Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ КИСЛОТ (УКСУСНОЙ, ЯБЛОЧНОЙ, МОЛОЧНОЙ) И УГЛЕВОДОВ (МАЛЬТОЗЫ, ГЛЮКОЗЫ, ФРУКТОЗЫ) В ПОЛУПРОДУКТАХ СПИРТОВОГО ПРОИЗВОДСТВА МЕТОДОМ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОЙ ЖИДКОСТНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ

Изобретение относится к области пищевой промышленности, а именно спиртовому производству, и может быть использовано для количественного определения органических кислот (уксусной, яблочной, молочной) и углеводов (мальтозы, глюкозы, фруктозы) в полупродуктах спиртового производства (сусле, бражке).

Известен способ одновременного определения анионов органических и неорганических кислот в сырье, жидких промежуточных и целевых продуктах биотехнологии, ликероводочной промышленности методом капиллярного электрофореза [Патент RU №2313781, опубл. 20.09.2006]. Сущность изобретения заключается во введении анализируемой пробы под давлением 20 мБар в течение 10-30 секунд с двух концов в капилляр, предварительно заполненный рабочим электролитом, воздействии на пробу в капилляре электрическим полем с последующей регистрацией компонентов с использованием кондуктометрического детектора с получением электрофореграммы, при этом рабочий электролит содержит 25-35 ммоль/л гистидина, 100-140 ммоль/л морфолиноэтансульфоновой кислоты, 1,5-2,5 ммоль Краун-эфира и 0,02-0,50 Тритона Х-100, остальное - вода. Способ позволяет разделять 40 компонентов (9 катионов, 11 аминов, 11 анионов органических кислот и 9 анионов неорганических кислот).

Недостатками данного известного способа являются использование дорогостоящих реактивов; невозможность одновременного определения углеводов и органических кислот.

Известен способ определения молочной кислоты в смеси с щавелевой, винной, гликолевой, яблочной, малоновой, лимонной, уксусной, малеиновой, янтарной кислотами [Патент РФ №2190214, опубл. 27.09.2002]. Способ включает использование в качестве сорбента сульфокатионообменника на основе сверхсшитого полистирола со спектрофотометрическим детектированием. В качестве элюента используют 5-20 мМ серной кислоты с добавлением 1-10 об. % ацетонитрила и разделение ведут при температуре 50-70°C. Время анализа 15 мин.

Недостатками данного известного способа являются: использование ацетонитрила, что удорожает способ; способ не описан для одновременного определения органических кислот и углеводов.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности является способ количественного определения мальтозы, глюкозы, фруктозы в полупродуктах спиртового производства методом высокоэффективной жидкостной хроматографии [Патент РФ №2613346, опубл. 16.03.2017]. Способ включает отбор пробы полупродуктов, подготовку ее к анализу и количественное определение мальтозы, глюкозы и фруктозы методом высокоэффективной жидкостной хроматографии по полученной хроматограмме, хроматографическое определение мальтозы, глюкозы и фруктозы в полупродуктах спиртового производства осуществляют с использованием жидкостного хроматографа с рефрактометрическим детектором на хроматографической аналитической колонке RHM-Monosaccharide Phenomenex Н⁺, заполненной сорбентом, смолой с 8% со степенью сшивки, в водородной ионной форме (300×7,8 мм, размер частиц 8 мкм), скорость потока подвижной фазы (дистиллированная вода) 0,6 см³/мин, максимальная температура в колонке 80°C.

Недостаток данного известного способа: способ не описан для одновременного определения органических кислот и углеводов в полупродуктах спиртового производства.

Техническим результатом, достигаемым настоящим изобретением, является обеспечение универсальности условий одновременного определения органических кислот (уксусной, яблочной, молочной) и углеводов (мальтозы, глюкозы, фруктозы) в полупродуктах спиртового производства, расширение диапазона определяемых массовых концентраций.

