Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РТУТИ В РЫБЕ И РЫБНЫХ ПРОДУКТАХ

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к анализу пищевых продуктов, которые исследуют посредством возбуждения оптическими средствами, и может быть использовано для определения ртути в пищевых продуктах.

Известен способ определения ртути в рыбе [US 20050208670 А1, опубл. 22.09.2005], в котором образец рыбы измельчают и растворяют в смеси неорганических кислот, чтобы высвободить содержащуюся в нем ртуть. Затем раствор помещают в ячейку для электролиза и измеряют разность потенциалов между электродами в течение 10 минут. Этим способом удается обнаруживать до 0,2 мкг ртути в образце.

Однако неполный переход ртути из биологического образца в раствор приводит к заниженным результатам анализа.

Известен способ определения ртути в рыбьем жире [Cheng-Hung Yao, Shiuh-Jen Jiang, A.C. Sahayam, Yeou-Lih Huang Speciation of mercury in fish oils using liquid chromatography inductively coupled plasma mass spectrometry. Microchemical Journal, Volume 133, July 2017, Pages 556-560], включающий использование жидкостной хроматографии с последующей пневматической ингаляционной масс-спектрометрией с индуктивно связанной плазмой. Используют обращеннофазную колонку С8 и раствор, содержащий 0,6% об. 2-меркаптоэтанола и 3% метанола, в качестве подвижной фазы, результат получают в течение 6 минут. Пределы обнаружения ртути от 0,013 до 0,026 нг/мл.

Известен способ определения ртути в образцах рыбы [Siqi Zhu, Beibei Chen, Man He, Tong Huang, Bin Hu Speciation of mercury in water and fish samples by HPLC-ICP-MS after magnetic solid phase extraction Talanta Volume 171, 15 August 2017, Pages 213-219], в котором из образцов рыбы ртуть сорбируют на магнитные наночастицы Fe₃O₄-SiO₂ с покрытием из γ-меркаптопропилтриметоксисилана. Затем разделяют полученные частицы высокоэффективной жидкостной хроматографией с метанольной жидкой фазой. Предел обнаружения ртути составляет 0,5 нг/л.

Однако использование токсичных растворителей требует четкого соблюдения норм техники безопасности, а необходимость использования дорогостоящего аналитического оборудования значительно удорожает анализ.

Известен способ определения ртути в рыбе [Armin Fashi, Mohammad Reza Yaftian, Abbasali Zamani Electromembrane extraction-preconcentration followed by microvolume UV-Vis spectrophotometric determination of mercury in water and fish samples. Food Chemistry 221 (2017) 714-720], который выбран в качестве прототипа.

В этом способе, для подготовки к анализу, 5 г гомогенизированной рыбы переносят в колбу объемом 50 мл и добавляют смесь 1 мл деионизированной воды, 1 мл азотной кислоты, 1 мл хлорной кислоты, 5 мл серной кислоты и 0,1 мл раствора 1% перманганата калия. Затем содержимое колбы кипятят до получения прозрачного раствора. Этот раствор охлаждают, объем доводят до 50 мл водой и фильтруют с помощью мембранного фильтра (изготовленного из бис(2-этилгексил) фосфата и пропитанного 2% октанолом) под воздействием электрического поля (при постоянном потенциале 70 В). Порцию отфильтрованного раствора объемом 8 мкл отбирают микрошприцем и добавляют в заранее приготовленный раствор комплексообразующий реагент (20 мкл фосфатного буфера, 80 мкл раствора 1,2-пиридилазо-2-нафтола в метаноле с концентрацией 0,002 моль/л). Ртуть образует с 1,2-пиридилазо-2-нафтолом окрашенный комплекс, который детектируют визуально или спектрофотометрически при длине волны 554 нм в диапазоне 0,040-9,500 мг/кг с пределом обнаружения 0,012 мг/кг.

Использование токсичных растворителей октанола и метанола, а также проведение мембранной фильтрации пробы ограничивают возможности применения этого способа.

Техническим результатом предложенного способа является экспрессное определение ртути в рыбе и рыбных продуктах без использования токсичных растворителей и дополнительного оборудования.

Способ определения ртути в рыбе и рыбных продуктах, также как в прототипе, включает гомогенизирование мяса рыбы или рыбного продукта, образец которого помещают в смесь 1% раствора перманганата калия, азотной, хлорной и серной кислот, деионизированной воды в соотношении 1:10:10:50:200; смесь кипятят до полного просветления придонного слоя, охлаждают, разбавляют водой по первоначального объема, используя цветообразующий реагент, измеряют оптическую плотность полученного ртутного комплекса, по которой судят о содержании ртути в исследуемом образце.

