WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


На правах рукописи

Цюпко Татьяна Григорьевна Аналитические решения при определении некоторых показателей безопасности и качества пищевых продуктов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора химических наук

02.00.02 - аналитическая химия Краснодар – 2012

Работа выполнена на кафедре аналитической химии ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный университет»

Научный консультант: доктор химических наук, профессор Темердашев Зауаль Ахлоович

Официальные оппоненты: чл.-корр. АНБ, доктор химических наук, профессор Майстренко Валерий Николаевич доктор химических наук Короткова Елена Ивановна доктор химических наук, профессор Стрижов Николай Константинович

Ведущая организация: Казанский (Приволжский) федеральный университет

Защита состоится 6 марта 2012 г. в 14 часов в ауд. 231 на заседании диссертационного совета ДМ 212.101.16 в ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный университет» по адресу:

350040, г. Краснодар, ул. Ставропольская, 149.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный университет» по адресу:

350040, г. Краснодар, ул. Ставропольская, 149.

Автореферат разослан 2 февраля 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат химических наук, доцент Н.В. Киселева

Общая характеристика работы



Актуальность. Контроль пищевых продуктов по показателям качества и безопасности предъявляет высокие требования к точности и правильности результатов анализа, экспрессности, информативности и возможности сравнения результатов, полученных разными методами. Исторически сложившиеся и применяемые в практике схемы анализа пищевых продуктов далеко не всегда отвечают перечисленным требованиям; для обоснования и создания современных схем анализа пищевых продуктов необходимы специальные исследования.

Можно выделить три основные (типовые) задачи.

1. Одновременное и раздельное определение индивидуальных аналитов.

Например, определение тяжелых металлов как показателей безопасности.

2. Определение суммарного содержания однотипных аналитов и соответствующих им интегральных показателей качества. Например, определение суммарного содержания антиоксидантов (САО) и показателя антиоксидантной активности (АОА), учитывающего не только содержание, но и удельную активность каждого компонента.

3. Классификация (идентификация) объекта в целом. Например, установление производителя и проверка подлинности пищевой продукции по показателям ее химического состава.

Решение перечисленных задач сталкивается с серьезными трудностями. Так, при определении тяжелых металлов методом инверсионной вольтамперометрии (ИВА) пики разных металлов нередко плохо разделены, а характеристики электрода быстро ухудшаются по мере выполнения анализов. Слабо изучены способы минерализации пищевых продуктов, необходимые при вольтамперометрическом окончании анализа.

При оценке качества пищевых продуктов важной проблемой является определение суммарного содержания аналитов, родственных в структурном или функциональном отношении. Так, при определении суммы антиоксидантов проблемы связаны с многообразием соединений, обладающих антиоксидантной активностью. Нет стандартных методик определения САО, до недавнего времени не было и стандартных методик измерения АОА. Не исследована связь САО и АОА, а также их связь с другими показателями качества пищевых продуктов.

Классификация и идентификация пищевых продуктов является новой для аналитиков областью качественного анализа. Теоретические обоснования и методические подходы к решению этой задачи отсутствуют, а идентификационные признаки для многих пищевых продуктов не установлены.

Очевидно, создание методических подходов к решению задач, возникающих при оценке показателей качества и безопасности пищевых продуктов, является актуальной научной проблемой, имеющей как фундаментальную, так и прикладную составляющую.

Работа выполнялась в рамках проектов Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-20гг., проектов РФФИ 00-03-32351-а, 00-03-96017 р-2000-юг, 03-03-32969-а, 03-0396533-р-2003-юг-а, 03-03-96548-р-2003-юг-а, 06-03-96660-р_юг_а.

Цель работы: обоснование, разработка и реализация методических подходов к определению показателей безопасности и качества пищевых продуктов, обеспечивающих высокую точность анализа этих продуктов.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

– обоснование методического подхода к вольтамперометрическому определению показателей безопасности (на примере тяжелых металлов) и качества (на примере иодидов и сульфгидрильных соединений);

– обоснование методического подхода к определению АОА и суммарного содержания антиоксидантов как показателей качества пищевых продуктов;

– выявление основных источников погрешностей при определении металлов и антиоксидантов; обоснование способов исключения или учета этих погрешностей;

– разработка экспрессных и высокочувствительных методик электрохимического определения металлов, иодидов и сульфгидрильных соединений в пищевых продуктах;

– разработка экспрессных и высокочувствительных методик спектрофотометрического определения суммарного содержания антиоксидантов и показателя АОА;

– разработка схем групповой идентификации некоторых пищевых продуктов.

Научная новизна:

• Теоретически обоснованы и апробированы методики определения тяжелых металлов, иодидов и сульфгидрильных соединений в пищевых продуктах, учитывающие способ минерализации пробы, возможность неполной регенерации поверхности электрода и взаимосвязь сигналов разных аналитов.

• Обоснован методический подход к определению суммарных содержаний аналитов и соответствующих им интегральных показателей состава. Показано, что показатель АОА, измеренный с применением железосодержащих индикаторных систем (метод FRAP), является приблизительной оценкой суммарного содержания водорастворимых антиоксидантов-восстановителей (полифенолов).

• Разработан алгоритм прогнозирования систематических погрешностей при оценке суммарных содержаний аналитов в пересчете на стандартное вещество.

Установлено, что при определении суммы антиоксидантов по методу FRAP такие погрешности вызваны различиями в стехиометрии и скорости взаимодействия разных аналитов с окислителем. Предложены способы снижения этих погрешностей (переход к выражению концентраций антиоксидантов в моль-экв/дм3, подбор стандартного вещества).

• Теоретически обоснованы и реализованы способы выявления и прогнозирования статистически значимых отклонений от аддитивности светопоглощения.

Изучены причины появления отклонений при определении АОА и предложены способы снижения соответствующих систематических погрешностей анализа.

• Обоснованы и разработаны схемы групповой идентификации вин и коньяков, позволяющие установить производителя и срок выдержки по обобщенным показателям состава. На примере коньячной продукции разработана методология решения подобных задач, выявлены ранее неизвестные идентификационные признаки коньяков.

Практическая значимость работы:

• Разработан (в соавторстве) национальный стандарт ГОСТ Р 51301-99 «Продукты пищевые и продовольственное сырье. Инверсионновольтамперометрические методы определения содержания токсичных элементов (кадмия, свинца, меди и цинка)», который широко используется в испытательных лабораториях России.

• Разработаны и метрологически аттестованы: методика выполнения измерений «Спектрофотометрический метод измерений антиоксидантной активности пищевых продуктов» (МУ №08-47/275, внесено в Федеральный реестр методик измерений под кодом ФР.1.31.2011.09197), методика выполнения измерений антиоксидантной активности растительного сырья (свидетельство № 08-47/209), методика выполнения измерений антиоксидантной активности красных вин (свидетельство № 08-47/208), методика выполнения измерений «Минеральные воды. Определение массовой концентрации иодид-ионов методом адсорбционной вольтамперометрии» (свидетельство № 08-47/130).

• Разработанные методики определения тяжелых металлов легли в основу методического обеспечения созданного в КубГУ вольтамперометрического анализатора ВА-5, внесенного в Государственный реестр средств измерений под № 19312-00, допущенного к применению в РФ и используемого для анализа пищевых продуктов.

Положения, выносимые на защиту:

1. Методические подходы к анализу пищевых продуктов по показателям безопасности и качества с применением вольтамперометрии и спектроскопии.

2. Результаты исследования источников систематических погрешностей при определении тяжелых металлов и антиоксидантов; закономерности, связывающие уровень погрешностей с условиями анализа; способы снижения уровня погрешностей при вольтамперометрическом и спектроскопическом анализе пищевых продуктов 3. Методики вольтамперометрического определения тяжелых металлов, иодидов и сульфгидрильных соединений в пищевых продуктах, аналитические и метрологические характеристики этих методик.

4. Методики спектрофотометрического определения показателя АОА для пищевых продуктов, аналитические и метрологические характеристики этих методик.

5. Связь суммарного содержания антиоксидантов и показателя АОА, взаимосвязь АОА и других показателей качества пищевых продуктов.

6. Способы выявления и прогнозирования статистически значимых отклонений от аддитивности светопоглощения многокомпонентных растворов.

7. Схемы аналитического контроля и групповой идентификации ряда пищевых продуктов, методический подход к идентификации коньяков по категории и производителю на основе применения комплекса разработанных методик анализа.

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены соискателем на следующих научно-технических мероприятиях: Международном конгрессе по аналитической химии (1997); XV, XVI, XVII и XIX Менделеевских съездах по общей и прикладной химии (1994, 1998, 2002, 2011); I, II и III Всероссийских конференциях по аналитической химии с международным участием «Аналитика России» (2004, 2007, 2009); Международной научной конференции «Химия, химическая технология и биотехнология на рубеже тысячелетий» (Томск, 2006); I, II и III Всероссийских симпозиумах «Разделение и концентрирование в аналитической химии и радиохимии» (2002, 2005, 2011), V, VI и VII Всероссийских конференциях по электрохимическим методам анализа (1999, 2004, 2008), I и II Международных форумах "Аналитика и аналитики" (2003, 2008), I – V, VIII Всероссийских конференциях по анализу объектов окружающей среды «Экоаналитика» с международным участием (1994, 1996, 1998, 2000, 2003, 2011), Всероссийской конференции «Сенсоры и микросистемы. Сенсоры2000» (2000), Всероссийской конференции «Аналитическая хроматография и капиллярный электрофорез» (2010) и на некоторых других конференциях.

Публикации. Результаты исследований представлены в 25 публикациях (статьях), из которых 23 опубликовано в журналах, включенных в рекомендательный список ВАК и в международные библиографические системы. Получены 2 патента РФ и авторское свидетельство СССР. Результаты отражены в учебных пособиях (28,9 п.л.), получивших рекомендательный гриф УМО по классическому университетскому образованию.

Личное участие автора состоит в постановке основных задач исследования;

постановке эксперимента и участии в его выполнении; обработке, интерпретации и обобщении результатов. Совместно с научным консультантом – д.х.н. Темердашевым З.А.– выбраны объекты и методы исследования, сформулированы выводы по работе. Способы выявления, прогнозирования и устранения погрешностей при определении антиоксидантов изучены соискателем совместно с д.х.н.

Вершининым В.И.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, выводов, списка цитируемой литературы (248 ссылок) и 4 приложений. Объем диссертации - 275 страниц, в том числе 33 рисунка и 46 таблиц.

Первая глава содержит методологические и теоретические обоснования развитых методических подходов, характеристики объектов и методов исследования. Вторая глава посвящена электрохимическим методам определения тяжелых металлов и других аналитов, а также способам минерализации пищевых продуктов. Третья глава содержит результаты исследований, проведенных на модельных смесях антиоксидантов для обоснования методического подхода к оценке их суммарного содержания. Разработанные методики и результаты определения показателя АОА в продуктах разного типа приведены в четвертой главе. Пятая глава посвящена схемам классификации и идентификации пищевых продуктов (коньяки и др.). В приложениях приведены нормативные документы, разработанные на основании проведенных исследований.

Основное содержание работы

Анализ пищевых продуктов в рамках общей методологии анализа смесей Обычно для пищевых продуктов каждого типа применяют свой набор методик анализа и разрабатывают особые правила пробоотбора, приемы пробоподготовки, способы измерения сигналов. По отдельности рассматривают и проблемы, возникающие в анализе конкретных продуктов. Методология анализа этих объектов в целом не разработана.

Для создания рациональных схем количественного анализа пищевых продуктов нами предложено рассматривать каждый исследуемый продукт как смесь независимо определяемых компонентов. В зависимости от природы продукта и компонентов (аналитов) эта модель может быть верной изначально (определение антиоксидантов (АО) в винах и соках) или после целенаправленной пробоподготовки, включающей перевод пробы в раствор. Так, определение тяжелых металлов требует предварительной минерализации, определение аминокислотного состава – гидролиза белков. Перечень объектов определения, а также характеристики разрабатываемых методик анализа формируются с учетом актуальных требований безопасности и контроля качества.

В рамках предложенного подхода можно выделить две типовые задачи, решаемые в ходе количественного анализа пищевых продуктов: а) раздельное и, по возможности, одновременное определение индивидуальных компонентов; б) определение суммарных содержаний ряда компонентов, родственных в структурном или, чаще, в функциональном отношении. Вместо суммарных содержаний могут определяться соответствующие им интегральные показатели состава, что существенно упрощает анализ. Обе задачи можно решать с предварительным разделением определяемых веществ или без него. Разделение аналитов нецелесообразно при оценке суммарных содержаний (задача б), а иногда и при определении индивидуальных веществ (задача а), если в ходе их разделения происходит деструкция аналитов или разделение идет слишком долго. Информацию о составе неразделенных смесей получают из их вольтамперограмм и спектров.

Охарактеризованы аналитические проблемы, характерные для каждого типа задач и не зависящие от способа измерения сигнала и природы анализируемого продукта. Для задач типа а основными проблемами являются наложение сигналов разных компонентов, неаддитивность сигналов, низкая чувствительность определения аналитов. Для задач типа б проблемами являются не полностью известный качественный состав смеси, неаддитивность сигналов, а при оценке суммарных содержаний в пересчете на стандартное вещество – различие коэффициентов чувствительности аналитов и выбор стандартного вещества. Решая обе задачи, надо найти оптимальный способ пробоподготовки. Очень важно выбрать методические подходы к решению вышеуказанных проблем.

