Спосіб кількісного визначення a-гірких кислот у хмелі

Реферат: Спосіб кількісного визначення -гірких кислот у хмелі включає приготування проби, взаємодію її з хімічними реагентами у розчині і вимірювання аналітичного сигналу. Пробу піддають взаємодії з розчином хлориду тербію при рН 6,8-7,2 у водно-етанольному розчині. UA 103129 U (12) UA 103129 U UA 103129 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до аналітичної хімії, а саме до люмінесцентного визначення гірких кислот у хмелі. Відомий спосіб визначення -гірких кислот у хмелі кондуктометричним методом [Ермолаева Г.А. Справочник работника лаборатории пивоваренного предприятия - СПб.: Профессия, 2004. - С. 209]. Спосіб засновано на вимірюванні сили струму, що проходить крізь екстракт гірких речовин в процесі титрування його 4 %-им розчином свинцю оцтокислого в 25 %-му розчині гліцерину. При цьому попередньо встановлюють титр свинцю оцтокислого методом кондуктометричного титрування розчином сірчаної кислоти в 5 %-му гліцерині. Після цього проводять кондуктометричне титрування екстракту -гірких кислот розчином оцтокислого свинцю. За результатами титрування будують графік кондуктометричного титрування, за яким визначають точку еквівалентності та об'єм титранту. Розрахунок вмісту -гірких кислот проводять на основі отриманих даних. До недоліків способу слід віднести необхідність проведення неводного титрування та невисоку чутливість методу (0,01 %). Найбільш близьким аналогом до способу, що заявляється, є спосіб спектрофотометричного визначення -гірких кислот у хмелі [Ермолаева Г.А. Справочник работника лаборатории пивоваренного предприятия. - СПб.: Профессия, 2004. - 217 с.]. Спосіб включає екстракцію -гірких кислот із хмелю бензолом. Екстракт відфільтровують 3 через скляний фільтр в мірну колбу ємністю 250 см , залишок промивають 6 разів порціями 3 3 бензолу по 15 см . Вміст колби доводять бензолом до мітки та ретельно збовтують. Потім 1 см 3 3 3 цього розчину вносять в мірну колбу на 100 см , додають 1 см 0,2 моль/дм розчину гідроксиду натрію та доливають метанолом до мітки. Оптичну густину досліджуваного розчину вимірюють на спектрофотометрі при довжинах хвиль 275, 325 та 355 нм, встановлюючи прилад на нуль при кожній довжині хвилі по розчину в холостому досліді. Холостий дослід готують наступним 3 3 3 чином: в мірну колбу на 100 см вносять 1 см чистого бензолу, 1 см розчину гідроксиду натрію 3 з концентрацію 0,2 моль/дм та метанолом доливають до мітки. Розрахунок вмісту -гірких кислот обчислюють за формулою: 73,79 A 325  51,56 A 355  19,07 A 275 C  ,% 2 де A 275 нм - оптична густина для бензолу; A 325 нм - оптична густина для -кислот; A 355 нм - оптична густина для -кислот. Аналог збігається з корисною моделлю, що заявляється, у тому, що містить такі операції: приготування проби, взаємодія проби з хімічними реагентами у розчині, вимірювання аналітичного сигналу. Але у способі за аналогом використовують токсичні розчинники - бензол та метанол. Крім цього, внаслідок близького розташування максимумів поглинання - та -кислот - 325 нм та 355 нм, вони взаємно перекривають один одного, що може вносити значні похибки при визначенні -кислот. В основу корисної моделі поставлено задачу створити спосіб кількісного визначення -гірких кислот у хмелі, в якому шляхом зміни реагентів забезпечити спрощення способу за рахунок виключення використання токсичних органічних розчинників - бензолу та метанолу, а також зниження межі визначення. Поставлена задача вирішується у способі кількісного визначення -гірких кислот у хмелі, який включає приготування проби, взаємодію її з хімічними реагентами у розчині, вимірюванні аналітичного сигналу, згідно з корисною моделлю, пробу піддають взаємодії із розчином хлориду тербію при рН 6,8-7,2 у водно-етанольному розчині. Новим в корисній моделі, що заявляється, є використання сенсибілізованої люмінесценції іону тербію у комплексі з -гіркими кислотами у водно-етанольному розчині. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляються, та технічним результатом можна пояснити наступним. Виключення використання токсичних органічних розчинників стало можливим завдяки наступним прийомам. 1) Використання сенсибілізованої люмінесценції іону тербію (III), яка виникає внаслідок внутрішньомолекулярної передачі енергії збудження від ліганду (-гірких кислот) на іон тербію (III). -гіркі кислоти мають в ультрафіолетовій зоні спектра смугу поглинання з максимумом  = 275 нм, що обумовлює ефективне поглинання світлової енергії лігандом. Триплетний рівень 1 UA 103129 U -1 5 10 15 20 25 30 35 ліганду складає 20500 см . Це обумовлює передачу енергії збудження від ліганду на 5 7 -1 енергетичний рівень тербію D4 → F5 (20500 см ). В спектрі люмінесценції іону Тb(ІІІ) спостерігається інтенсивна смуга з макс = 545 нм (Фіг. 1). 