Достигается указанный технический результат тем, что способ количественного определения органических кислот (уксусной, яблочной, молочной) и углеводов (мальтозы, глюкозы, фруктозы) в полупродуктах спиртового производства методом высокоэффективной жидкостной хроматографии предусматривает отбор пробы полупродукта, фильтрование, центрифугирование в течение 7 мин при 13000 об/мин, разделение органических кислот (уксусной, яблочной, молочной) и углеводов (мальтозы, глюкозы, фруктозы) методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с рефрактометрическим детектором на хроматографической аналитической колонке Rezex ROA-Organic Acid Н⁺, заполненной сорбентом, смолой с 8% степенью сшивки, в водородной ионной форме (300×7,8 мм, размер частиц 8 мкм), скорость потока подвижной фазы (0,005 Н H₂SO₄) 0,45 см³/мин, температура термостатирования колонки 60°C и количественное определение уксусной, яблочной, молочной кислот, мальтозы, глюкозы, фруктозы по полученной хроматограмме.

Экспериментальным путем обнаружено, что для обеспечения указанного технического результата необходимо соблюдать предлагаемые режимные параметры пробоподготовки и хроматографического разделения органических кислот и углеводов, содержащихся в полупродуктах спиртового производства. При реализации предлагаемых режимных параметров повышается чувствительность метода, а также упрощается способ, создаются универсальные условия для одновременного определения органических кислот и углеводов, прослеживается динамика изменения массовых концентраций органических кислот и углеводов в технологическом процессе производства спирта. Сравнительные данные настоящего изобретения с прототипом и аналогом представлены в таблице 1.

Ниже приведены примеры реализации изобретения.

Пример 1. 5 мл пробы сусла фильтровали через бумажный фильтр, микродозатором отбирали 1 см фильтрата и помещали его в эппендорф, затем центрифугировали в течение 7 мин при 13000 об/мин. Микрошприцем отбирали пробу надосадочной жидкости, разбавляли дистиллированной водой и проводили количественное определение уксусной, яблочной, молочной кислот, мальтозы, глюкозы и фруктозы в подготовленных пробах хроматографическим методом с использованием жидкостного хроматографа с рефрактометрическим детектором на хроматографической аналитической колонке Rezex ROA-Organic Acid Н⁺, заполненной сорбентом, смолой с 8% степенью сшивки, в водородной ионной форме (300×7,8 мм, размер частиц 8 мкм), скорость потока подвижной фазы (0,005 H H₂SO₄) 0,45 см³/мин. Температура термостатирования колонки 60°C. По полученной хроматограмме было установлено, что сусло содержит глюкозу в количестве 9,4 г/дм³, мальтозу, 84,6 г/дм³, фруктозу, 1,7 г/дм³, молочную кислоту, 0,024 г/дм³, уксусную кислоту, 0,066 г/дм³, яблочную кислоту, 0,020 г/дм³.

Пример 2. В производственных условиях отбирали пробу сусла, затем из каждого бродильного чана (или выборочно) отбирали пробу бражки, 5 мл пробы бражки фильтровали через мембранный фильтр, микродозатором отбирали 1 см³ фильтрата и помещали его в эппендорф и центрифугировали в течение 7 мин при 13000 об/мин. Микрошприцем отбирали пробу надосадочной жидкости, при необходимости пробу разбавляли дистиллированной водой и проводили количественное определение уксусной, яблочной, молочной кислот, мальтозы, глюкозы и фруктозы в подготовленных пробах хроматографическим методом с использованием жидкостного хроматографа Shimadzu LC - 20 с рефрактометрическим детектором на хроматографической аналитической колонке Rezex ROA-Organic Acid Н⁺, заполненной сорбентом, смолой с 8% степенью сшивки, в водородной ионной форме (300×7,8 мм, размер частиц 8 мкм), скорость потока подвижной фазы (0,005 Н H₂SO₄) 0,45 см³/мин, температура термостатирования колонки 60°C. По полученной хроматограмме было установлено содержание уксусной, яблочной, молочной кислот, мальтозы, глюкозы, фруктозы. Динамика изменения массовой концентрации органических кислот и углеводов в технологическом процессе производства спирта представлена в таблице 2.

Таким образом, способ, согласно изобретению, позволяет быстро, с высокой точностью, без потерь вещества одновременно определять органические кислоты (уксусную, яблочную, молочную) и углеводы (мальтозу, глюкозу, фруктозу) в полупродуктах спиртового производства (сусле, бражке).