Общий методический подход, реализованный нами, включает поиск источников систематических погрешностей; обоснование способа их устранения или учета (отдельно для каждого источника); проверку этих способов на модельных смесях аналитов и реализацию этих способов при разработке методик анализа пищевых продуктов. Разработанные способы можно использовать и при определении других показателей безопасности и качества пищевых продуктов, а также в анализе других неразделенных смесей.

Методические подходы к решению конкретных аналитических задач формируют с учетом выбранного метода и объекта анализа. Так, выбранный нами методический подход к ИВА-определению тяжелых металлов в пищевых продуктах базируется на оптимальном сочетании всех стадий анализа. Он включает выбор оптимального способа минерализации (автоклавная или СВЧминерализация), типа электрода и условий формирования аналитического сигнала. При этом важно обеспечить стабильность характеристик электрода при многократном проведении циклов осаждения и растворения (проблема регенерации поверхности), а также решить проблемы, связанные с взаимным влиянием металлов на результаты анализа смеси.

При спектрофотометрической оценке суммарного содержания антиоксидантов в пищевых продуктах основными источниками погрешностей являются разная чувствительность обобщенного сигнала к индивидуальным антиоксидантам и, в ряде случаев, неаддитивность сигналов. Методический подход к оценке суммарного содержания антиоксидантов должен быть направлен на устранение влияния этих факторов (оптимизация условий, подбор стандартного вещества, изменение способов расчетов).

Цель работы могла быть достигнута только при широком наборе объектов и методов исследования. Объектами анализа были вина и коньяки, изготовленные разными производителями; различные соки, минеральные воды, чай, кофе, растительные материалы, зерно, мука, сахар и др. Объектами исследования были также модельные смеси известного состава, вплоть до шестикомпонентных, содержащие тяжелые металлы или антиоксиданты полифенольного типа. Разнообразие решаемых задач и изучаемых объектов потребовало применения ряда инструментальных методов (инверсионная вольтамперометрия, потенциометрия, спектрофотометрия в видимой и УФ-области, капиллярный электрофорез, рентгенография). Для изучения механизма реакций и выявления причин неаддитивности аналитических сигналов использовали методы химической кинетики.

Аналитические приборы, с помощью которых были реализованы все методы исследования, перечислены в соответствующих разделах диссертации. Для компьютерных расчетов (статистическая обработка данных, вычисление состава смесей с применением хемометрических алгоритмов) применяли лицензионные программы UNSCRАMBLER, EXCEL, Статистика и другие.

Для достижения цели работы требовались предварительные теоретические разработки методического характера. Были предложены и проверены способы выявления и прогнозирования статистически значимых отклонений от аддитивности. В диссертации они изложены на примере спектрофотометрии, но могут быть использованы в разных методах анализа. Создан также алгоритм прогнозирования систематических погрешностей, возникающих при оценке суммарного содержания аналитов в пересчете на стандартное вещество из-за разной чувствительности определения индивидуальных аналитов.

Выявление и прогнозирование отклонений от аддитивности. Утверждение «светопоглощение аддитивно» означает, что при данной длине волны () оптическая плотность смеси (А) равна арифметической сумме оптических плотностей исходных компонентов (А), найденных по отдельности в тех же условиях. Взаимодействие между компонентами (протолиз, ассоциация, конкуренция одновременно протекающих реакций и др.) ведет к отклонениям от аддитивности светопоглощения (ОА), которые, в свою очередь, приводят к систематическим погрешностям анализа. Величину ОА при = Const можно выразить в единицах оптической плотности A = А - А. (1) Отклонения могут быть выражены и в относительной форме (А):

А = A / А. (2) Стандартных способов выявления статистически значимых ОА на фоне случайных погрешностей нет. Мы разрабатывали соответствующие алгоритмы теоретическим путем. Проверять аддитивность светопоглощения при = Сonst можно тремя принципиально разными способами: 1) при неизменном составе исследуемой смеси; 2) при варьировании содержания одного из компонентов; 3) при одновременном варьировании содержания нескольких или всех компонентов. Третий способ - наиболее сложный и трудоемкий, но он дает намного больше информации и позволяет прогнозировать ОА.

Первый способ основан на применении стандартной процедуры сравнения средних значений по Стьюденту, но в литературе по спектрофотометрии он не описан и для проверки аддитивности ранее не применялся. Готовят растворы компонентов исследуемой смеси: m растворов вещества Х1 с концентрацией с1, m растворов Х2 с концентрацией с2, и т.д. В одинаковых условиях измеряют светопоглощение растворов, получая матрицу результатов, содержащую m столбцов и n строк. Во всех случаях используют один и тот же растворитель, спектрофотометр, мерную посуду, раствор сравнения. Приготовление и фотометрирование каждого раствора рассматривают как единую операцию, независимую от приготовления и фотометрирования остальных растворов и отягощенную нормально распределенными погрешностями. Суммируют результаты измерений по столбцам, получая первую выборку, содержащую m значений случайной величины yj = Аij. Ее среднее значение – А, а дисперсия – S12. Затем готовят m растворов, одновременно содержащих X1 в концентрации с1, Х2 в концентрации с2, и т.д. Измеряют их светопоглощение, получая вторую выборку. Ее среднее значение – А, а дисперсия – S22. Если отношение S12 и S22 ниже критерия Фишера (Ф) для выбранного критического уровня значимости , средние значения полученных выборок сопоставляют по Стьюденту. Нуль-гипотеза опровергается для = 0,01, и ОА считаются значимыми, если:

t эксп = | А - А | / Sd > t0,01 (3) где Sd – обобщенное стандартное отклонение. Проверку повторяют при разных .

Второй способ основан на сопоставлении градуировочных зависимостей для Х1, одна из которых аппроксимирует зависимость А = f(сх1) в отсутствие, а вторая – в присутствии аналита Х2. Допустим, в отсутствие Х2 зависимость А = f(сх1) адекватно описывается регрессией (4а), а в присутствии Х2 - регрессией (4б):

А = b0 + b1 сх1 (4а) А = b0 * + b1* сх1 (4б) При неаддивности меняется наклон градуировки (b1 b1* ) и/или идет аномальный сдвиг по ординате (b0 + AY b0*). Возможно искривление графика, однако это тоже приведет к изменению b0 и b1. Для проверки аддитивности можно обойтись одной парой градуировок, поскольку компьютерные программы выдают МНК-оценки регрессионных коэффициентов в виде доверительных интервалов, рассчитанных для уровня надежности P. Как показано в диссертации, светопоглощение смеси неаддитивно (при = 1– P), если справедливо хотя бы одно неравенство:

| b1* - b1 | > (b1 + b1* ), (5а) | b0 * - b0 | > AХ2 + (b0 + b0* ), (5б) | b0 * - b0 | < AХ2 - (b0 + b0* ) (5в).

Проверка сводится к приготовлению двух серий модельных растворов, которые фотометрируют в одинаковых условиях, рассчитывают градуировочные зависимости и попарно сопоставляют регрессионные коэффициенты с учетом погрешностей их оценки.

Третий способ требует расчета статистической модели вида А = f(CХ1, CХ2,…СХn). Модели получают в ходе полного факторного эксперимента (ПФЭ) вида 2n, где n – число компонентов смеси. Факторы – концентрации компонентов, параметр – оптическая плотность смеси на фиксированной длине волны.

Повторно готовят и фотометрируют 2n модельных смесей одинакового качественного, но разного количественного состава, который подбирают по стандартному алгоритму ПФЭ. Проверяют однородность дисперсий, рассчитывают регрессионные коэффициенты, проверяют их значимость и записывают уравнение регрессии (в кодированных переменных) в форме:

А* = b0 + bi Хi + bij Хi Хj (6) Образование новых соединений и снижение концентраций исходных веществ влияют на регрессионные коэффициенты. Светопоглощение считают аддитивным, если а) коэффициенты bij статистически незначимы, б) после перехода к натуральным переменным коэффициенты bi совпадают (в пределах погрешности измерений) с коэффициентами чувствительности ki, характерными для соответствующих Хi в отсутствие посторонних веществ. В простейшем случае ki, = i, то есть регрессионные коэффициенты сравнивают с молярными коэффициентами поглощения аналитов.

Статистические модели позволяют прогнозировать величину ОА, что облегчает разработку методик анализа неразделенных смесей. При выполнении закона Бугера–Ламберта–Бера формула (1) преобразуется к виду:

A = А - i ci (7) Вместо А подставим в (7) найденную в ходе ПФЭ интерполяционную формулу:

A = k0 + ki сi + kij сi сj - i ci (8) Подставляя в (8) заранее найденные числовые значения i и проведя несложные преобразования, получали расчетные формулы для прогнозирования A для смесей заданного состава. Прогнозы хорошо совпадают с экспериментальными данными (табл.1).

Проверка разработанного алгоритма с применением заведомо аддитивных и неаддитивных модельных смесей также привела к правильным результатам. Отметим, что статистические модели позволяют выдвигать гипотезы о причинах неаддитивности. Примеры таких гипотез и результаты их проверки приведены в Таблица 1. Прогнозирование отклонений от аддитивности на разных длинах волн с применением статистических моделей для модельных смесей с известным характером поглощения Характер поглощения и , Прогноз Эксперимент состав смеси нм Аддитивное 240 -0,04 -0,(нафталин + антрацен + 255 0,04 0,толуол) 260 0,02 -0,Неаддитивное 235 -0,83 -0,(этилендиамин + 245 -0,47 -0,бензойная кислота + аскор255 -0,34 -0,биновая кислота) диссертации. С другой стороны, статистические модели можно использовать для выработки практических рекомендаций, направленных на повышение точности анализа смесей. Такие рекомендации были сделаны нами применительно к смесям антиоксидантов и изложены в главе Погрешность оценки суммарного содержания аналитов с учетом их коэффициентов чувствительности. Суммарные содержания родственных аналитов часто определяют, измеряя А - оптическую плотность раствора пробы при фиксированной длине волны и рассчитывая интегральный показатель с* по градуировочному графику, построенному с помощью растворов стандартного вещества Хст. Коэффициенты чувствительности (Ki) для однотипных аналитов довольно близки, но не одинаковы, причем некоторые Ki достоверно отличаются от коэффициента Kст, характеризующего стандартное вещество. Поэтому любой интегральный показатель с* (например, фенольный индекс или показатель антиоксидантной активности) является приближенной и субъективной (зависящей от выбора Хст) оценкой с, а разность с = (с* - с ) - систематической погрешностью этой оценки. К сожалению, метрологические аспекты применения интегральных показателей не разработаны, Хст выбирают эмпирически. Однако, если известен состав смеси и определены коэффициенты чувствительности, можно заранее рассчитать систематическую погрешность, которая возникнет при оценке суммарного содержания аналитов при использовании того или иного Хст.





Пусть в пробе присутствуют однотипные аналиты Х1, Х2, Х3 …. Хn. Их молярные концентрации - с1, с2, с3 …. сn, коэффициенты чувствительности - К1, К2, К3 … Кn. Разная чувствительность определения аналитов проявляется в виде «веера» градуировочных графиков. В случае определения веществ по их собственному поглощению, измеренному в односантиметровой кювете относительно растворителя, Кi = i, где i - молярный коэффициент поглощения i-го аналита. В более сложных случаях, связанных с проведением фотометрических реакций, Кi зависит и от стехиометрии и/или скорости реакции. Оптическая плотность раствора пробы (А) - обобщенный аналитический сигнал n компонентов исследуемой смеси. При выполнении закона Бугера-Ламберта-Бера А = Кi сi. (9) Суммирование ведем от i = 1 до i = n. В отсутствие случайных погрешностей с* = А / Кст = Кi сi / Кст = pi сi, (10) где pi - относительная величина коэффициента чувствительности i-го аналита pi = Кi / Кст. (11) Нормируя все сi по с - суммарной концентрации аналитов в растворе пробы, получаем Ri = сi / с, (12) Объединяя (10) и (12), получаем с* = pi сi = с piRi. (13) Вычислим абсолютную (с) и относительную (с) погрешности оценок:

с = с* - с = с (piRi - 1), (14а) с = piRi - 1. (14б) Выведенные формулы применимы для априорной оценки погрешности независимо от того, присутствует ли Хст в пробе. Это - важное преимущество, поскольку аналитик зачастую не знает, присутствует ли Хст в пробе. Из формулы (14б) следует, что переход от одной пробы к другой, с приблизительно тем же набором и соотношением аналитов, но другой суммарной концентрацией, не влияет на величину погрешности.

Расчеты показывают, что при использовании стандартных веществ с разными Кст погрешность с, взятая по модулю, должна проходить через минимум при piRi = 1, в этом случае с = 0. Если все аналиты присутствуют в приблизи тельно равных концентрациях, оптимальное значение Кст можно найти в явном виде: Кстопт= Кi / n. При большом различии концентраций аналитов выбор стандартного вещества осложняется, но в любом случае следует использовать соединение, отвечающее условию К1 < Кст < Кn. Для аддитивных смесей формула (14б) ведет к правильным прогнозам (табл.2).

Предложенный алгоритм прогнозирования систематических погрешностей был в дальнейшем применен при разработке и оптимизации методик определения суммарного содержания антиоксидантов в пищевых продуктах.

