Спосіб кількісного визначення цитрат-іонів у солодких безалкогольних напоях

Реферат: UA 112164 U UA 112164 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі аналітичної хімії, а саме до люмінесцентного визначення цитрат-іонів у солодких безалкогольних напоях. Відомим аналогом є спосіб визначення цитрат-іонів в соках та винах візуальним тестметодом [Трофімчук О.О., Смик Н.І., Запорожець О.А. Визначення вмісту цитрату в соках та винах візуальним тест-методом. Київська конференція з аналітичної хімії: Сучасні тенденції 2015.- Київ, 2016. - С 52], оснований на сорбційно-спектрофотометричному вимірюванні знебарвлення індикаторної системи - купрум (II) - тіазолілазонафтолат, закріпленої на поверхні силікагелю, цитрат-іонами. При цьому аналітичний сигнал (оптична густина в максимумі світлопоглинання твердофазного реагента,   580 нм) лінійно зменшується зі збільшенням вмісту цитрату в розчині. До недоліків аналога слід віднести малу вибірковість методу. Визначенню заважають аскорбінова кислота та інші відновники, наприклад оксалат-іони. Найближчим аналогом до корисної моделі є спосіб люмінесцентного визначення цитратів в фармацевтичних препаратах [Yegorova Α., Vityukova E., Beltyukova S., Duerkop A. Determination of citrate in tablets and of oxytetracycline in serum using europium (III) luminescence // Microchem. J. - 2006. - Vol. 83. - P. 1-6.]. Спосіб передбачає вимірювання інтенсивності люмінесценції різнолігандного комплексу Еu(ІІІ) - окситетрациклін - цитрат-іон в розчині. В мірну пробірку вносять 1 мл підготовленого до -3 аналізу фармацевтичного препарату ("Цитрамон", "Алька-Зельтцер"), додають 1 мл 1·10 -3 моль/л розчину хлориду європію (III), 0,5 мл 1·10 моль/л розчину окситетрацикліну і 0,5 мл 40 %-ного уротропіну. Доводять дистильованою водою до 10 мл і перемішують. Через 5 хвилин вимірюють інтенсивність люмінесценції іонів Еu(ІІІ) при  люм  612 нм і  збу дж  405 нм. Концентрацію цитрат-іонів визначають за допомогою градуювального графіку. Найближчий аналог збігається з корисною моделлю, у тому, що містить такі операції: - приготування проби; - взаємодія проби з хімічними реагентами; - вимірювання аналітичного сигналу. Але у найближчому аналогу: 1) використовують токсичний розчинник - метанол для приготування розчину окситетрацикліну; 2) визначення цитрат-іонів проводять по сенсибілізованій люмінесценції іона Еu(IIІ), для реєстрації якої необхідна наявність люмінесцентного спектрометра; 3) визначення проводять за допомогою градуювального графіку, для будування якого потрібні додаткові реагенти і час. В основу корисної моделі поставлена задача створити спосіб кількісного визначення цитратіонів у солодких безалкогольних напоях, в якому шляхом заміни реагентів забезпечити спрощення способу за рахунок виключення використання токсичного органічного розчинника метанолу, а також спрощення апаратурного оформлення аналізу. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб кількісного визначення цитрат-іонів у солодких безалкогольних напоях, який включає приготування проби, взаємодію її з хімічними реагентами у розчині, вимірювання аналітичного сигналу, згідно з корисною моделлю, пробу піддають взаємодії із розчинами хлориду ітрію та рутину при рН 6,5-7,5 і вимірюють інтенсивність люмінесценції рутину при   522 нм. Новим в корисній моделі, що заявляється, є використання власної молекулярної люмінесценції рутину, посиленої іонами ітрію (III) і цитрат-іонами. Виключення використання токсичного органічного розчинника та спрощення проведення аналізу стало можливим завдяки наступним прийомам. 1. Використанню власної молекулярної люмінесценції рутину, посиленої внаслідок комплексоутворення з іонами ітрію (III) і цитрат-іонами. Рутин, який належить до групи поліоксифлавонолів має декілька циклоутворюючих функціональних груп і утворює з більшістю іонів металів хелати зі співвідношенням компонентів 1:1. Інтенсивність люмінесценції рутину в розчині невелика. Однак при комплексоутворенні з іонами ітрію вона значно зростає [Бельтюкова С.В., Бычкова А.А. Сорбционно-люминесцентное определение рутина в фармацевтических препаратах. Науков. вісн. УжНу. Хімія. - 2008. - Вип. 19-20. - С. 93-98.]