рішенням виявилося використання хроматографічних пластин Sorbfil, на яких зображення плям ГК було більш чітким і придатним для кількісного аналізу.
Ступінь елюції систем кислотної, нейтральної та лужної природи (бензолоцтова кислота; бензол: ацетон: оцтова кислота; бензооцтова кислота: вода; етилацетат оцтова кислота; бензол: діоксан: оцтова кислота; хлороформ: метанол; ацетон: хлороформ; метанол: аміак; етанол: етилацетат: аміак). Найбільш оптимальними виявилися системи кислотної природи, зокрема етилацетат оцтова кислота у співвідношенні 95:5 і бензол:метанол:оцтова кислота у співвідношенні 100:50:1. Рухливість (Rf) ГК за цих умов становила 0,47 і 0,53 відповідно.
Досліджувався вплив об’єму зразка, нанесеного на пластину. На пластину наносили 0,2-6 мкл зразка. Найкращий результат був досягнутий при застосуванні зразка об'ємом 1 мкл.
Як оптимальний проявник необхідно було підібрати селективний і чутливий до ГК реагент. Нами запропоновано тербій(III) хлорид для виявлення ГК.
Інтенсивність світіння Tb(III) на плямі хроматограми залежить від концентрації іона лантаноїду в розчині, що проявляється. Найбільша інтенсивність люмінесценції спостерігається при використанні проявного розчину з концентрацією Tb(III) 1х10-3 моль/л.
Як показав експеримент, наявність ПАР у проявному розчині не справляє посилюючої дії на 1 лм сорбату Tb(III) у комплексі з ГК. При додаванні донорно-активної добавки TOPO до розчину для прояву спостерігається 5-кратне збільшення Ілюм сорбату Tb(III). У цьому випадку можливе утворення на сорбенті змішанолігандного комплексу, що призводить до підвищення інтенсивності аналітичного сигналу. Досліджено залежність Ілюм сорбату Tb(III) від кількості ТОРО в проявному розчині. Максимальне значення Ілюм сорбату Tb(III) спостерігається при концентрації ТОРО в проявному розчині 1х10-3 моль/л.
Оскільки комплексна сполука Tb(III) з ГК утворюється в слабокислому і нейтральному середовищі при значеннях рН 6,5-7,2, то як буфер використовували 4% розчин гексаміну.
Визначення ГК проводили в сухих червоних винах.
Проявний розчин готували змішуванням 1 мл розчину тербій хлориду концентрацією 0,01 моль/л, 0,1 мл 4% розчину метенаміну та 1 мл ТОРО концентрацією 0,01 моль/л, розведених дистильованою водою до об’єму 10 мл.
Методика проведення аналізу: 1 мкл досліджуваного вина наносять мікрошприцом на стартову лінію пластини розміром 25x80 мм (вино попередньо розбавляють дистильованою водою у співвідношенні 1:10). Паралельно на пластину наносять стандартний розчин ГК. В якості стандарту використовують водно-етанольний (1:1) розчин ГК з концентрацією 5-10-4-1х10-3 моль/л (залежно від очікуваного вмісту ГК у пробі). Пластинку поміщають у хроматографічну камеру з рухомою фазою (суміш бензол:метанол:оцтова кислота у співвідношенні 100:50:1). Коли фронт розчинника досягає висоти 70 мм, пластину виймають з камери і відмічають положення фронту розчинника. Отриману хроматограму висушують при температурі 40°С протягом 2 хвилин і рівномірно обробляють проявним розчином, склад якого вказано вище. Ідентифікацію ГА на пластині проводять за появою зеленого світіння Tb(III) під люмінесцентною лампою з λвих = 365 нм шляхом візуального порівняння Iлюм проби та стандарту.
Кількісне визначення ГА проводять за калібрувальним графіком, для побудови якого діють наступним чином. На пластину наносять різні кількості стандартного розчину ГК, а потім проводять хроматографію та прояв хроматографії, як описано вище. Потім з пластини вирізають плями з ГК, поміщають у кювету для твердих зразків і вимірюють інтенсивність свічення при λemission = 545 нм. На підставі отриманих даних Ilum Tb(III) - концентрація ГК будують калібрувальний графік, за яким визначають вміст ГК в досліджуваній пробі. Кількісну оцінку також можна провести методом додавання.
Чутливість визначення ГК у винах становить 0,002 мкг/мл. Точність і достовірність визначення кислотності у винах підтверджена статистичною обробкою результатів аналізу. Точність і достовірність визначення ГК у винах підтверджено шляхом статистичної обробки результатів аналізу. При n=5, P=0,95 значення відносного стандартного відхилення Sr становить 0,03 - 0,06.
Правильність визначення ГК у винах перевіряли методом «введено-знайдено» (таблиця).

Таблиця
Результати визначення галової кислоти у винах методом «введено-знайдено» (мкг/мл) (n = 5, P = 0,95)

Отримані дані становлять як практичний, так і теоретичний інтерес, оскільки проблема визначення ароматичних кислот є важливою і малодослідженою у виноробній промисловості.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