Таблица 2. Ожидаемые и реальные погрешности при оценке суммарного содержания АО в модельной смеси (в пересчете на разные стандартные вещества). Состав смеси (мкмоль/дм3): аскорбиновая кислота – 1,5; катехол – 1,5; протокатеховая кислота - 1,Погрешность, с, % Стандарт Прогноз Эксперимент Кверцетин -62 -Галловая кислота -43 -Рутин -12 -Аскорбиновая кислота -9 -Феруловая кислота +59 +Анализ пищевых продуктов с применением вольтамперометрических методов Вольтамперометрические методы широко применяют в анализе пищевых продуктов. После перевода пробы в раствор тяжелые металлы обычно определяют на уровне 10-7 - 10-5 г/дм3 методом ИВА, а неметаллы и органические соединения – методом адсорбционной вольтамперометрии. Благодаря исследованиям Х.З.Брайниной, Г.Б.Слепченко и др. широкое применение в аналитической практике нашли вольтамперометрические методики анализа пищевых продуктов с использованием электродов разного типа. Нами разработаны методики определения тяжелых металлов на ртутно-графитовых электродах (РГЭ) и ртутностеклоуглеродных электродах (РСУЭ), сформированных в режиме «in situ» и сульфгидрильных соединений на ртутно-пленочных электродах со СУ подложкой. Для адсорбционно-вольтамперометрического определения иодидов использовали СУЭ.

Оптимизация пробоподготовки при определении тяжелых металлов. При определении тяжелых металлов, независимо от типа электродов, способы пробоподготовки должны обеспечивать необходимую для ИВА степень минерализации без потерь аналитов. К началу наших исследований такие способы еще не были созданы: традиционная схема кислотной минерализации – трудоемкая, связанна с применением токсичных реагентов и, в ряде случаев, не обеспечивает полноту разрушения органических веществ, а сухое озоление образцов занимает слишком много времени (15-20 часов).

Мы интенсифицировали кислотную минерализацию за счет высоких температур и давлений (минерализация в автоклаве), а также за счет дополнительного фактора - СВЧ-излучения. В первом случае применяли комплекс автоклавной пробоподготовки МКП-04 (ЦИНАО, г.Москва). Минерализацию вели как в однокамерном, так и в двухкамерном автоклавах, что позволяло варьировать температуру и скорость процесса. Во втором случае работали с СВЧминерализатором «Минотавр» (Люмэкс, г.Санкт-Петербург), позволяющим проводить многостадийную минерализацию, меняя состав окислительной смеси. Для оптимизации режимов и условий обработки в обоих случаях использовали пробы с разным химическим составом матрицы (зерно ячменя, шрот, свекловичный жом, рис, сахар и др.), используя одну и ту же методику ИВА-анализа растворов, полученных после минерализации (минерализатов) и добиваясь получения правильных и хорошо воспроизводимых результатов анализа в целом. Оптимизация условий пробоподготовки пищевых продуктов привела к выбору оптимального состава окислительной смеси с соотношением реагентов (по объему) HNO3 : H2O2 : HF :

H2O = 1 : 1 : 0,025 : 0 – для однокамерного и 2 : 1 : 0,2 : 2 – для двухкамерного автоклавов. Результаты определения тяжелых металлов в различных образцах совпадали с результатами, полученными при их сухом озолении, а в случае анализа ГСО – с аттестованными содержаниями металлов (табл.3).

Таблица 3. Результаты анализа ГСО зерна ячменя при разных способах минерализации НавесСодержание, мг/кг Способ ка, г t, 0C , час Zn Cd Pb Cu Однокамерный 0,010 0,12 0,5 250 4 28 3 2,7 0,автоклав 0,005 0,Двухкамерный 0,010 0,11 2,0 270 6 27 3 2,3 0,автоклав 0,005 0,0,02 0,10 Сухое озоление 5,0 450 20 25 3 2,4 0,0,01 0,Аттестованное 0,010 ± 0,10 ± – – – 30 ± 5 2,5 ± 0,содержание 0,008 0,Здесь и далее Р =0,95; n =5.

Совпадение результатов наблюдалось и для других продуктов (овощи, фрукты, сухое молоко). Минерализация в однокамерном автоклаве предпочтительнее: найденный состав окислительной смеси позволяет получать правильные и хорошо воспроизводимые результаты ИВА-анализа в 4-5 раз быстрее, чем при сухом озолении.

При воздействии СВЧ-излучения автоклавная минерализация пищевых продуктов идет еще быстрее (1-2 часа), при этом степень разрушения органической матрицы также достаточна для того, чтобы анализировать минерализат методом ИВА. Рекомендуется проводить СВЧ-минерализацию в две-три стадии, меняя состав смеси. Хотя для всех продуктов используются окислительные смеси, включающие HNO3 и H2O2, но для разных продуктов мы рекомендуем разные соотношения этих реагентов и разную продолжительность стадий. В оптимальных условиях автоклавная СВЧ-минерализация приводит к практически таким же результатам, что и сухое озоление пробы (табл.4): удовлетворительное совпадение результатов наблюдалось для всех тяжелых металлов и всех анализируемых образцов. Предложенная технология СВЧ-минерализации дает хорошие результаты, например, в случае анализа рисовой лузги – объекта, очень сложного для минерализации ввиду аномально высокого содержания аморфного диоксида кремния и других особенностей химического состава.

Особенностью СВЧ-минерализации продуктов, содержащих большое количество углеводов, является предварительное растворение навески в воде для предотвращения осмоления при внесении окислительной смеси и отсутствие стадии разложения без давления, что продемонстрировано на примере образца сахара.

Таблица 4. Результаты (мг/кг) ИВА-анализа разных пищевых продуктов при использовании стандартных и разработанных способов минерализации Продукт Аналит Сухое озоление СВЧ-минерализация в автоклаве Zn 38 ± 16 30 ±Шрот Cd 0,2 ± 0,1 0,3 ± 0,Pb 0,3 ± 0,1 0,3± 0,Cu 39 ± 13 41 ± Zn 17 ± 7 19 ± Рис Cd 0,010 ± 0,005 0,02 ± 0,Pb 0,3 ± 0,1 0,3 ± 0,Cu 4 ± 1 3 ± Zn 1,4 ± 0,6 1,6 ± 0,Сахар Cd 0,010 ± 0,005 0,010 ± 0,0Pb 0,19 ± 0,08 0,20 ± 0,Cu 0,19 ± 0,07 0,13±0, Zn 15 ± 4 18 ± Рисовая луз- Cd 0,03 ± 0,02 0,04 ± 0,га Pb 0,7 ± 0,2 0,7 ± 0,Cu 11 ± 3 12±Автоклавная СВЧ-минерализация проводится при более низких температурах по сравнению с кислотной минерализацией в автоклавах, что снижает износ аппаратуры. Поскольку оба способа пробоподготовки имеют свои преимущества и ограничения, их следует рассматривать не как альтернативные, а как взаимодополняющие.

Ртутно-графитовые электроды и проблема их регенерации. Формирование в режиме «in situ» ртутного покрытия на подложке из импрегнированного графита позволяет получать аналитические сигналы (АС) амальгамообразующих элементов при низких концентрациях (порядка 1 мкг/дм3) и в широком концентрационном диапазоне. Накопление металлов на РГЭ вели при потенциале предэлектролиза Еel = –1,0 В и времени el = 60с. Вольтамперограммы регистрировали в постояннотоковом производном режиме при скорости развертки потенциала 0,1 В/с. В качестве примера на рис.1 показаны вольтамперограммы модельной смеси металлов. Видно, что пики разных металлов не налагаются друг на друга, возможно одновременное и раздельное определение трех металлов из одной пробы. Однако при повторении циклов осаждения-растворения аналитические сигналы тяжелых металлов увеличиваются (при неизменной их концентрации), что объясняется изменением состава и структуры вновь формируемого ртутного покрытия электрода. Для предупреждения систематических погрешностей требуется регенерация поверхности РГЭ после каждого цикла осаждениярастворения.

Рис.1. Общий вид вольтамперограммы модельной смеси металлов в электролитах разного состава (моль/дм3):

а) НСl (0,1) + Hg(NO3)2 (1,0•10–4);

б) HCl (0,1) + Hg(NO3)2 (1,0•10–4) + +NaSCN (1,2). ССu = СPb = ССd= 7,7 мкг/ дмК началу наших исследований обычно применяемые способы регенерации РГЭ включали механическую очистку поверхности, что восстанавливало активность электрода, но вело к большим случайным погрешностям. По теоретическим соображениям лучшие результаты должна давать электрохимическая регенерация при постоянном потенциале или при его сканировании. Процесс регенерации изучали двумя способами: 1) исследование стабильности и воспроизводимости сигналов при многократном повторении циклов осаждения и растворения металлов 2) изучение поверхности электрода физико-химическими методами. При изучении поверхности золото-стеклоуглеродного электрода методом рентгенофазового анализа было установлено, что регенерацию поверхности целесообразно проводить при постоянном потенциале, в условиях, когда происходит минимальное растворение пленки золота. Следует отметить, что для РГЭ такой способ регенерации электрода неприемлем. Электрохимическую очистку поверхности РГЭ проводили после каждого цикла осаждения-растворения, сканируя потенциал электрода от потенциала предэлектролиза (Еel ) до конечного потенциала регенерации (Ерег) в анодной области. Однако и в этом случае после проведения нескольких (N) циклов аналитические сигналы металлов начинали снижаться. Дрейф результатов измерений сопровождался ухудшением воспроизводимости. Значительно лучшие результаты получали при введении в солянокислый электролит добавки роданидов, образующих электрохимически активные комплексные соединения с ионами Hg2+ и Cu2+. В этом случае положение пиков на вольтамперограммах менялось, пик меди сдвигался в область отрицательных потенциалов (рис.1б). Стабилизация сигналов при введении роданидов, вероятно, объясняется образованием электроактивных роданидных комплексов ртути(II), что должно влиять на кинетику электродных реакций, обеспечивая при анодной поляризации электрода очистку поверхности от дезактивирующих ее малорастворимых хлоридов ртути. Мы исследовали, как меняется предельное число циклов (N) при изменениях режима очистки поверхности РГЭ (табл.5).

Воспроизводимость сигнала (sr) рассчитывали для горизонтального участка кривой АС = f (n).

Таблица 5. Предельное число (N) и воспроизводимость последовательных измерений аналитических сигналов меди и свинца при использовании смешанного электролита Ерег, В N Sr Cu Pb 0,2 15 0,27 0,0,4 27 0,18 0,0,6 100 0,18 0,0,9 250 0,11 0,1,2 >250 0,12 0, Состав электролита (моль/дм3): HCl (0,1) + Hg(NO3)2 (1,0•10–4) + NaSCN (1,2); ССu = СPb = 7,65 мкг/ дмГраничный потенциал регенерации должен быть не менее 0,9 В, что позволяет провести более 250 последовательных измерений при удовлетворительной воспроизводимости (Sr 0.11). Сильное смещение граничного потенциала в положительную область (> 1,2 В) нецелесообразно из-за возможного окисления материала электрода. Величина N, а также чувствительность сигнала зависят от концентрации NaSCN в электролите. Оптимальной является концентрация NaSCN 1,2 моль/дм3, при которой аналитические сигналы для всех металлов максимальны. Предложенный способ регенерации РГЭ совмещает операции измерения аналитических сигналов и регенерации поверхности электрода, а также обеспечивает возможность автоматизации анализа.

Инверсионно-вольтамперометрическое определения тяжелых металлов в пищевых продуктах с применением РГЭ. Для оптимизации условий определения тяжелых металлов получали зависимости пика анодного тока от потенциала и времени предэлектролиза, а также от состава смешанного фонового электролита (HCl + Hg(NO3)2 + NaSCN). В диссертации приведены полученные в эксперименте зависимости АСМе = f(Еel), АСМе = f(СHg(II)), АСМе = f(СNaSCN), имеющие типичную для ИВА куполообразную форму. Зависимость АСМе = f(el) имела вид кривой с насыщением. Аналитические сигналы металлов не изменялись при варьировании содержания HCl в составе фонового электролита в диапазоне от 0,01 до 0,1 моль/дм3. При введении хлорида натрия в электролит (вплоть до 0,9 моль/дм3) аналитические сигналы металлов также не менялись.

Очевидно, ИВ определение металлов в пищевых продуктах можно вести без удаления солей из растворов, полученных при минерализации. В выбранных оптимальных условиях для каждого из тяжелых металлов границы диапазона линейности градуировочных графиков составили 1,0 55 мкг/дм3.

Изучение взаимного влияния металлов при их одновременном определении показало, что АСCu не регистрируется при 50-кратном избытке Cd и 5000кратном избытке Pb. АСPb не регистрируется при 10-кратном избытке Cu и 500кратном избытке Cd. АСCd не регистрируется при 100-кратном избытке Cu и 5000-кратном избытке Pb. Искажение результатов анализа может наблюдаться и при меньших избытках мешающих металлов. Таким образом, определению одних тяжелых металлов в пищевых продуктах мешает большой избыток других, что, по литературным данным, вполне возможно. Значения ПДК тяжелых металлов в пищевых продуктах отвечают соотношению Cd : Pb : Cu = 1 : 10: 1000. Повидимому, проблему взаимного влияния металлов можно решить путем введения дополнительных операций. Соответствующие рекомендации в литературе имеются, однако такие операции сильно усложняют анализ.