2) Проведення реакції у водно-етанольному розчині. Введення в розчин етанолу призводить до збільшення Ілюм. іона Тb(III). Механізм впливу розчинника на спектрально-люмінесцентні характеристики комплексу дуже складний. Розчинник впливає на хімізм реакції, стійкість комплексів, кислотно-основну рівновагу ліганду, пересольватацію іону металу та його комплексних форм в розчині [Полуэктов Н.С., Кононенко Л.И., Ефрюшина Н.П., Бельтюкова С.В. Спектрофотометрические и люминесцентные методы определения лантаноидов. - К.: Наукова думка, 1989. - 254 с.]. Збільшення Ілюм. іону лантаніду в залежності від вмісту розчинника пов'язано зі здатністю молекул розчинника витісняти молекули води спочатку із зовнішньої, а потім й із внутрішньої координаційної сфери комплексів, що запобігає процесам дезактивації енергії збудження [Tanaka F., Kawasaki Y. Preferential salvation of the europium (III) ion in waternon-agueous solvent mixtures. A. luminescence lifetimes study // J. Chem. Soc. Faraday Trans. Pt. I. - 1988. - Vol. 84, 4. - P. 1083-1090]. Люмінесценція комплексу тербію з -гіркими кислотами у водно-етанольному розчині спостерігається при рН 3,0-9,0, максимум люмінесценції спостерігається при рН 5,8-6,1 (Фіг. 2). Для створення рН розчину використовували розчин уротропіну (0,2 мл 40 %-го розчину). . -4 Інтенсивність люмінесценції тербію у розчині оптимальна при вмісті іонів тербію 1 10 моль/л (Фіг. 3), та етанолу - 60 % об. (Фіг. 4). Приклад 1. -гіркі кислоти екстрагують з розмеленого хмелю (3,75 г) сумішшю розчинників гексану та етилового спирту в співвідношенні 9:1 (22,5 мл гексану та 2,5 мл етанолу) протягом 5 хв. 3 Отриманий екстракт фільтрують через складчастий фільтр в мірну колбу ємністю 50 см , залишок на фільтрі декілька разів промивають тією ж сумішшю розчинників та доводять вміст колби до мітки сумішшю розчинників. Перед аналізом екстракт розбавляють в 10 разів. В три пробірки поміщають по 0,1 мл отриманого екстракту, що аналізується, в дві з них додають стандартний розчин -гірких кислот в такій кількості, щоб Ілюм. проби зросла в 2 і 3-4 рази . -2 відповідно. Потім в усі три пробірки додають по 0,1 мл хлориду тербію 1 10 моль/л, 0,2 мл розчину уротропіну 40 %-го, 3 мл етанолу та дистильовану воду до 5 мл. Інтенсивність люмінесценції Тb(ІІІ) вимірюють при =545 нм (збудж. = 365 нм). Паралельно готують розчин контрольної проби, яка містить всі компоненти, крім -гірких кислот. Вміст -гірких кислот розраховують за формулою: Ix Cx   C1,мг / мл Ix  доб  Ix де C x - концентрація -гірких кислот у хмелі; C1 - концентрація стандартного розчина -гірких кислот, мг/мл; Ix - інтенсивність люмінесценції екстракту хмелю, який аналізують; Ix  доб - інтенсивність люмінесценції екстракту хмелю з добавкою стандартного розчину  40 гірких кислот. Вміст -гірких кислот в хмелі в процентах розраховують за формулою: C  10 3  V1  V0  100 ,% V a де C - концентрація -гірких кислот в пробі, знайдена методом добавок, мг/мл; V1 - кінцевий об'єм проби, в якому проводили визначення, мл; V0 - об'єм мірної колби, в якій розчиняли екстракт -гірких кислот, мл; X 45 50 V - об'єм проби, що взяли для визначення, мл; a - маса наважки хмелю, з якого екстрагували -гіркі кислоти, г; 10 3 - коефіцієнт перерахунку мг в г. Результати визначення -гірких кислот у хмелі і перевірка правильності отриманих результатів методом добавок наведено у таблиці 1. Точність і достовірність визначення перевірена шляхом статистичної обробки результатів визначення. При n = 5, Р = 0,95 величина відносного стандартного відхилення складає 2,7-4,6 %. Приклади 2 та 3 здійснювали аналогічно Прикладу 1, але у зразках хмелю з різним вмістом -гірких кислот і різного виробництва. Дані наведені в табл. 1. Перевірка правильності 2 UA 103129 U отриманих результатів методом "введено-знайдено" на прикладі хмелю "французький" наведена у таблиці 2. Таблиця 1 Результати визначення -гірких кислот у хмелі (n = 5, Р = 0,95). № зразку Зразок хмелю 1 Хміль гранульований (Франція) 2 Хміль гранульований (Франція) 3 Хміль гранульований (Німеччина) Знайдено, % 4,56±0,20 6,40±0,30 1,50±0,04 s r, % 4,4 4,6 2,7 Таблиця 2 Результати визначення -гірких кислот у хмелі методом "введено-знайдено" (n = 5, Р = 0,95). Об'єкт аналізу, гранули хмелю Хміль французький Введено, мг/мл 0,100 0,200 Знайдено в пробі з добавкою, мг/мл 0,205 0,306 Знайдено в пробі, мг/мл 0,105±0,005 0,106±0,006 Sr 0,05 0,06 5 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 Спосіб кількісного визначення -гірких кислот у хмелі, що включає приготування проби, взаємодію її з хімічними реагентами у розчині і вимірювання аналітичного сигналу, який відрізняється тим, що пробу піддають взаємодії з розчином хлориду тербію при рН 6,8-7,2 у водно-етанольному розчині. 3 UA 103129 U 4 UA 103129 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5