CC BY
10ЛИТЕРАТУРА
1. Вержбицкий В.М. Численные методы (математический анализ и обыкновенные дифференциальные уравнения). -М.: Высшая школа. 2001. 382 с.
2. Головков С.И. Энергетическое использование древесных отходов. -М.: Лесная пром-сть. 1987. 224 с.
3. Коган В.Б. Гетерогенные равновесия. Л.: Химия. 1968. 432 с.
4. Лыков А.В. Теория сушки. М.: Госэнергоиздат. 1950. 416с.
5. Справочник химика. т.1. Л.: Госхимиздат. 1963. 1071 с.
Кафедра переработки древесных материалов
543 - 1.06:637.344
Я.И. КОРЕНМАН, Е.И. МЕЛЬНИКОВА, М.И. ЧУБИРКО, С.И. НИФТАЛИЕВ, С.Е. СВЕТОЛУНОВА
ГАЗОХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЙ И МИКРОГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ АРОМАТОБРАЗУЮЩИХ КОМПОНЕНТОВ МОЛОЧНОЙ СЫВОРОТКИ
(Воронежская государственная технологическая академия)
Методы газовой хроматографии и микрогравиметрии применены для идентификации и анализа ароматобразующих компонентов газовой фазы творожной сыворотки. Установлены количественные параметры сорбции паров компонентов на пленках изученных сорбентов. Изучены кинетические профили сорбции компонентов газовой фазы творожной сыворотки.
Совершенствование и расширение ассортимента продуктов питания ориентированы на создание сбалансированной по пищевой и биологической ценности продукции, содержащей ингредиенты, способствующие улучшению и сохранению здоровья человека [1].
В этом отношении перспективным является широкое использование вторичных сырьевых ресурсов молочной промышленности, в частности, творожной сыворотки, которая может служить основой для создания функциональных продуктов нового поколения.
Реализация задачи затруднена неудовлетворительными органолептическими свойствами молочной сыворотки (специфический вкус и запах), обусловленными, по всей видимости, комплексом разнородных по химической природе веществ [2].
Цель данного исследования - газохромато-графическое и микрограви-метрическое детектирование основных ароматобразующих компонентов творожной сыворотки с последующим анализом напитков, получаемых на ее основе.
Основные ароматобразующие компоненты равновесной газовой фазы творожной сыворотки идентифицировали газохроматографическим методом.
Условия хроматографирования: газовый хроматограф "Цвет-500"; детектор пламенно-ионизационный; капиллярная колонка SCOT l=60 м; температуры детектора 250 °С, инжектора 200 °С, колонки от 60 до 150 °С (программирование); скорость воздуха 300 см3/мин, газа-носителя 30 см3/мин, водорода 30 см3/мин.
В качестве неподвижных фаз применены: апиезон-L, сквалан, полистирол, 1,1,1-три-Р-циан-этилацетофенон, тритон Х-100, полиэтиленгли-коль сукцинат, полиэтиленгликоль себацинат, 1,2,3-трис-Р-цианэтоксипропан, триацетин, силикон SE-30.
Методом газовой хроматографии установлено, что в состав равновесной газовой фазы творожной сыворотки входят: масляная, миристино-вая, миристолевая, пальмитиновая, стеариновая (рис. 1, а) и капроновая (рис. 1, б) кислоты, а также ацетон, ацетальдегид, этилацетат.
Парофазный анализ идентифицированных ароматобразующих компонентов творожной сыворотки (ацетальдегид, этилацетат, ацетон, масляная кислота) методом пьезокварцевого микровзвешивания проводили в статических условиях.
Пьезокварцевые резонаторы АТ-среза (колебания типа «сдвиг по толщине») [3] с собственной
частотой колебаний 8-10 МГц модифицировали нанесением раствора сорбентов на электроды. В качестве растворителей сорбентов изучены хлороформ, этанол, ацетон и вода. Массу пленки модификатора рассчитывали по уравнению Зауэрбрея [4].
В качестве модификаторов электродов сенсоров изучены апиезон-L, полистирол, бис(2-цианэтиловый) эфир, ß-аланин, пчелиный воск, по-лиэтиленгликоль-2000 (ПЭГ-2000), tween-40, тритон Х-100, полиэтиленгликоль фталат (ПЭГФ), по-лиэтиленгликоль адипинат (ПЭГА), сквалан, полиэтиленгликоль сукцинат (ПЭГС), поливинилпирро-лидон (PVP), тетрабензоатпентаэритрит (ТБПЭ).
Изменение частоты колебаний сенсора во времени (AF = Fra - FG) фиксировали в виде выход-
ной кривой сорбции ДРс = А(т).
Сорбцию оценивали по величине аналитического сигнала ДРс, Гц (максимальное изменение частоты колебаний сенсора при сорбции). Сорб-ционную емкость резонатора (а) рассчитывали как отношение максимального изменения частоты колебаний при сорбции к изменению частоты колебаний при формировании пленки [5].
Кинетические параметры сорбции оценивали по времени полной сорбции (т, с).
В идентичных условиях (20 ± 3 °С) получены количественные и кинетические параметры сорбции паров равновесной газовой фазы идентифицированных компонентов творожной сыворотки на изученных модификаторах (табл.).
0.00:00
0:39:22
И»00
ИИ2
Рис.1 Хроматограмма творожной сыворотки
Таблица.