В целом методики вольтамперометрического определения кадмия, меди и свинца с использованием РГЭ позволяют получать правильные и достаточно воспроизводимые результаты. Однако, несмотря на значительное улучшение этих методик за счет перехода к электролитам с добавкой роданидов, РГЭ менее перспективны для определения металлов в пищевых продуктах, чем появившиеся позднее стеклоуглеродные электроды. К недостаткам методики следует отнести не только недостаточное разрешение пиков металлов, но и слишком высокие нижние границы диапазона линейности градуировочных графиков, что может помешать точному определению кадмия на уровне его ПДК.

Исследование и использование стеклоуглеродных электродов. Повысить чувствительность и увеличить разрешение аналитических сигналов можно при переходе к переменнотоковому варианту ИВА и вращающемуся дисковому электроду из стеклоуглерода, обладающего высокой электропроводностью, твердостью и малой пористостью. Его рабочая область в нейтральных средах составляет от +1,0 В до –0,75 В, а в солянокислых (рН 1,2) - от +1,5 В до –1,5 В.

Электрохимическая регенерация поверхности РСУЭ в течение 30–60 с. при потенциале +0,4 В обеспечивает стабильность аналитических сигналов при повторении анализов. Нами разработан модуль ВЭД-1, состоящий из трехэлектродной электрохимической ячейки с индикаторным вращающимся дисковым стеклоуглеродным электродом и системы сопряжения с серийно выпускаемыми полярографами. В качестве вспомогательного электрода использовали стеклоуглеродный стакан, который одновременно являлся и реакционной емкостью.

Для определения металлов на РСУЭ использовали режим переменнотоковой ИВА с квадратно-волновой модуляцией. При оптимизации условий определения варьируемыми параметрами были: Еel, el, состав фонового электролита, амплитуда переменной составляющей напряжения (Е), линейная скорость изменения потенциала (Vразв.). Измеряя АСМе в зависимости от варьируемого параметра, определяли его оптимальный интервал, одновременно отвечающий области максимальных АС для всех изучаемых металлов. При изучении зависимости АСCu от Еel в случае одновременного нахождении в растворе всех четырех металлов наблюдалось увеличение максимума анодного тока в области потенциалов предэлектролиза -(1,01,4) В. По-видимому, это объясняется образованием интерметаллидов меди и цинка, что ведет к увеличению АСCu и резкому уменьшению АСZn. При отсутствии в модельном растворе ионов цинка подобного увеличения АСCu не наблюдается. Для исключения соответствующих систематических погрешностей рекомендуется варьировать условия предэлектролиза: одновременное определение Pb, Cd, Zn целесообразно проводить при Еel = –1,4 В, а определение Cu, Pb, Cd при –0,95 В. Аналитические сигналы металлов не меняются при варьировании концентраций KCl и HCl в составе фонового электролита. Потенциалы, при которых наблюдаются максимумы пиков, во всех экспериментах оставались практически неизменными. Для меди, свинца, кадмия и цинка они соответственно составляют: –(0,175 0,025) B, –(0,425 0,025) B, – (0,625 0,025) B, –(1,000 0,050) В.

Было установлено, что поверхностно-активные вещества снижают высоту анодных пиков тяжелых металлов, особенно цинка и кадмия. Влияние синтетических ПАВ (СПАВ) изучали в диапазоне концентраций от 0,01 до 100 мг/дм3.

Исследования проводили при Еel, равном –1,4В для Zn(II), Cd(II), Pb(II) и –0,95 В для Cu(II), что соответствует области адсорбции СПАВ. АСZn достоверно снижается при ССПАВ порядка 0,01 мг/дм3, а АСCd – при 0,1 мг/дм3 и полностью подавляются при увеличении ССПАВ вплоть до 0,1 мг/дм3 и 1,0 мг/дм3 соответственно.

На основе этих исследований были разработаны методики косвенного вольтамперометрического определения катионных СПАВ в природных водах. Судя по полученным данным, влияние СПАВ связано с их адсорбцией на поверхности электрода и ингибированием электродного процесса. Устранение влияния СПАВ и других органических веществ на результаты определения тяжелых металлов должно быть обеспечено на стадии пробоподготовки.

Проведенные исследования позволили рекомендовать оптимальные условия определения меди, свинца, кадмия и цинка на РСУЭ: Еel = –1,4 В или –0,95 В, в зависимости от набора одновременно определяемых металлов; el = 60 – 100 с;

Е = 30 мВ; Vразв. = 50 мВ/с; состав фонового электролита (моль/дм3) КСl (0,33) + НСl (5,0.10–3) + Hg(NO3)2 (5,0.10–5). Мешающее влияние цинка на результаты определения меди устраняли выбором потенциала предэлектролиза. Для устранения мешающего влияния меди на результат определения цинка в электролит вводили раствор соли галлия (III). Эти приемы, ранее предложенные для РГЭ, оказались эффективны и для РСУЭ.

Разработанная методика ИВА-определения цинка, кадмия, свинца и меди прошла апробацию в ходе анализа пищевых продуктах с разным составом органической матрицы (белковой, жировой, углеводной). Во всех случаях были получены результаты, согласующиеся с данными, полученными альтернативными методами. Как правило, найденные содержания тяжелых металлов не превышали установленных значений ПДК. Лишь для семян подсолнечника отмечено превышение ПДК по кадмию и меди.

Метрологическая аттестация разработанной методики проведена совместно с Уральским НИИ метрологии. Данная методика включена в ГОСТ Р 51301-«Продукты пищевые и продовольственное сырье. Инверсионновольтамперометрические методы определения содержания токсичных элементов (кадмия, свинца, меди и цинка)».

Адсорбционная вольтамперометрия в анализе пищевых продуктов.

Определение иодидов. Примером адсорбционно-вольтамперометрического анализа пищевых продуктов может быть определение иодидов с использованием стеклоуглеродного электрода (СУЭ). В этом случае необходимо введение вспомогательного органического реагента, при выборе которого следует учитывать селективность его взаимодействия с аналитом (в форме, образующейся в ходе электродной реакции), растворимость получаемого соединения, индифферентность реагента по отношению к исходной форме аналита и другие факторы. В качестве реагентов можно использовать трифенилметановые красители и родамины, которые дают малорастворимые соединения с продуктами окисления аналита, адсорбирующиеся на поверхности электрода. Растворимость продуктов реакции трифенилметановых красителей с анионными комплексами иода снижается при утяжелении заместителя карбоксильной группы красителя в ряду малахитовый зеленый – метиловый фиолетовый – кристаллический фиолетовый (КФ). Последнее соединение и было выбрано в качестве реагента.

Необходимо было изучить электрохимическое поведение реагента и его соединения с комплексным анионом I2A–, а также механизм концентрирования малорастворимого соединения, оптимизировать условия формирования аналитического сигнала и найти способ регенерации поверхности СУЭ применительно к адсорбционному варианту ИВА. При изучении электрохимического поведения КФ на СУЭ регистрировали постояннотоковые вольтамперограммы в фоновых электролитах - KNO3, KCl, KI (0,01 моль/дм3). АСКФ, регистрируемый в нитратном и хлоридном электролитах наблюдается при –0,55 В, его высота максимальна при рН 2,8 – 3,0, когда реагент находится в форме катиона КФ+.

Другие формы КФ, образующиеся в сильнокислых и в нейтральных средах, электрохимически неактивны. Все дальнейшие исследования проводили при рН 3. АСКФ не зависит от Еel в диапазоне от –0,2 до 0,6 В. При Еel > 0,7 В наблюдается окисление КФ, приводящее к нестабильности сигнала и частичной блокировке поверхности электрода. Зависимости сигнала от концентрации КФ линейны в диапазоне от 5 10–6 до 3,5 10–5 моль/дм3. Изученные зависимости АСКФ от Еel и el позволяют предположить, что в среде KNO3 и KCl электрохимическое восстановление КФ не сопровождается адсорбцией.

В иодидном электролите сигнал КФ значительно возрастает по сравнению с сигналами в нитратном и хлоридном электролитах, причем пик смещается на 0,05 В в анодную область. Это свидетельствует об образовании электроактивного соединения КФ с молекулярным йодом, который образуется при электрохимическом окислении иодид-ионов. Совокупность данных, приведенных в диссертации, доказывает факт концентрирования этого соединения на поверхности СУЭ, что позволяет повысить чувствительность анализа. Для регенерации поверхности СУЭ комбинировали механическое удаления осадка с последующей электрохимической полировкой электрода, сканируя потенциал от Eel до потенциала восстановления (–0,6 В), со скоростью 50 мВ/с.

Механизм концентрирования малорастворимого соединения КФ с йодом на стеклоуглеродном электроде отличается от подобного процесса, протекающего на графитовом электроде с обязательным участием Cl– (Брайнина Х.З., Чернышева А.В). Как показали исследования, на СУЭ образование малорастворимого соединения происходит в диффузионном слое с последующим накоплением на поверхности электрода без участия хлорид-ионов. Это было подтверждено при изучении влияния температуры раствора (в интервале от 5 до 45 0С) на величину аналитического сигнала. Выявленная при этом куполообразная зависимость с максимумом при 25 0С характерна именно для процессов адсорбционного концентрирования. Способность малорастворимого соединения КФ с молекулярным йодом адсорбироваться на поверхности стеклоуглеродного электрода использовали для определения иодидов. На вольтамперной кривой раствора, содержащего КФ и иодид-ионы, наблюдается пик с максимумом при потенциале –0,50 В, который соответствует восстановлению КФ в его малорастворимом соединении с йодом. Высота пика пропорциональна содержанию иодид-ионов в исследуемом растворе. В оптимизированных условиях градуировочный график линеен в диапазоне от 1,0·10-6 до 1,5·10-4 моль/дм3. При изучении влияния посторонних ионов установлено, что 1000-кратный избыток хлорид-, бромид- и сульфатионов не влияет на величину сигнала иодидов и на вид поляризационной кривой.

Разработанная методика инверсионно-вольтамперометрического определения иодид-ионов была применена в анализе пищевых продуктов. Результаты анализа ряда пищевых продуктов сопоставляли с данными, полученными по стандартизированной методике (табл.7). Преимуществом разработанной методики является возможность определять меньшие содержания иодидов при меньшей массе проб.

Таблица 7. Результаты определения содержания иодид-ионов в пищевых продуктах Содержание иодид-ионов, мг/кг Образец Навеска, г по разработанной по стандартизированметодике ной методике Кефир 0,53 0,06 0,50 0,Хлеб 0,80 0,07 0,78 0,Соль 44 2 42 Методика позволяет определять концентрации иодид-ионов в диапазоне от 0,1 до 20 мг/дм3 с общей погрешностью, не превышающей 16%.

Вольтамперометрическое определение сульфгидрильных соединений при их концентрировании на ртутно-пленочном электроде на СУ подложке. Другой пример вольтамперометрического анализа пищевых продуктов – определение сульфгидрильных соединений (тиолов) и, в частности, цистеина.

Известно, что содержание этих соединений увеличивается при порче некоторых продуктов, поэтому данные о суммарном содержании сульфгидрильных соединений могут служить показателем качества.

Для анализа использовали ртутно-пленочный электрод на стеклоуглеродной подложке (СУРПЭ). Электрод готовили в отдельной ячейке при Еel = –0,5 В, в растворе, содержащем (моль/дм3) KNO3 (0,1) + Hg(NO3)2 (1,0•10–4). Регистрацию вольтамперных кривых вели в переменнотоковом режиме с квадратно-волновой модуляцией.

Было сделано предположение, что на поверхности СУРПЭ протекает химическая реакция взаимодействия сульфгидрильной группы аналита (например, цистеина CySH) и ртути с образованием малорастворимых соединений, которые в дальнейшем участвуют в электрохимических процессах. В катодном электрохимическом процессе протекает восстановление цистеината ртути (I) с образованием цистеина и ртути. При анодном окислении цистеината ртути (I) на поверхности СУРПЭ образуется цистеинат ртути(II) с величиной ПР, значительно меньшей, чем у цистеината ртути (I):

HgCyS + H+ + e CySH + Hg HgCyS + CySH – e Hg(CyS)2 + H+ Для проверки этих предположений изучали катодные и анодные поляризационные кривые цистеина в разных средах, при разной скорости сканирования потенциала и при разных температурах, а также кинетику процесса. Зависимости катодных и анодных сигналов от состава фонового электролита, рН, скорости сканирования потенциала, диаметра электрода, толщины ртутной пленки, времени соприкосновения ртутной пленки электрода с раствором цистеина и т.п.

характерны для адсорбционной вольтамперометрии. Кажущиеся значения энергии активации анодного и катодного электродных процессов соответственно составили 11,9 и 9,5 кДж/моль, что отвечает диффузионному контролю этих процессов. Порядок реакции по цистеину равен единице.

Поскольку и катодный, и анодный сигналы связаны с электрохимическим превращением цистеината ртути, а содержание последнего пропорционально содержанию цистеина в растворе, нами разработана методика вольтамперометрического определения цистеина и аналогичных ему сульфгидрильных соединений. В оптимизированных условиях градуировочная зависимость для цистеина линейна в диапазоне 1•10–6 – 3,5•10–3 моль/дм3. Предел обнаружения цистеина (7•10–7 моль/дм3) на порядок ниже, чем в известных методиках, относительная погрешность определения не превышает 20%.

