Мультисенсорная система в анализе ароматобразующих компонентов творожной сыворотки Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

4. Butman M.R et al. Phil. Mag. B, 2000. V. 80. N9. P. 1653.

5, Dabringhaus H., Butman M.F. Surf. Sei. 2004. V. 560. 2004. P. 167.

6. Butman M. F. et al. High Temperature Materials Chemistry. 2000, Volt5. Part 11. P. 439,

7, Chupka W,A, J. Chem. Phys, 1959. V30. P. 458.

8. Abramov S.V. et al. Int. J. Mass Spectrom, Ion Phys. 2004. V.231. P. 3!.

9. Бутан М.Ф., Кудии Л-С* Жури. фих химии. 2003. Т.77, №6. С.997.

10. Кудин JLC. и др. Жури, физ. химии. 1990. Т. 64. №4, С. 909.

Кафедра физики

УДК 543 - 1.06:637344 Я.И. Коренман, ЕМ. Мельникова, С*И* Нифталиев$ СЖ Светолунова

МУЛЬТИСЕНСОРНАЯ СИСТЕМА В АНАЛИЗЕ АРОМАТОБРАЗУЮЩИХ

КОМПОНЕНТОВ ТВОРОЖНОЙ СЫВОРОТКИ

(Воронежская государственная технологическая академия)

е-таП; когептап@¥§1а*Угп,ш

Ароматобразующие компоненты творожной сыворотки (высшие карбоновые кислоты, спирты> кетоны и др.) идентифицированы методом газовой хроматографии. Для определения некоторых компонентов (ацетон^ метилзтилкетон, ацетальдегид) применена мультисенсорная системаш, построены профилограммы каждого соединения, форма которых зависит от природы отдельных компонентов и применяемых модификаторов.

Современные тенденции развития отечественной молочной промышленности предусматривают использование всех видов сырья для получения новых продуктов, обеспечивающих коррекцию питания в экологическом и медико-биологическом аспектах. В связи с этим особое значение приобретают рациональные технологии переработки молочной сыворотки и получение продуктов питания на ее основе. Решение задачи затруднено негативными органолептическими показателями молочной сыворотки (специфический вкус и запах) [1],

Цель исследования заключается в определении ароматобразующих компонентов творожной сыворотки с применением газовой хроматографии и мультисенсорной системы, последую-идем подборе ингредиентов, образующих с ними композиции с заданными органолептическими показателями.

Основные ароматобразующие компоненты творожной сыворотки идентифицировали газо-хроматографическим методом. Условия хромато-графирования и перечень применяемых неподвижных фаз приведены ранее [2].

Установлено, что в состав равновесной газовой фазы творожной сыворотки входят масляная, миристиновая, мирястолевая, пальмитиновая,

стеариновая, капроновая и олеиновая кислоты, этанол, бутанол-1, бутанол-2, а также ацетон, ме-тилэтилкетон, ацетальдегид, этилацетат. Для количественного определения применяли метод внутренней нормализации (табл. I),

Таблица

Определение ароматобразующих компонентов в

творожной сыворотке Table 1. Determination of aroma~formfiig components

_ of a diary whey __

Компонент Время удерживания, мин-с Площадь инка на хромато-грамме, мВ-с Сигнал детектора, мВ Концен трацня, % мае.

Ацетальдегид 0-42 632,9 355,6 32,1

Ацетон 0-54 150,7 84,7 7,6

Этанол 1-05 90,4 50,8 4,6

Этилацетат 1-29 703,4 395,2 35,7

М етилэтил кетой 1 - 38 75,6 33,3 3,8

Бутаиол-1 2-05 201,9 67,8 30,2

Буганол-2 2-36 117,8 39,5 6,0

£ 1972,8 1026,9 100

Мультисенсорный анализ идентифицированных в равновесной газовой фазе творожной сыворотки кетонов (ацетон, метилэтилкетон) и ацетальдегида проводили в статических условиях. Применяли мультиеенсорную ячейку детектирования, изготовленную из нержавеющей стали в

виде цилиндрического сосуда с герметично завинчивающейся крышкой (по кругу расположены панели для 9 сенсоров), и съемным основанием. Корпус ячейки снабжен тремя патрубками, один из которых предназначен для ввода анализируемой пробы, второй - для ввода газа-носителя (воздух) при регенерации сорбента, третий - для вывода газа-носителя. Патрубки герметично закрываются пояиуретановыми прокладками и прижимными заглушками посредством резьбового соединения. Для измерения и обработки сигналов сенсоров применяли 9-канальный цифровой измерительный комплекс, Промежутки между фиксированием сигналов сенсоров составляли 1 с. Устройство подключали к компьютеру через последовательный интерфейс 113-232 С

Модификаторы электродов пьезокварцево-го резонатора - эфиры полиэтиленгликоля: сук-цинат (ПЭГС), себацинат (ПЗГСб), адилинат (ПЭГА), а также полистирол (ПС), -аланин,

тритон Х-100 (ТХ-100), апиезон-Ц бис (2-цианэтиловый) эфир, дициклобензо-18-краун^6 (ДЦБ—18-К-6) . Растворители сорбентов - хлоро-форм, ацетон, этанол, вода.

Пробы отбирали шприцем вместимостью

•2

10 см из стеклянного бюкса, закрытого полупроницаемой крышкой; в бюкс предварительно помещали определяемый ароматобразующий компонент.

Перед измерениями проверяли стабильность работы сенсоров. Показатель стабилизации - сдвиг частоты колебаний в течение 1 мин, не превышающий 5 Гц. Затем в муяьтисенсорную ячейку шприцем инжектировали определенный объем равновесной газовой фазы. Частоту сенсоров фиксировали с промежутком 1 с цифровым измерительным комплексом и выводили на дисплей монитора.