Согласно изобретению в качестве цветообразующего реагента используют дифенилкарбазон, иммобилизованный в полиметакрилатную матрицу, которую помещают на 15 мин в подготовленную пробу, вынимают, подсушивают фильтровальной бумагой, измеряют оптическую плотность обработанной матрицы при 550 нм. Проводят визуальную оценку интенсивности окраски матрицы по цветометрической шкале, а количественное содержание ртути определяют по графику зависимости концентрации ртути в растворе от оптической плотности матрицы с иммобилизованным дифенилкарбазоном после взаимодействия с ртутью.

В качестве цветообразующего реагента используют дифенилкарбазон иммобилизованный в полиметакрилатную матрицу и придающий ей розовый оттенок. Ионы ртути при pH 6 взаимодействуют с иммобилизованным дифенилкарбазоном с образованием цветного комплекса, в результате матрица меняет свой цвет с розового на фиолетовый. Интенсивность окраски полиметакрилатной матрицы прямо пропорциональна концентрации ионов ртути в анализируемом образце.

Выбор в качестве цветообразующего реагента дифенилкарбазона, иммобилизованного в полиметакрилатную матрицу обусловлен тем, что он является специфическим индикатором на ртуть, дающим в течение 15 минут более четкий, контрастный переход окраски в кислых средах от розового к фиолетовому, что необходимо и достаточно для визуальной индикации, а также позволяет избежать мешающего влияния других металлов, которые могут присутствовать в пробе.

Использование полиметакрилатной матрицы с иммобилизованным дифенилкарбазоном позволило проводить определение содержания ртути с пределом обнаружения 0,04 мг/кг на уровне ПДК в диапазоне 0,2-20 мг/кг. Применение такого цветообразующего реагента позволяет исключить стадию мембранной фильтрации и отказаться от использования ряда химических реагентов, включая токсичные, что позволило сократить продолжительность анализа и сделать его более дешевым и доступным.

На фиг. 1 представлена цветометрическая шкала для определения ртути в диапазоне концентраций 0,2-20 мг/кг.

На фиг. 2 приведены спектры поглощения: дифенилкарбазона, иммобилизованного в полиметакрилатную матрицу - кривая 1; комплекса, иммобилизованного в полиметакрилатную матрицу дифенилкарбазона с ртутью после контакта с образцом, содержащим ртуть в концентрации 20 мг/кг - кривая 2; 10 мг/кг - кривая 3; 1 мг/кг - кривая 4; 0,2 мг/кг - кривая 5.

На фиг. 3 изображен градуировочный график зависимости оптической плотности комплекса ртути с дифенилкарбазоном от концентрации ртути в диапазоне 0,2-20 мг/кг.

В таблице 1 представлены результаты определения ртути в рыбе и рыбных продуктах (количество измерений n=3-4, достоверность измерения Р=0,95) по цветометрической шкале.

Иммобилизацию цветообразующего комплексообразователя дифенилкарбазона в прозрачную полиметакрилатную матрицу размером 6,0×8,0×0,6 мм провели сорбцией дифенилкарбазоном из его водно-этанольного раствора с концентрацией 0,002 М в течение 6 мин в статическом режиме при pH 6. Матрица при этом приобрела слабое розовое окрашивание.

В колбу емкостью 50 мл внесли 5 г рыбы (рыбного продукта) и добавили смесь 20 мл воды, 1 мл азотной кислоты, 1 мл хлорной кислоты, 5 мл серной кислоты и 0,1 мл раствора 1% перманганата калия. Полученный раствор вскипятили до получения прозрачного раствора, охладили до комнатной температуры и довели объем до 50 мл водой.

Затем в исследуемый раствор внесли полиметакрилатную матрицу с иммобилизованным дифенилкарбазоном и тщательно перемешали в течение 15 мин, вынули, подсушили фильтровальной бумагой, измерили оптическую плотность матрицы на спектрофотометре Evolution 60 при длине волны 550 нм. В зависимости от концентрации ртути значение оптической плотности изменяется. Присутствие в растворе ионов ртути визуально (полуколичественно) отмечали при переходе окраски матрицы от розового цвета к фиолетовому вследствие формирования в ней комплекса ртути с дифенилкарбазоном (фиг. 1). Об этом свидетельствуют спектры поглощения (фиг. 2), где максимум поглощения матрицы с иммобилизованным дифенилкарбазоном - 520 нм (кривая 1) соответствует окраске розового цвета, а максимум поглощения 550 нм соответствует оттенкам фиолетового цвета разной интенсивности (кривые 2-5) в зависимости от содержания ртути в стандартном растворе.

Количественную оценку концентрации ртути провели по градуировочному графику (фиг. 3).

Для визуально-тестового определения содержания ртути была получена цветометрическая шкале (фиг. 1) путем сканирования образцов, полученных при построении градуировочных зависимостей. При визуальном определении содержания ртути после контакта с раствором ртути поглощение полиметакрилатной матрицы не измеряли, а проводили сравнение их окраски с цветометрической шкалой.

Результаты определения содержания ртути в гомогенизированной мышечной ткани карпа, в фарше из щуки, в гомогенизированном твердом содержимом рыбных консервов «Сайра атлантическая» представлены в таблице 1.