Градуировочные зависимости для других сульфгидрильных соединений, присутствующих в пищевых продуктах (глутатион, цистин и др) аналогичны зависимости, полученной для цистеина. Сигналы этих соединений аддитивны.

На модельных смесях цистеина и глутатиона показана возможность точного определения суммарного содержания SH-соединений. Цистин и окисленный глутатион определяются совместно с цистеином и глутатионом, так как дают такие же продукты взаимодействия с ртутью. В качестве вещества-стандарта при вольтамперометрическом определении суммарного содержания сульфгидрильных соединений рекомендовано использовать цистеин. Систематическая погрешность оценки суммарных содержаний, которая могла бы возникнуть из-за различия коэффициентов чувствительности аналитов и стандартного вещества в данном случае пренебрежимо мала, так как коэффициенты чувствительности для всех аналитов различаются не более чем на 5 %.

Разработанная методика была применена для определения суммарного содержания сульфгидрильных соединений в разных продуктах, в частности в пиве, свежевыжатых фруктовых соках, дрожжах, мясе и др.

Спектрофотометрическая оценка суммарного содержания антиоксидантов Постановка задачи и возможные подходы к ее решению. Открытие антиоксидантной активности органических соединений привело к новому пониманию роли пищевых продуктов как естественного источника АО, к сопоставлению разных продуктов по антиоксидантным свойствам, а также к производству продуктов, обогащенных антиоксидантами. В 1990-е годы началась разработка соответствующих методик контроля качества пищевых продуктов (чай, кофе, вина, соки, фрукты и др.). Содержание индивидуальных АО в подобных объектах обычно не определяют, а оценивают суммарное содержание (CАО), например, методом ВЭЖХ. Возможно спектрофотометрическое определение CАО без разделения индивидуальных аналитов по их поглощению в ближней ИКобласти, с применением хемометрических алгоритмов. Нами показана возможность определения суммарных содержаний антиоксидантов фенольного типа по их светопоглощению в УФ-области (без применения дополнительных реагентов) с использованием алгоритма проекции на латентные структуры. В этом случае погрешность определения CАО составляет 5 % отн. при длительности анализа 20-30 мин. Однако такой способ недостаточно чувствителен, а определению CАО в пищевых продуктах мешают все органические соединения, поглощающие в УФ-области.

Вместо CАО можно быстро определить суммарную антиоксидантную активность (АОА) исследуемого продукта. Известно, что показатель АОА отражает содержание и удельную активность всех антиоксидантов, присутствующих в исследуемом объекте. К сожалению, это активность при формировании обобщенного аналитического сигнала in vitro, а не активность, проявляемая антиоксидантами по отношению к кислородсодержащим радикалам in vivo. Поэтому АОА надо измерять, используя процессы и условия, моделирующие биологическое действие антиоксидантов. На практике показатель АОА определяют, проводя неселективную реакцию с окислителем или веществом, генерирующим радикалы, и измеряя электрохимические или оптические свойства индикаторных систем в ходе реакции. Как правило, АОА выражают в пересчете на стандартное вещество Хст, т.е. указывают массу или число молей Хст (кверцетина, рутина, тролокса и др.), которые в данных условиях дают такой же аналитический сигнал, что и 1 г изучаемого объекта. При определении АОА пробоподготовка минимальна, а разделение индивидуальных АО не требуется.

Часто АОА находят методом FRAP (ferric reducing/antioxidant power). В ходе такого анализа под действием АО (восстановителей) образуются комплексы железа(II) с фотометрическим реагентом. Окраска развивается медленно, поэтому сигнал измеряют, не дожидаясь установления равновесия, а затем рассчитывают величину АОА по градуировочному графику. Метод FRAP широко применяют в биохимических исследованиях и в технологии пищевых продуктов, имеется множество публикаций, в которых приведены значения АОА, полученные методом FRAP. Преимущества метода FRAP по сравнению с другими вариантами определения АОА очевидны: экспрессность и низкая стоимость анализа, простота оборудования, хорошая сходимость результатов. Но этот метод плохо исследован в химико-аналитическом и метрологическом аспектах. Неизвестны значения пределов обнаружения, не стандартизованы условия измерений, не выявлены источники систематических погрешностей. Наиболее важной методологической проблемой представляется то, что показатель АОА является приблизительной и субъективной (зависящей от выбора концентрационных условий, времени экспозиции и природы вещества-стандарта) оценкой CАО. Отличия АОА от CАО затрудняют сравнение разнотипных продуктов. Эти отличия можно считать погрешностью оценки CАО. Тот же подход рекомендуется и для других интегральных показателей (М.Валкарсель, Ю.М.Дедков, В.И.Вершинин). Наши исследования были направлены на прогнозирование, выявление, выяснение причин и исключение вышеуказанных погрешностей, чтобы метод FRAP можно было использовать не только для оценки АОА, но и для определения суммарного содержания антиоксидантов-восстановителей, в частности полифенолов. Изучено влияние разных факторов на величину сигналов отдельных АО, а также на результаты анализа их модельных смесей. Соответствующие закономерности необходимы для разработки надежных методик определения АО в пищевых продуктах.

Оптимизация условий спектрофотометрического определения индивидуальных АО. В качестве модельных веществ использовали 9 известных АО полифенольного типа: кверцетин (КВ), рутин (РТ), катехол (пирокатехин, КТ), эпикатехин (ЭП), галловую (ГК), феруловую (ФК), протокатеховую (ПКК), мочевую (МК) и кофейную (КК) кислоты, а также аскорбиновую кислоту (АК). К известному количеству исследуемого АО добавляли избыток Fe3+ и органического реагента (1,10-фенантролин, 2,2’-дипиридил и др.). В оптимизированных условиях градуировочные зависимости для всех исследованных АО линейны в широких концентрационных пределах (рис.2).

По полученным градуировкам можно определить концентрацию индивидуального АО в модельном растворе с погрешностью, не превышающей 5%. Пределы обнаружения индивидуальных АО различаются, но во всех случаях близки к 0,1 мкмоль/дм3.

Спектры поглощения полученных растворов для всех АО однотипны и подобны спектру поглощения насыщенного комплекса железа(II) c тем же фотометрическим реагентом ( = 1,1 104). Для проверки сходства спектров был проведен корреляционный анализ. Форма спектров не зависит от времени экспозиции и присутствия других полифенолов. Это и позволяет измерять аналитические сигналы всех АО, а также обобщенные сигналы их смесей при max = 5нм или 520 нм (в зависимости от выбора реагента).

Рис. 2. «Веер градуировочных графиков» для определения концентраций (мкмоль/дм3) разных АО при = 60 минут. Система Fe - Phen В ходе исследований варьировали величину рН, ионную силу раствора, начальную концентрацию Fe3+, природу и концентрацию фотометрического реагента, время экспозиции и температуру t. Ионная сила не влияет на сигналы индивидуальных АО. Зависимость сигнала от рН оказалась приблизительно одинаковой для разных аналитов и разных индикаторных систем, максимальный сигнал формируется при рН = 3,6. Увеличение избытка окислителя ведет к росту сигнала, а увеличение избытка фотометрического реагента лишь незначительно меняет этот сигнал. При увеличении времени экспозиции с 10 до минут усиливается фон, но одновременно проявляется тенденция к улучшению сходимости результатов, особенно для фенантролинатной системы. Коэффициенты вариации при повторном приготовлении модельных растворов и повторном измерении аналитического сигнала для всех аналитов не превышают 3 %.

Для уменьшения случайных погрешностей в реакционную смесь через минут после начала реакции вводили стоп-раствор (NaF, 0,5 моль/дм3), быстро связывающий непрореагировавший с АО окислитель. Полезно и термостатирование, но при колебаниях температуры порядка ±1 0С величина аналитического сигнала почти не меняется, особенно при t > 30 0С.

При определении АО их коэффициенты чувствительности достоверно (в 2-раза) различаются, хотя во всех случаях образуется одно и то же окрашенное соединение. Чувствительность определения разных АО снижается в ряду КВ > ГК > ПКК > АК ФК. Для удобства сопоставления данных, полученных для разных реагентов при разном времени экспозиции, все коэффициенты чувствительности нормировали по АК (табл.8).

Таблица 8. Нормированные по АК коэффициенты чувствительности при определении индивидуальных АО в оптимизированных условиях с применением разных реагентов 2,2 - Дипиридил 1,10 - Фенантролин АО 10 мин 60 мин 10 мин 60 мин КВ 2,09 2,42 2,2 2,ГК 1,74 1,61 1,62 1,АК 1,00 1,00 1,00 1,ФК 0,71 0,57 0,91 1,Приведенный «ряд активности антиоксидантов» не связан с природой реагента или временем экспозиции, в основном он определяется стехиометрией реакции. Стехиометрию окисления разных АО изучали, используя потенциометрическое титрование, а также метод насыщения. Полученные данные в дальнейшем использовали для пересчета молярных концентраций растворов АО в «нормальные» (выраженные в моль-экв/л) и прогнозирования чувствительности определения разных АО. Так, если одна молекула КВ при взаимодействии с железом(III) отдает 5 электронов и образует 5 ионов Fe2+, чувствительность определения КВ должна быть в 2-3 раза больше, чем чувствительность определения «двухэлектронной» АК. Этот прогноз соответствует экспериментальным данным.

Кинетика окисления антиоксидантов. Различная чувствительность определения разных АО может быть связана и с разной скоростью их окисления.

Примером могут быть аскорбиновая и протокатеховая кислоты. По нашим данным, оба соединения реагируют с железом(III) в соотношении 1:2, но чувствительность определения ПКК в 1,5 раза выше, так как ПКК быстрее окисляется. Кинетические кривые, полученные при одинаковой начальной концентрации разных АО, однотипны (рис.3а). Однотипны и кривые, полученные при разных концентрациях одного и того же АО (рис.3б).

Форма кривых указывает на сложный многостадийный механизм взаимодействия АО с окислителем. В первые минуты после смешивания реагентов наблюдается быстрый рост оптической плотности в соответствии с первым порядком реакции по АО, причем константа скорости зависит от концентрации окислителя. Такая кинетика согласуется с предполагаемым механизмом реакции, включающим быстрое образование комплекса железа(III) с фотометрическим реагентом и восстановление комплекса антиоксидантом (лимитирующая стадия). На второй стадии, в первые 4 часа реакции, оптическая плотность растворов медленно растет. Этот рост более выражен у многоэлектронных АО типа кверцетина, способных к ступенчатому окислению.

Вероятно, на второй стадии идет доокисление первоначально образующихся продуктов избытком железа(III). Кинетические кривые на этой стадии приблизительно линейны. На третьей стадии (с 5-го по 24-ый час реакции) для большинства АО кинетические кривые выходят на плато.

а б Рис. 3. Формирование аналитического сигнала: а) при одинаковой начальной концентрации (3,0 мкмоль/дм3) разных АО; б) при разных начальных концентрациях одного АО (ГК). Индикаторная система Fe(III) – Phen, 25 0С Определение индивидуальных антиоксидантов в многокомпонентных растворах. Модельные смеси АО включали от 2 до 6 индивидуальных АО. Их концентрации порядка n 10-6 моль/дм3 не выходили за пределы линейного участка соответствующих градуировочных графиков. Одновременное окисление разных АО вели в ранее найденных оптимальных условиях. Измеряли оптическую плотность раствора при фиксированном времени экспозиции (10 или минут) и рассчитывали показатель АОА в пересчете на АК или КВ по предварительно построенным градуировочным графикам. Найденные значения АОА сильно отличались от априорно известной величины CАО. В некоторых случаях отличия доходили до 100%, причем погрешность С могла быть и положительной, и отрицательной. Знак и абсолютная величина погрешности примерно соответствуют прогнозам, полученным по формуле (14) (табл.2). Это указывает на источник погрешностей – неодинаковую чувствительность определения компонентов смеси, вызываемую разной стехиометрией и разной скоростью окисления разных АО. Чтобы показатель АОА был приблизительно равен CАО, надо выбирать стандартное вещество с учетом коэффициентов чувствительности разных АО и предполагаемого состава анализируемой смеси. Другим способом может быть переход к определению нормальных концентраций антиоксидантов. В этом случае «веер» градуировочных графиков становится значительно более узким, что, в соответствии с формулой (14) уменьшает погрешность оценки. Эксперимент показал, что после перехода к нормальным концентрациям различие коэффициентов чувствительности разных АО уменьшается в 2-3 раза, и во столько же раз уменьшаются систематические погрешности оценки CАО (табл.9).

Таблица 9. Погрешность оценки CАО при разных способах выражения этой величины CАО, мкмоль/дм3 CАО, мкмоль-экв/дмКомпоненты и соВведе- Введедержания (мкмоль/дм3) АОА C, % АОА C, % но но АК(0,75) + 1,0 1,63 63 2,75 3,20 КВ(0,25) КВ(0,25) + РТ(0,75) 1,0 1,87 87 4,25 3,80 -АК(0,50) + 1,0 1,50 50 3,13 3,4 КВ(0,125) + РТ(0,375) Система Fe-Dip, cтандарт – АК, = 60 мин.

Сходные результаты были получены при использовании других стандартных веществ. Отметим, что переход к определению суммарных содержаний, выраженных в мкмоль-экв/дм3, не приводит к полному исключению систематических погрешностей. Это объясняется сохраняющимся влиянием скорости взаимодействия разных АО с окислителем. Возможны и другие причины возникновения погрешностей.