После проведения измерений ячейку детектирования и тонкие пленки модификаторов регенерировали продувкой системы осушенным лабораторным воздухом.

Действие сенсора основано на изменении при сорбции собственной частоты колебаний кварцевого резонатора с нанесенным на поверхность его электродов чувствительным покрытием (модификатором).

В статическом режиме сорбция паров изученных веществ определяется двумя основными факторами - диффузией к поверхности пленки и взаимодействием с сорбентом [3]. Для обеспечения быстродействия ? обратимости процессов сорбции — десорбции и воспроизводимости аналитического сигнала в системе сорбат - сорбент должны реализовываться только низкоэнергетические межмолекуляриые взаимодействия типа

диполь - диполь или донорно - акцепторной связи (включая водородную).

Эффективность сорбции оценивали по величине аналитического сигнала AFC, Гц (максимальное изменение частоты колебаний сенсора при сорбции). Сорбционную емкость сорбента а рассчитывали как отношение максимального изменения частоты колебаний сенсора при сорбции к изменению частоты колебаний при формировании пленки [4].

В идентичных условиях (25°С) с применением мультисенсорной ячейки детектирования получены количественные параметры сорбции паров равновесной газовой фазы ароматобразую-щих компонентов, содержащихся в творожной сыворотке (табл. 2).

Таблица 2.

Количественные параметры сорбции паров равновесной газовой фазы ароматобразующих компонентов творожной сыворотки Table 2, Quantitative parameters of vapour sorption of an equilibrium gas phase of aroma-forming components

Номер канала

?

3

6

7

Сорбент

ТЭГС

ПЭГСб

ТХ-100

ДЦБ-18-K-^

ПЭГА

апиезон-L

ПС

бис(2-циан-этиловый) эфир

р-

алашш

Ацетальдсгид

Гц

21

53

86

28

19

Р

7

16

75

a-lfr

4,92

0,60

15,56

5,05

4,18

2,89

1,70

3,30

32,89

Метилзтилке-тон

Гц

20

24

0

8

9

«10-

1,87

3.99

4,34

1.81

1,76

2,16

1,54

1,65

1,13

Ацетон

Afc,

Гц

16

15

7

7

6

7

а-Н?

1,17

3,19

2,71

1,26

1,32

1,68

1,54

,24

44

Применяемые сенсоры проявляют перекрестную избирательность и чувствительность к ароматобразующим компонентам.

По результатам определения ароматобразующих компонентов в творожной сыворотке с применением мультисенсорной системы построены «визуальные образы» - профилограммы каждого соединения (рисунок).

Форма профилограмм ароматобразующих компонентов индивидуальна и не зависит от концентрации, Оси профилограммы соответствуют одному из 9 каналов мультисенсорной системы, последовательность расположения модификато-

7

6............... 5

а

9

8

7

1

30 20-

10

5

ров по осям приведена в табл.2. При сорбции кислот геометрия «визуального образа» меняется в соответствии с изменением сигналов модифицированных пъезокварцевых резонаторов.

ЛИТЕРАТУРА

1, Жидков В.Е* Научно-технические основы биотехнологии альтернативных вариантов напитков из молочной сыворотки. Ростов - на - Дону: Изд-во Севере - Кавказ, научного центра высшей школы. 2000. 144 с.

2. Коренман Я.И. и др. //Изв. вузов. Химия и хим, технология. 2004. Т. 47, Вып. 10.

3, Семиохин И.А., Страхов Б.В., Осипов А,И* Кинетика химических реакций, М; Изд-во Моск. уи - та. 1995. 351 с.

4. Коренман Я-ИЦ Кучменко Т.А* // Рос. хим. журн. 2002. Т, 46. №4. С 34 - 42,

Рис. «Визуальные образы» ацетальдегида (а), метилэтилке-

тона (б), ацетона (е*) после 5 с сорбции. Fig. "Visual images" of acetaldehyde (a), methylethylketone (b)

and acetone (c ) after 5 sorptions.

Кафедра аналитической химии,

кафедра технологии молока и молочных продуктов

УДК 544.332.2.031:543.272.7:544.182.34 Д.С Шайхлисломов, СЛ. Хурсан, Ю.Б. Монаков

ПРИМЕНЕНИЕ КОМПОЗИТНЫХ МЕТОДОВ G3, G3MP2B3 И CBS Q ДЛЯ РАСЧЕТА УГЛЕВОДОРОДНЫХ МОЛЕКУЛ, РАДИКАЛОВ И АНИОНОВ СЛОЖНОГО СТРОЕНИЯ

(Башкирский государственный университет) e-maii: rNoname@yandex,ra

Рассчитаны стандартные энтальпии образования 66 углеводородных молекул, 13 радикалов и 17 анионов композитным и методами G3f G3MP2B3 и CBS-Q* Обнаружено, что этим методам присуще прогрессирующее понижение точности расчета при увеличении размера соединения. В результате средняя абсолютная погрешность рассчитанных AfH°молекул с числом атомов углерода больше трех выходит за пределы заявленной авторами композитных методов погрешности в 8,4 кДяс/мояь, Проведена модификация указанных методов. Найдены эитальпийные поправки для атомов углерода и водорода, использование которых позволяет получать результаты с точностью 7,9 кДж/моль (G3MP2B3) для соединений с числом атомов углерода больше шести. Для нахождения корректных значений AfH°анионов включение диффузных функций в базисный набор необходимо уже на стадии нахождения равновесной структуры аниона*

Энтальпия образования Д/АР - фундаментальная физико-химическая величина, характеризующая данное соединение. Знание А*1Р соедине-

ний, участвующих в исследуемой реакции, позволяет на качественно ином уровне изучать механизм химического превращения, надежно рассчи-