. При комплексоутворенні спостерігається зсув максимумів як в спектрах поглинання, так і люмінесценції. Спектр люмінесценції комплексу Υ(ΙII) з рутином має максимум при  люм.  570 нм (фіг. 1), у присутності цитрату натрію Ілюм комплексу Υ(ІІΙ) - рутин зростає і максимум люмінесценції зсувається в короткохвильову область спектра (  люм.  522 нм), Оскільки комплекс Υ(ІІΙ) - рутин є координаційно-ненасиченим, то він здатний приєднувати електронегативні ліганди. Нами встановлено, що інтенсивність люмінесценції комплексу значно 1 UA 112164 U 5 10 15 20 25 зростає у присутності цитрат-іонів. Це збільшення Ілюм можна пояснити тим, що полідентатний ліганд цитрат-іон координується іоном Υ(ΙІІ) по карбоксильній і гідроксильній групах, що призводить до витискування молекул води з внутрішньої сфери комплексу Υ(ΙΙΙ) - рутин і, як наслідок, до зростання Ілюм . У спектрі збудження комплексу Υ(ІІΙ). з рутином є 2 смуги з максимумами при 320 нм и 355 нм (фіг. 2). У присутності цитрата натрію характер спектра змінюється, смуга зсувається в короткохвильову область спектра на 35 нм, інтенсивність смуги зростає в кілька разів, що свідчить про утворення різнолігандного комплексу і зменшення безвипромінювальної дезактивації енергії збудження. Зростання Ілюм і зсув спектрів збудження і люмінесценції є підтвердженням того, що цитрат натрію, ймовірно, витискає молекули води з внутрішньої сфери комплексу Υ(ΙІІ) - рутин і утворює різнолігандний комплекс Υ(ΙІІ) - Rut-Cit. Приєднання другого ліганду призводить до зменшення безвипромінювальної дезактивації енергії збудження і зростання інтенсивності люмінесценції. Значне зростання Ілюм комплексу Y(III) - рутин у присутності Cit - іону використано нами для визначення останнього. 2. Заміна реагентів на рутин і хлорид ітрію дозволило замінити токсичний розчинник метанол на етанол (для приготування вихідного розчину рутину). Реєстрація молекулярної люмінесценції різнолігандного комплексу Y(III) - Rut-Cit дозволяє використовувати люмінометр, замість люмінесцентного спектрометра, як у випадку реєстрації сенсибілізованій люмінесценції іона Еu(ІІІ), який пропонований в прототипі. Це сприяє спрощенню способу визначення. 3. Визначення проводять методом добавок, що значно скорочує витрати реагентів і час проведення аналізу, замість градуювального графіка у прототипі. Максимальна Ілюм в системі Y(III) - Rut-Cit спостерігається при рН 6,5-7,5, яку створюють у розчині за допомогою уротропіна з масовою часткою 4 %. Ілюм максимальна при концентраціях -3 30 35 40 фіг. 4 - Залежність Ілюм комплексу Y(III) - Rut-Cit від концентрації рутину. Приклад 1. 1 мл аналізованого безалкогольного напою "Sprite со вкусом лимона й лайма" переносять у пробірку і доводять об'єм до 10 мл дистильованою водою. У три пробірки містять по 1 мл -3 розведеного аналізованого розчину, по 1 мл розчину рутина з концентрацією 510 моль/л, в дві з них додають 0,5 мл і 1,0 мл стандартного розчину цитрату натрію з концентрацією 2,7 -2 мг/мл, потім в усі три пробірки додають по 1 мл розчину хлориду ітрію з концентрацією 210 моль/л, по 0,2 мл уротропіну з масовою часткою 40 %. Розчини доводять до 10 мл дистильованою водою, перемішують і реєструють інтенсивність люмінесценції рутина при  люм.  522 нм, при збудженні люмінесценції світлом ртутної лампи зі світлофільтром УФС-2 (  збу дж.  365 нм). Концентрацію цитрат-іонів розраховують методом добавок за формулою: С х  С1  45 50 -4 Υ(IIΙ) (210 моль/л)(Фіг. 3) і Rut (510 моль/л)) (Фіг. 4). Визначення цитрат-іонів проводили в різних видах солодких безалкогольних напоїв. Корисна модель пояснюється кресленнями, де: фіг. 1 - Спектр люмінесценції комплексу Y(III) - Rut у відсутності (1) і у присутності Cit (2); фіг. 2 - Спектр збудження комплексу Υ(ΠΙ) - Rut у відсутності (1) і у присутності Cit (2); фіг. 3 - Залежність Ілюм комплексу Y(III) - Rut-Cit від концентрації ітрію (III); Іх , Іх  доб  Іх де С х - концентрація цитрату натрію у пробі; С1 - концентрація стандартного розчину цитрату натрію, мг/мл; Іх - інтенсивність люмінесценції розчину, який аналізують; Іх  доб. - інтенсивність люмінесценції розчину з добавкою стандартного розчину цитрату натрію. Приклади 2-5 здійснювали аналогічно прикладу 1, але у різних безалкогольних напоях і різних торгових марок. Дані наведені у таблиці. Результати визначення цитрат-іонів у 5 зразках солодких безалкогольних напоїв різних торгових марок наведені у таблиці. Точність і достовірність визначення перевірена шляхом статистичної обробки результатів визначення. При n=5, P=0,95 величина відносного стандартного відхилення Sr складає (6,3-8,5) %. 2 UA 112164 U Таблиця Результати визначення цитрат-іонів у солодких безалкогольних напоях ( n  5 , P  0,95 ) № 1 2 3 4 5 Найменування напою Sprite зі смаком лимона й лайма Njoy лимон, лайм, м′ята 7 Up лимон-лайм Аквалайф Мохіто Лимонад Вміст цитрат-іонів (мг/100мл) Sr , % "КОКА-КОЛА" 15,6±1,00 6,3 "ПИЛСНЕР" "ПЕПСИКО" "АКВАЛАЙФ" "Біола" 14,3±0,97 12,8±0,83 7,5±0,57 10,5±0,71 6,8 6,5 8,5 7,7 Торгова марка ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Спосіб кількісного визначення цитрат-іонів в солодких безалкогольних напоях, що передбачає приготування проби, взаємодію її з хімічними реагентами у розчині і вимірювання аналітичного сигналу, який відрізняється тим, що пробу піддають взаємодії із розчинами хлориду ітрію та рутину при рН 6,5-7,5 і вимірюють інтенсивність люмінесценції рутину у розчині при λ=522 нм. 3 UA 112164 U 4 UA 112164 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко 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