Отклонения от аддитивности при определении суммы антиоксидантов.

Разные авторы неоднократно проверяли аддитивность аналитических сигналов антиоксидантов при спектрофотометрическом определении их суммарного содержания в модельных смесях. Однако однозначных ответов на этот вопрос к началу наших исследований получено не было. Разработка алгоритмов выявления ОА позволила нам установить, что такие отклонения возможны и действительно приводят к систематическим погрешностям при определении CАО. Однако отклонения появляются лишь для некоторых сочетаний индивидуальных АО или в некоторых концентрационных условиях. Примером может быть смесь АК (мкмоль/дм3) и КВ (3 мкмоль/дм3) при относительно небольшом избытке окислителя (60 мкмоль/дм3). Спектры поглощения продуктов взаимодействия реагентов в видимой области показаны на рис.4.

Рис. 4. Неаддитивность светопоглощения при одновременном взаимодействии АК и КВ с комплексным реагентом (железо(III) + 1,10-фенантролин). 25 0С, = 60 мин.

Видно, что в данной системе, как и в спектрах других смесей АО, наблюдаются отрицательные отклонения от аддитивности. В данном случае они, независимо от длины волны, статистически значимы и составляют 30-40 % от аналитического сигнала смеси (А), что ведет к отрицательным систематическим погрешностям анализа. Аналогичные погрешности наблюдались и для других смесей АО (табл.10).

Таблица 10. Результаты определения суммарного содержания антиоксидантов в их модельных смесях при разном избытке реагента-окислителя (Fe-Phen) Состав смеси, Реа- Значи Суммарное со- мкмоль/дм3 гент, чи- держание*, sr см3 мость мкмоль/дмс, % АК КВ РТ А вве- найдено дено 10,0 3,0 - + 25,8 16,4 ± 0,4 -36 0,10,0 1,0 - 1,0 + 18,9 16,6 ± 0,7 -12 0,2,5 1,2 4,0 + 12,7 12,1 ± 0,2 -5 0,10,0 1,0 - - 14,0 13,5 ± 0,3 -3,5 0,2,5 1,2 4,0 3,0 - 14,7 14,9 ± 0,6 1,3 0,2,5 1,2 2,0 - 11,3 11,2 ± 0,2 -1,0 0,* - в пересчете на АК с учетом чувствительности сигнала к разным компонентам смеси Таким образом, одни и те же комбинации полифенолов могут давать и аддитивные, и неаддитивные (при небольшом избытке окислителя) аналитические сигналы. Отрицательные ОА возникают не из-за непосредственного взаимодействия полифенолов, а за счет конкурентного замедления параллельно протекающих редокс-реакций. Этот вывод был подтвержден при исследовании скорости окисления модельных смесей. Однако возможны и другие механизмы возникновения ОА. Так, смесь ГК-КТ независимо от природы фотометрического реагента давала достоверные положительные ОА, что нельзя объяснить эффектом конкурентного замедления. При использовании АК в качестве стандартного вещества показатель АОА для неаддитивной смеси ГК-КТ втрое превышал величину САО. Тем не менее, неаддитивность светопоглощения не может быть основной причиной отличий АОА от САО, поскольку такие отличия наблюдаются и для аддитивных систем.

Выявленные закономерности позволили модифицировать методику оценки антиоксидантной активности. За счет сокращения времени экспозиции и увеличения относительного избытка окислителя модифицированная методика приводит к более правильным результатам. Кроме того, она более экспрессна, а сходимость результатов и чувствительность определения АО при переходе к модифицированной методике меняются незначительно. Разработанные методики анализа модельных смесей послужили основой для оценки суммарного содержания антиоксидантов в пищевых продуктах.

Оценка качества пищевых продуктов с применением метода FRAP Оценка качества пищевых продуктов по величине АОА. Значения АОА пищевых продуктов, полученные методом FRAP, применяют для сопоставления ценности разных продуктов как источников поступления антиоксидантов в организм человека. Создана даже база данных, включающая значения АОА для 3100 пищевых продуктов и родственных им объектов (Сarlsen М.Н., 2010). Однако абсолютные значения АОА, полученные разными авторами в рамках метода FRAP, плохо согласуются друг с другом и сильно отличаются от результатов, полученных для тех же объектов другими методами (особенно основанными на проведении свободнорадикальных реакций). А.Я. Яшиным и другими авторами показано, что значения АОА, полученные разными методами для серии однотипных продуктов, зачастую не коррелируют друг с другом. Это не мешает использовать значения АОА, найденные по одной и той же методике, для сопоставления относительной ценности однотипных продуктов.

Однако несогласованность значений АОА, полученных по разным методикам, ставит под сомнение накопленные данные, надежность соответствующих методик анализа и саму возможность использования АОА как показателя качества пищевых продуктов.

По нашему мнению, показатель АОА имеет объективный характер и может использоваться как показатель качества, подобно оценкам энергетической ценности пищевых продуктов. Показатель АОА, независимо от способа его измерения, должен быть близок к действительному значению соответствующей физической величины – суммарному содержанию водорастворимых антиоксидантов в исследуемой пробе.

Поэтому уменьшение или исключение систематических погрешностей при определении АОА должны приводить к сближению значений, полученных разными методами, достоверным корреляциям между АОА и другими показателями качества пищевых продуктов. Это предположение нами было проверено в дальнейших экспериментах.

К сожалению, в настоящее время ГСО пищевых продуктов с аттестованными значениями АОА не выпускаются, для большинства продуктов не разработаны и стандартные методики измерения АОА. Результат проверки правильности анализа по способу «введено-найдено» может зависеть от того, какой антиоксидант вводится в качестве добавки. Поэтому проверка согласованности данных, полученных разными способами, приобретает особую значимость – в настоящее время это единственный надежный способ подтверждения правильности определения показателя АОА.

Разработанные нами методики определения АОА в пищевых продуктах разного типа (красные и белые вина, чай, кофе, фруктовые соки и др.) имеют много общих операций методического характера: во всех случаях применяются малые навески (аликвоты), предварительная минерализация исследуемого материала не проводится.

Пробоподготовка сводится к разбавлению пробы водой, что уменьшает влияние мешающих веществ и улучшает воспроизводимость результатов. Используются индикаторные системы Fe-Phen или Fe-Dip, содержащие большой избыток окислителя по сравнению с ожидаемым содержанием антиоксидантов. Правильность результатов анализа оценивали способом «введено-найдено», добавляя разные АО и определяя их содержание в добавке (в мкмоль-экв/дм3). Погрешность не превышала 15% отн.

(табл.11).

Таблица 11. Проверка правильности определения показателя АОА10 для настойки чая Добавлено, мкмоль-экв/л Найдено в добавке, С, % мкмоль-экв/дмАК КВ 0,19 0 0,20 0,25 0 0,28 0,32 0 0,32 0 0,10 0,090 -0 0,20 0,17 -0 0,39 0,37 -0 1,00 0,96 - = 10 минут, система Fe-Dip Влияние ряда посторонних веществ, присутствующих в объектах анализа, на результаты определения АОА в большинстве случаев оказалось незначимым. Так, глюкоза, фруктоза и сахароза не влияют на результаты определения АОА соков; а этанол не влияет на АОА вин (при предварительном разбавлении пробы водой). Аналитические возможности разработанных методик показаны в табл.12.

Таблица 12. Метрологические характеристики методик анализа разных пищевых продуктов Показатель Предел повто- вос- точно повто восДиапазон ряемо- про- но- вто- произОбъект определяемых сти изво- сти, ряемо водианализа концентраций, r,% димо- ,% мо- мости, мг АК/г сти, сти, R,% R,% r, % Красные от 1 до 40 вкл. 6 9 19 17 сухие вина* Пиво от 0,1 до 1,0 вкл. 3 10 19 18 Коньяк от 0,1 до 1,0 вкл. 4 10 20 18 Чай от 65 до 135 вкл. 3 6 10 9 Соки от 0,2 до 2,5 вкл. 3 8 14 11 Мед от 0,1 до 1,1 вкл. 2 3 10 8 Растительот 10 до 100 вкл. 5 8 18 14 ное сырье** Согласно свидетельствам об аттестации МВИ №№ 08-47/208* и 08-47/209** (по реестру аккредитованной метрологической службы Томского политехнического университета) При разработке методики определения АОА основное внимание уделяли определению водорастворимых антиоксидантов и, соответственно, анализу водных растворов. Нами также была проверена возможность оценки содержания жирорастворимых антиоксидантов. В этом случае показатель АОА пищевых продуктов, например, растительных масел, определяли по методу FRAP в неводных растворах (в среде хлороформа), а в качестве стандартного вещества использовали аскорбилпальмитат (жирорастворимый аналог витамина С).

Сопоставление результатов анализа пищевых продуктов проводили с применением корреляционного анализа тремя разными способами. При этом использовали:

- значения АОА, полученные для одних и тех же продуктов с применением разных вариантов метода FRAP. Мы использовали разные индикаторные системы, разные времена экспозиции и разные стандартные вещества;

- значения АОА, полученные методом FRAP и потенциометрическим методом, основанным на применении медиаторной редокс-системы K3[Fe(CN)6] / K4[Fe(CN)6] (Брайнина Х.З. и соавт.);

- значения АОА, найденные по разработанным методикам, с другими показателями качества тех же пищевых продуктов (суммарные содержания танинов, лейкоантоцианов, фенольных соединений и т.п.). Эти показатели определяли по стандартным методикам, используемым в контрольно-аналитических лабораториях.

Как видно из табл.13, переход к другой индикаторной системе не ведет к существенному изменению результатов анализа, выраженных в пересчете на аскорбиновую кислоту (АК).

Таблица 13. Результаты определения АОА пищевых продуктов (мг АК на 1 г продукта), полученные с использованием разных индикаторных систем. ( = 60 мин.) Объект анализа Fe - Phen Fe - Dip Вино красное сухое Каберне 3,1 ± 0,1 3,3 ± 0.Пиво светлое Балтика 3 0,24 ± 0,01 0,26 ± 0,Пиво темное Балтика 6 0,59 ± 0,02 0,62 ± 0,Эхинацея, настойка 2,9 ± 0,1 2,7 ± 0,Как показали наши исследования, выбор АК в качестве стандартного вещества минимизирует погрешности, связанные с несовпадением коэффициентов чувствительности при спектрофотометрическом определении аналитов и стандартного вещества. Результаты анализа одного и того же продукта, выраженные в виде массовых или мольных долей в пересчете на разные стандартные вещества, закономерно различаются. Но при выражении результатов в виде «нормальных» концентраций (ммоль-экв/ дм3) они оказываются примерно одинаковыми (±20%), независимо от выбора стандарта.

Увеличение времени экспозиции повышает долю прореагировавших антиоксидантов. Судя по кинетическим кривым, за первые 10 минут успевает прореагировать 50-70%, за 60 минут – 80-90%. Естественно, для любого продукта АОА10 < АОА60 < CАО. Для группы однотипных продуктов значения АОА10 и АОА60 пропорциональны друг другу (табл.14), что подтверждает правильность полученных результатов и однородность выборки. Коэффициент корреляции между АОА10 и АОА60 для выборки из 10 сортов чая равен 0,996.

Таблица 14. Результаты определения антиоксидантной активности некоторых образцов чая в пересчете на АК при разном времени экспозиции (система Fe-Phen) Наименование чая АОА10, ммоль/г АОА60, ммоль/г «Краснодарский», 3 сорт 0,34 ± 0,02 0,48 ± 0,«Краснодарский», 1 сорт 0,43 ± 0,05 0,61 ± 0,«Ramuk» 0,49 ± 0,06 0,67 ± 0,«Брук Бонд» 0,55 ± 0,02 0,78 ± 0,«Акбар» 0,62 ± 0,13 0, 84 ± 0,«Мэтр де Люкс» 0,64 ± 0,09 0,92 ± 0,Результаты спектрофотометрического и потенциометрического измерения АОА не совпадают (табл.15), но довольно близки. Расхождение результатов обычно не превышает 30 % отн., а коэффициент линейной корреляции, рассчитанный по выборке из 10 сортов чая, равен 0,96. Аналитические сигналы в обоих случаях определяются одним и тем же процессом – восстановлением железа(III) антиоксидантами, однако потенциометрический метод дает более высокие значения АОА, чем спектрофотометрический метод с 10-минутной экспозицией.

Это связано с незавершенностью реакции в системе АО-Fe-Рhen, тогда как при добавлении АО к медиаторной системе K3[Fe(CN)6] / K4[Fe(CN)6] дожидаются установления неизменного во времени электродного потенциала (в этой системе он устанавливается быстро). Еще один показатель качества чая – суммарное содержание танинов – определяли по стандартизированному (перманганатометрическому) методу. Известно, что танины имеют довольно высокую антиоксидантную активность. Найденные по разработанным нами методикам значения АОА оказались пропорциональны содержанию танинов (R2 = 0,93-0,97).