Количественные и кинетические параметры сорбции паров равновесной газовой фазы индивидуальных компонентов творожной сыворотки
Сорбент Масса пленки, мкг Ацетальдегид Ацетон Масляная кислота Этилацетат
A F0, Гц а-103 т, с A F0, Гц а-103 т, с A F0, Гц а-103 т, с A F0, Гц а-103 т, с
Пчелиный воск 15,36 30 2,7 30 65 5,8 75 7 0,6 20 47 4,2 30
Полистирол 14,07 41 2,6 30 72 4,5 150 9 0,5 10 27 1,7 45
ПЭГ-2000 14,44 131 7,9 10 30 1,8 120 91 5,5 25 17 1,0 135
ß-Аланин 13,55 278 17,9 5 48 3,1 45 119 7,6 15 25 1,6 105
Апиезон-L 14,96 50 2,9 25 77 4,6 30 11 0,6 15 132 7,8 25
Бис (2- циан-этиловый) эфир 12,68 53 3,7 15 57 4,1 90 8 0,5 15 51 3,5 45
Тритон Х-100 12,62 176 19,2 10 40 4,4 25 35 3,8 60 27 2,9 45
tween-40 15,04 332 19,5 10 14 0,8 5 14 0,8 15 68 4,0 60
ПЭГФ 14,51 165 10,1 20 191 11,6 75 40 2,4 20 118 7,2 60
ПЭГА 12,03 93 8,7 15 56 5,2 60 18 1,7 30 25 2,3 45
Сквалан 9,33 33 4,6 5 16 2,2 5 5 0,7 5 28 3,9 5
ПЭГС 12,37 93 7,9 20 69 5,9 60 14 1,2 20 33 2,8 45
ТБПЭ 16,13 57 3,8 20 120 8,1 90 11 0,7 15 108 7,3 75
PVP 9,05 263 31,4 45 43 5,1 75 16 1,9 25 50 6,0 75
Рис.2 Выходные кривые сорбции паров ацетальдегида (а) на PVP (1), ß-аланине (2), tween-40 (3), тритоне Х-100 (4); этилацетата (б) на ПЭГФ (1), апиезоне-L (2), ТБПЭ (3), tween-40 (4); ацетона (в) на ПЭГФ (1), ТБПЭ (2), апиезоне-L (3), ПЭГС (4); масляной кислоты (г) на ß-аланине (1), ПЭГ-2000 (2), ПЭГФ (3), тритоне Х-100 (4).
Наиболее высокоемкими по отношению к парам ацетальдегида являются следующие сорбенты: PVP, tween-40, тритон Х-100, ß-аланин; к парам ацетона - ПЭГФ, ТБПЭ; к парам этилацетата - апиезон-L, ТБПЭ, ПЭГФ; к парам масляной кислоты - ß-аланин, ПЭГ-2000. С применением этих сорбентов достигается максимальный отклик (аналитический сигнал AF, Гц) при экспонировании в парах индивидуальных компонентов творожной сыворотки. Высокая сорб-ционная емкость к аналиту обеспечивает многократное применение микровесов без изменения чувствительности.
Информативной характеристикой функционирования сенсоров в газовых смесях являются выходные кривые сорбции, фиксирующие отклик масс-чувствительного сенсора во времени AFc = f(T) и позволяющие оценить избирательность, скорость и эффективность взаимодействия компонентов в системе [5].
Для всех изученных сорбентов получены выходные кривые сорбции. При инжекторном вводе пробы в ячейку детектирования с закрытым входом геометрия выходной кривой сорбции определяется особенностями сорбционных процессов на пленке. На рис.2 приведены выходные кривые сорбции паров ацетальдегида (а) на PVP (1), ß-аланине (2), tween-40 (3), тритоне Х-100 (4); этилацетата (б) на ПЭГФ (1), апиезоне-L (2), ТБПЭ (3), tween-40 (4); ацетона (в) на ПЭГФ (1), ТБПЭ (2), апиезоне-L (3), ПЭГС (4); масляной кислоты (г) на ß-аланине (1), ПЭГ-2000 (2), ПЭГФ (3), тритоне Х-100 (4).
ВЫВОДЫ
1. Методом газовой хроматографии идентифицированы ароматобразующие компоненты творожной сыворотки - ацетальдегид, ацетон, этилацетат, а также масляная, миристиновая, ми-
ристолевая, пальмитиновая, стеариновая кислоты.
2. Проанализированы возможности метода пьезокварцевого микровзвешивания в анализе компонентов молочной сыворотки.
3. Методом микрогравиметрии установлены количественные параметры сорбции идентифицированных компонентов творожной сыворотки (ацетальдегид, этилацетат, ацетон, масляная кислота) на пленках изученных сорбентов.
4. Изучены кинетические профили сорбции индивидуальных компонентов равновесной газовой фазы творожной сыворотки.
ЛИТЕРАТУРА
1. Козлов С. Г. Продукты функционального назначения на основе молочной сыворотки //Молочная пром-сть. 2003. № 6. С. 57.
2. Шидловская В. П. Органолептические свойства молока и молочных продуктов: Справочник. М.: Колос. 2002. 280 с.
3. Малов В.В. Пьезорезонансные датчики. М.: Энер-гоатомиздат. 1989. 272 с.
4. Кучменко Т.А. Применение метода пьезокварце-вого микровзвешивания в аналитической химии. Воронеж: Воронеж. гос. технол. акад. 2001. 280 с.
5. Коренман Я.И., Кучменко Т.А. Подходы к анализу пищевых продуктов. Разработка масс-чувствительных сенсоров //Рос.хим.журн. 2002. Т. 46. № 4. С. 34 - 42.
Кафедра аналитической химии, кафедра технологии молока и молочных продуктов