Таблица 15. Показатели качества разных образцов чая, определенные модифицированным методом FRAP (АОА10) и потенциометрическим методом (АОАпот) АОА10, ммоль- АОАпот, ммольНаименование чая Танины, мг/г экв/г экв/г «Китайский» 0,34±0,01 0,39±0,02 26±«Мэтр де Люкс» 1,29 ±0,18 1,86±0,12 93±«Беседа» 1,05 ± 0,10 1,52±0,11 68±«Брук Бонд» 1,10 ±0,03 1,68±0,05 86±«Ramuk» 0,97 ±0,11 1,55±0,08 78±«Принцесса Нури» 1,25 ±0,07 1,75±0,08 88±«Акбар» 1,23 ±0,26 1,89±0,09 100±«Райские птицы» 1,27 ±0,02 1,82±0,04 90±«Краснодарский», 3 сорт 0,68 ±0,03 0,82±0,04 48±«Краснодарский», 1 сорт 0,84±0,10 0,93±0,03 61±Аналогичным образом исследовали взаимосвязь разных показателей качества других пищевых продуктов. В частности, для выборки из 10 красных сухих вин разных производителей значения АОА определяли по разработанной нами методике (модифицированный метод FRAP) и потенциометрическим методом.

Одновременно определяли общее содержание фенольных соединений по Фолину-Чиокальтеу (Сф), суммарное содержание лейкоантоцианов (Сл), ванадатную окисляемость, оттенок (спектральная характеристика). Для пива и соков определяли содержание экстрактивных веществ, и т.д. Полученные данные подтвердили статистическую значимость корреляции между АОА и другими показателями качества. Однако связь показателей качества для сухих вин и соков оказалась не такой выраженной, как для чая. Так, коэффициент корреляции между АОА60 и Сф сухих вин равен 0,87, а между АОА60 и Сл - 0,85. Вероятно, это свидетельствует о более сложном наборе веществ, формирующих антиоксидантную активность сухих вин, и о неполном совпадении этого набора с наборами веществ, формирующих аналитические сигналы при измерении показателя «сумма лейкоантоцианов» или «сумма фенольных соединений по ФолинуЧиокальтеу».

Можно сделать вывод, что после устранения систематических погрешностей, связанных с неаддитивностью светопоглощения и стехиометрией окисления, разработанные методики измерения АОА пригодны и для оценки суммарного содержания антиоксидантов в пищевых продуктах. Результаты измерения АОА по этим методикам хорошо согласуются с результатами потенциометрического измерения того же показателя и достоверно коррелируют с другими показателями качества пищевых продуктов.

Применение разработанных методик. Надежные методики измерения АОА важны не только для сопоставления относительной ценности и контроля качества пищевых продуктов. Они могут использоваться и в научных исследованиях технологического и биохимического профиля. Так, с помощью разработанных нами методик была установлена связь между величиной АОА разных фруктовых соков и продолжительностью их хранения (в разных условиях). Было показано, что хранение апельсинового сока в условиях, предусмотренных регламентом, в течение года приводит к уменьшению его антиоксидантной активности в 2,раза. При хранении соков в аэробных условиях значения АОА снижаются в 1,5– 2 раза в течение трех дней. Для коньяков наблюдается рост АОА с увеличением срока их выдержки.

Для понимания механизма действия природных смесей антиоксидантов важно знать вклад разных групп органических соединений в значение суммарной антиоксидантной активности. Нами было установлено, что вклад антоцианов в показатель АОА сухих красных вин составляет около 34 % Показатель АОА может быть использован и в качестве классификационного признака при групповой идентификации пищевых продуктов. Так, для красных сухих вин Каберне и Мерло, изготовленных по единой технологии из винограда, выращенного в предгорной местности (Анапский район Краснодарского края), показатель АОА (5,0 и 3,8 мгАК/см3) достоверно выше, чем для вин, изготовленных из ягод, собранных в равнинной части того же района (4,1 и 3,1 мгАК/см3).

Разработка схем аналитического контроля и классификации (групповой идентификации) пищевых продуктов Схемы анализа пищевых продуктов. Для контроля пищевых продуктов по показателям безопасности использовали общепринятую последовательность операций: пробоподготовка – собственно анализ (измерение аналитического сигнала как функции концентрации) – обработка полученной информации, включающая расчет концентрации аналита в образце – сопоставление полученного результата с его нормируемым значением, например ПДК. На стадии пробоподготовки использовали оптимизированные способы кислотной минерализации пищевых продуктов в автоклавах с резистивным нагревом (комплекс МКП04), а также СВЧ-автоклавную минерализацию в системах «Минотавр» («Люмекс», г. Санкт-Петербург), «Ethos» (Milestone, Италия) и «Mars» (CEM, США).

Вторая стадия базируется на разработанной методике ИВА-определения тяжелых металлов с использованием вращающегося дискового РСУЭ и фонового электролита состава (моль/дм3): KCl (0,33) + Hg(NO3)2 (5,0•10–5 ) + HCl (5,0•10–3).

Схемы анализа апробированы для всех групп пищевых продуктов. Установлена возможность одновременного определения металлов без их предварительного разделения; для всех продуктов и применяемых способах минерализации погрешности определения металлов являются величинами одного порядка и в начале диапазона определяемых концентраций составляют не более 42 % для Zn, 47 % для Cd, 43 % для Pb, 39 % для Cu. При включении в схему анализа автоклавной СВЧ-минерализации выигрыш во времени составляет 16–18 часов.

Методические подходы к созданию схем аналитической классификации (групповой идентификации) пищевых продуктов. В настоящее время повышенный интерес вызывает новая область качественного анализа органических веществ – классификация веществ сложного состава (природных или техногенных смесей) как целостных объектов. Соответствующие методики используют для сертификации и оценки качества товарной продукции, выявления фальсификаций, диагностики заболеваний и др. С этой целью стали применять хемометрические алгоритмы (распознавание образов), а также системы «электронный нос» и «электронный язык». Однако не потеряли своего значения и классические схемы групповой идентификации, основанные на последовательной проверке совпадений по заранее выбранным классификационным признакам.

При составлении подобных схем необходимо:

– теоретически обосновать выбор информативных, устойчивых и легко определяемых классификационных признаков для совокупности исследуемых объектов;

– разработать соответствующие методики измерений (в том числе методики оценки индивидуальных или суммарных содержаний некоторых аналитов);

– подобрать эталоны, типичные для каждой группы объектов;

– проверить селективность классификационных признаков и установить их пороговые значения, то есть критерии отнесения единичной пробы к той или иной группе;

– установить оптимальную последовательность проверок по разным признакам;

– разработать методику, с помощью которой можно оценить надежность результатов групповой идентификации.

Подобные схемы разработаны для групповой идентификации микроорганизмов, нефтепродуктов, минеральных вод и некоторых других объектов, однако не для пищевых продуктов. В ходе настоящего исследования разработана схема групповой идентификации коньячной продукции, предусматривающая выявление производителя и срока выдержки. Эта задача имеет очевидную практическую значимость, но способы ее решения в литературе не описаны.

В качестве классификационных признаков для коньяков мы использовали известные показатели: особенности спектров поглощения, содержание индивидуальных веществ-маркеров (соотношение концентраций сиреневого альдегида и ванилина и т.п.), а также интегральные показатели состава. В диссертации рассмотрены информативность, селективность и устойчивость разных классификационных признаков, а также способы их определения. Так, общепринятым приемом, подтверждающим подлинность коньячной продукции, является измерение оптической плотности разбавленных растворов коньяка при =280 нм. Максимум поглощения при этой длине волны обусловлен накоплением в коньячном спирте веществ полифенольной природы, лигнина, а также продуктов их этанолиза. Наличие «коньячного пика» характерно для качественных коньяков, находившихся в контакте с древесиной дуба не менее трех лет. Однако в той же области спектра поглощают и фурановые соединения, вносимые с сахарным колером на стадии купажирования. Исключить систематическую погрешность, вызываемую добавлением колера, весьма проблематично, хотя соответствующие попытки делались (например, варьированием рН). Очевидно, традиционный спектроскопический способ оценки качества коньячной продукции ненадежен и не может дать достаточной информации о категории продукции и производителе. Вместе с тем, сама идея использования полифенольных соединений в качестве маркеров представляется правильной, вопрос лишь в том, как лучше оценивать содержание таких соединений.

Новые классификационные признаки коньячной продукции и способы их определения. В качестве классификационного признака мы предложили использовать суммарное содержание флавоноидов (одной из групп полифенольных соединений). Рутин, кверцетин и другие флавоноиды, содержащиеся в коньяках, способны взаимодействовать с ионами железа, алюминия, вольфрама и некоторых других металлов. Для определения флавоноидов использовали модифицированную методику спектрофотометрического анализа растительного материала, основанную на образовании комплексных соединений алюминия.

Другим классификационным признаком может быть содержание галловой кислоты (ГК), экстрагируемой коньячным спиртом из древесины дуба, а также образующейся при этанолизе танидов. Содержание ГК в коньяках растет по мере их выдержки.

Классификационным признаком могут также быть содержания ароматических альдегидов и кислот, а также соотношения их содержаний. На основе анализа литературных данных мы выбрали, в качестве веществ, являющихся неотъемлемыми компонентами коньячной продукции, следующие соединения: синаповый, конифериловый, ванилиновый и сиреневый альдегиды; галловую, сиреневую и ванилиновую кислоты. Содержания некоторых из них в коньяках ранее определяли методом капиллярного электрофореза с фотометрическим детектированием при 373 нм. Однако ароматические кислоты в этих условиях не детектируются или определяются со значительной погрешностью. В ходе настоящего исследования соответствующие методики были существенно изменены.

Особое внимание уделяли электрофоретическому определения ГК. Оптимизированные методики позволяют определять указанные маркеры, начиная с 0,4мг/дмдля ГК и 0,1мг/дм3 для ароматических альдегидов и кислот.

Схемы групповой идентификации коньячной продукции. Данные по разным показателям состава коньяков можно наглядно обобщить в виде «визуального профиля» (рис. 5). Форма соответствующей фигуры определяется составом сырья и технологией производства, что позволяет выявить производителя продукции независимо от срока ее выдержки. Поскольку содержание веществмаркеров растет по мере выдержки коньяка, площадь фигуры тем больше, чем больше срок выдержки. Поскольку содержания маркеров зависят и от технологии производства коньяка, установить срок выдержки коньяка без предварительного выявления его производителя весьма сложно. Таким образом, чтобы обеспечить надежную идентификацию коньячной продукции, важно не только правильно отобрать классификационные признаки, но и определить оптимальную последовательность проверок. Нами предлагается схема (рис. 6), включающая 4 последовательных этапа, а именно: а) проверку наличия коньячного пика; б) спектрофотометрическое определение суммы флавоноидов (это позволяет сделать предположения о предприятии-изготовителе и сроке выдержки коньяка); в) электрофоретическое определение ряда ароматических альдегидов и кислот с последующим построением визуального профиля и выявлением производителя;

г) определение содержания галловой кислоты, что позволяет уточнить срок выдержки коньяка. Данная схема была проверена на образцах коньячной продукции, произведенной ОАО «Фанагория» и ЗАО «Новокубанское».

(а) (б) Рис.5. «Визуальные профили» коньяков с разным сроком выдержки, произведенных ОАО АПФ «Фанагория» (а) и ЗАО «Новокубанское» (б) Экспрессная оценка содержания фенольных и фурановых веществ в коньяках при =280 нм Присутствие Отсутствие Признание несоответствия «коньячного пика» «коньячного пика» заявленному наименованию определение определение альдегидов и кислот, определение суммы флавоноидов построение визуальных профилей содержания ГК возраст производитель возраст производитель возраст производитель ВОЗРАСТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬ Рис.6. Схема групповой идентификации коньяков Выводы:

1. Обоснованы и разработаны методические подходы к решению задач, возникающих в ходе количественного анализа пищевых продуктов, предусматривающие анализ без разделения аналитов, с применением электрохимических или спектроскопических методов. Соответствующие схемы реализованы как при одновременном и раздельном определении ряда однотипных аналитов (тяжелые металлы, иодиды), так и при оценке их суммарного содержания (сульфгидрильные соединения, антиоксиданты).

2. Теоретически обоснованы и разработаны вольтамперометрические методики определения тяжелых металлов (меди, кадмия, свинца и цинка), мышьяка, иодидов и сульфгидрильных соединений в пищевых продуктах на уровне ПДК, учитывающие способ минерализации проб, возможность неполной регенерации поверхности электрода и взаимосвязь сигналов разных аналитов. Образование и накопление на поверхности электрода малорастворимых электроактивных соединений иода или сульфгидрильных соединений позволяют определять эти аналиты на уровне 10-6 моль/дм3. При использовании ртутно-графитовых или ртутно-стеклоуглеродных электродов погрешность анализа не превышает 15% отн.

Применение СВЧ-излучения в ходе кислотной минерализации пищевых продуктов позволяет снизить общую продолжительность анализа до 2 часов.

3. Обоснован методический подход к определению суммарных содержаний аналитов и соответствующих им интегральных показателей состава в пищевых продуктах. Установлено, что суммарная антиоксидантная активность, измеренная с применением железосодержащих индикаторных систем в пересчете на аскорбиновую кислоту (метод FRAP), является не только интегральным показателем качества пищевых продуктов, но и экспрессной оценкой суммарного содержания водорастворимых антиоксидантов-восстановителей полифенольного типа.

4. Выявлены основные факторы, определяющие систематическую погрешность спектроскопической оценки суммарного содержания антиоксидантов в пищевых продуктах (разная чувствительность определения индивидуальных антиоксидантов, неаддитивность светопоглощения смесей). Разработан алгоритм прогнозирования систематических погрешностей, вызванных разной чувствительностью определения аналитов при оценке их суммарных содержаний в пересчете на стандартное вещество. Установлено, что при оценке содержания антиоксидантов эти погрешности связаны с различиями в стехиометрии и скорости окисления индивидуальных соединений. Точность оценки значительно повышается при выражении суммарного содержания антиоксидантов в моль-экв/дм3, а также при теоретически обоснованном выборе стандартного вещества.

5. Разработаны способы выявления и прогнозирования статистически значимых отклонений от аддитивности при спектроскопическом исследовании смесей.

Показано, что при оценке суммарного содержания антиоксидантов по методу FRAP отклонения вызываются конкурентным замедлением параллельно протекающих редокс-реакций, для повышения точности анализа в этих случаях следует увеличивать избыток окислителя.

6. Значения АОА, найденные после исключения вышеуказанных систематических погрешностей, достоверно коррелируют с другими показателями состава и качества тех же продуктов. В частности, выявлена достоверная линейная корреляция величины АОА с общим содержанием фенольных соединений по Фолину-Чиокальтеу, содержанием антоцианов, флавоноидов и другими частными показателями состава, а также с оценками АОА, полученными другими известными методами.

7. На примере коньячной продукции разработан методический подход к групповой идентификации пищевых продуктов, включающей выявление производителя и срока выдержки. Предложен ряд новых классификационных признаков (содержание галловой кислоты, соотношение между ароматическими альдегидами и соответствующими кислотами, и др.). Установлены зависимости ряда показателей от срока выдержки коньяка. Разработанная схема групповой идентификации может быть использована для проверки подлинности и оценки качества коньяка.

8. На основе проведенных исследований разработаны, метрологически аттестованы и внедрены национальный стандарт (в соавторстве) ГОСТ Р 51301-«Продукты пищевые и продовольственное сырье. Инверсионно-вольтамперометрические методы определения содержания токсичных элементов (кадмия, свинца, меди и цинка)», методики «Спектрофотометрический метод измерений антиоксидантной активности пищевых продуктов» (МУ № 08-47/275, внесен в Федеральный реестр методик измерений под регистрационным кодом ФР.1.31.2011.09197), методика выполнения измерений антиоксидантной активности растительного сырья (свидетельство № 08-47/209), методика выполнения измерений антиоксидантной активности красных вин (свидетельство № 08-47/208), методика выполнения измерений «Минеральные воды. Определение массовой концентрации иодид-ионов методом адсорбционной вольтамперометрии» (свидетельство № 08-47/130).

9. Разработанные методики вольтамперометрического определения металлов положены в основу методического обеспечения созданного в УНПК «Аналит» Кубанского госуниверситета вольтамперометрического анализатора ВА-5, внесенного в Государственный реестр средств измерений под № 19312-00 и допущенного к применению в Российской Федерации.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

Статьи:

1. Турьян, Я.И. Вольтамперометрия Ti(IV)/Ti(III) на графитовых электродах/Я.И. Турьян, Л.М. Малука, Т.Г. Цюпко // Журн. общей химии.– 1991. – Т. 61, №11. – С. 2396-232. Цюпко, Т.Г. Электрохимическая регенерация поверхности ртутно-графитового электрода в условиях инверсионной вольтамперометрии/ Т.Г. Цюпко, Я.И. Турьян, З.А. Темердашев, И.Я. Турьян, Л.М. Малука // Журн. аналит. химии. – 1993. – Т. 48, № 12.– С. 1947-193. Темердашев, З.А. О возможности автоклавной пробоподготовки для целей инверсионной вольтамперометрии / З.А. Темердашев, О.Б. Воронова, Т.Г. Цюпко // Известия ВУЗов. Северо-Кавказский регион. Серия: Естественные науки.– 1999. – №1. – С.73-4. Васильев, A.M. Использование золото-стеклоуглеродного электрода при вольтамперометрическом определении мышьяка(III) / А.М. Васильев, З.А. Темердашев, Т.Г. Цюпко // Журн. аналит. химии.– 1999.– Т.54, №7.– С.728-75. Темердашев, З.А. Сравнительная оценка способов пробоподготовки пищевых продуктов и сельскохозяйственного сырья при их сертификации и токсикологическом анализе / З.А. Темердашев, Т.Г. Цюпко, О.Б. Воронова, С.А. Николаенко // Известия ВУЗов. Пищевая технология. – 2000. – № 2-3. – C. 69-6. Темердашев, З.А. Вольтамперометрическое определение тяжелых металлов в пищевых продуктах с использованием анализатора ВА-5 / З.А. Темердашев, С.А.

Литвинов, Т.Г. Цюпко, О.Б. Воронова // Известия ВУЗов. Пищевая технология. – 2000.– №2-3.– C.75-7. Перекотий, В.В. Определение иодид-ионов методом инверсионной вольтамперометрии / В.В. Перекотий, З.А. Темердашев, Т.Г. Цюпко, Е.Ф. Паленая // Известия ВУЗов.

Северо-Кавказский регион. Серия: Естественные науки. – 2001.– №3. – С.106 -18. Перекотий, В.В. Электрохимическое поведение кристаллического фиолетового на стеклоуглеродном электроде/В.В. Перекотий, З.А. Темердашев, Т.Г. Цюпко, Е.Ф.

Паленая//Журн. аналит. химии. – 2002.– Т. 57, № 5. – С. 538- 59. Алиева, Э.Ш. Использование ртутно-пленочного электрода для определения цистеина методом вольтамперометрии / Э.Ш. Алиева, Т.Г. Цюпко, З.А. Темердашев // Известия ВУЗов. Северо-Кавказский регион. Серия: Естественные науки. – 2003. – № 8. – С.19-10. Темердашев, З.А. Аналитические схемы в экоаналитическом контроле объектов окружающей среды / З.А. Темердашев, Т.Г. Цюпко, О.Б. Воронова, В.В. Перекотий, Н.В. Храпко // Качество и ИПИ(CALS)-технологии.– 2004. – № 4. – С.49-11. Алиева, Э.Ш. Вольтамперометрическое исследование поведения цистеина на ртутно-пленочном электроде / Э.Ш. Алиева, Т.Г. Цюпко, З.А. Темердашев, О.Е. Рувинский // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2004.– Т.70, № 1. – С.9-12. Цюпко, Т.Г. Антиоксидантная активность как обобщающая характеристика качества пищевых продуктов / Т.Г. Цюпко, О.Б. Воронова, Н.В. Храпко, З.А. Темердашев // Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества (ЧЭС). – 2005. – №2. – С.91-13. Темердашев, З.А. Определение антиоксидантной активности ряда пищевых продуктов с использованием индикаторной системы Fe(III)/Fe(II) – органический реагент / З.А. Темердашев, Н.В. Храпко, Т.Г. Цюпко, О.Б. Воронова, А.Н. Балаба // Заводская лаборатория. Диагностика материалов.– 2006. – Т.72, №11.–С. 15-14. Цюпко, Т.Г. Определение антиоксидантной активности сухих красных вин для оценки их качества / Т.Г. Цюпко, З.А. Темердашев, О.Б. Воронова, Н.В. Храпко, Е.В. Переверзева, В.В. Перекотий // Заводская лаборатория. Диагностика материалов.– 2008. – Т. 74, № 11. – С. 14-15. Перекотий, В.В. Исследование спектрофотометрических характеристик коньячной продукции / В.В. Перекотий, Н.Е. Крутых, Т.Г. Цюпко, З.А. Темердашев, И.Н. Гунькин // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2008. – Т. 74, № 12. – С. 23-16. Цюпко, Т.Г. Определение галловой кислоты в коньяках методом капиллярного электрофореза / Т.Г. Цюпко, И.Н. Гунькин, З.А. Темердашев //Заводская лаборатория. Диагностика материалов.– 2010.– Т.76, № 12.– С. 15-17. Цюпко, Т.Г. Электрофоретическое определение галловой кислоты в коньяках / Т.Г. Цюпко, И.Н. Гунькин, З.А. Темердашев // Известия ВУЗов. Пищевая технология. – 2010. – № 5-6. – С. 92-18. Цюпко, Т.Г. Спектроскопическое и электрофоретическое исследование изменений качественного состава коньячной продукции в процессе выдержки / Т.Г. Цюпко, И.Н. Гунькин, З.А. Темердашев // Известия ВУЗов. Пищевая технология. – 2010.

– № 5–6. – С. 25-19. Вершинин, В.И. Выявление отклонений от аддитивности в спектрофотометрическом анализе неразделенных смесей /В.И. Вершинин, И.В. Власова, Т.Г. Цюпко // Методы и объекты химического анализа.– 2010. – Т. 5, № 4. – С.226-20. Власова, И.В. Методология спектрофотометрического анализа смесей органических соединений. Проблема неаддитивности светопоглощения / И.В. Власова, В.И. Вершинин, Т.Г. Цюпко // Журн. аналит. химии.– 2011.– Т.66, №1.–С.25-21. Вершинин, В.И. Методология спектрофотометрического анализа смесей органических соединений. Применение статистических моделей / В.И. Вершинин, И.В.

Власова, Т.Г. Цюпко, Н.А. Николаева, М.А. Харькова // Журн. аналит. химии.– 2011.

– Т.66, № 7. – С. 708-722. Темердашев, З.А. Оценка стабильности содержания фенольных соединений и флавоноидов в лекарственных растениях в процессе их хранения / З.А. Темердашев, Н.А. Фролова, Т.Г. Цюпко, Д.А. Чупрынина // Химия растительного сырья.– 2011.– № 4.– С. 179-123. Цюпко, Т.Г. Оценка антиоксидантной активности пищевых продуктов с использованием индикаторной системы на основе фенантролинатных комплексов железа / Т.Г. Цюпко, Д.А. Чупрынина, Н.А. Николаева, О.Б. Воронова, З.А. Темердашев // Известия ВУЗов. Пищевая технология.– 2011.– № 5-6. – С. 84-24. Цюпко, Т.Г. Изучение антиоксидантной активности антоцианов, выделенных из виноградного вина / Т.Г. Цюпко, Н.А. Николаева, О.Б. Воронова, Д.А. Чупрынина // Известия ВУЗов. Пищевая технология.– 2011. – № 5-6. – С. 13-25. Цюпко, Т.Г. Определение суммарного содержания антиоксидантов методом FRAP / Т.Г. Цюпко, И.С. Петракова, Н.С. Бриленок, Н.А. Николаева, Д.А. Чупрынина, З.А. Темердашев, В.И. Вершинин // Аналитика и контроль. – 2011. – Т.15, № 3. – С.287-2Патенты и авторские свидетельства 1. А.с. 1824572 СССР, МКИ 5 G01 N 27/48, 27/38. Способ вольтамперометрического определения содержания металлов в растворе / Т.Г. Цюпко, Я.И. Турьян, З.А.

Темердашев, И.Я. Турьян, Л.М. Малука и др. (СССР). – № 4934625/25; заявл.

22.05.91; опубл. 30.06.93, Бюл. № 24.– 4с.: ил.

2. Пат. 2238552 Российская Федерация, МПК7 G 01 N27/48. Способ вольтамперометрического определения цистеина /Алиева Э.Ш., Цюпко Т.Г., Темердашев З.А. – №2003114181; заявл. 13.05.2003; опубл. 20.10.2004, Бюл. №29.– 8с.: ил.

3. Пат. 2282851 Российская Федерация, МПК G 01 N33/02. Способ определения суммарной антиоксидантной активности / Цюпко Т.Г., Темердашев З.А., Воронова О.Б., Храпко Н.В.– №2004138188/13; заявл. 27.12.2004; опубл. 10.10.2005, Бюл. № 24.– 8с.: ил.

Монографии, учебные пособия:

1. Темердашев,З.А. Аналитическая химия. Электрохимические методы анализа:

учебное пособие (гриф УМО)/ З.А. Темердашев, Т.Г. Цюпко, В.В. Перекотий, О.Б.

Воронова.– Краснодар: «Качество», 2004.– 129 с.

2. Цюпко, Т.Г. Объекты окружающей среды и их аналитический контроль. Кн.1:

Объекты окружающей среды. Методы отбора и подготовки проб. Методы разделения и концентрирования: учебное пособие (гриф УМО) /Т.Г. Цюпко, С.Г. Дмитриенко, З.А. Темердашев, О.Б. Воронова; под общ. ред. Т.Н. Шеховцовой.– Краснодар:

«Арт-Офис», 2007. – 348с.

Нормативные документы:

1. ГОСТ Р 51301-99. Продукты пищевые и продовольственное сырье. Инверсионно-вольтамперометрические методы определения содержания токсичных элементов (кадмия, свинца, меди и цинка).–Введ. 1999.08.02.–М.:Госстандарт России: Издво Стандартинформ, 202. МУ 08-47/275 «Спектрофотометрический метод измерений антиоксидантной активности пищевых продуктов». Регистрационный код по Федеральному реестру методик измерений ФР.1.31.2011.09197.

Автор выражает глубокую признательность к.х.н. Власовой И.В.(ОмГУ) за проведение совместных исследований по оценке суммарных содержаний АО с применением хемометрических алгоритмов, а также глубокую благодарность сотрудникам кафедры аналитической химии КубГУ к.х.н. Перекотию В.В., к.х.н. Вороновой О.Б., аспирантам Алиевой Э.Ш., Храпко Н.В., Гунькину И.Н., Николаевой Н.А., Чупрыниной Д.А. и др. за активное участие в выполнении отдельных этапов данной работы






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.