CC BY
82Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского Серия «Биология, химия». Том 24 (63). 2011. № 1. С. 180-184.
УДК 663.253.2:547.477
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЯНТАРНОЙ КИСЛОТЫ В ВИНАХ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ
Аристова Н.И.1, Панова Э.П.2, Чирва В.Я.2
1Национальный институт винограда и вина «Магарач», Ялта, Украина
2Таврический национальный университет им В.И. Вернадского, Симферополь, Украина
E-mail: mendes@nbox.ru
Представлены результаты определения массовой концентрации янтарной кислоты в винах методами ионной и высокоэффективной жидкостной хроматографии. Показана высокая эффективность определения кислот данными методами и их относительная простота.
Ключевые слова янтарная кислота, органические кислоты, потенциометрическое титрование, методы ионообменная и высокоэффективная жидкостная хроматография, элюирование.
ВВЕДЕНИЕ
Известно, что качество вина - сложная категория, формируемая совокупностью множества факторов, среди которых наибольшее значение имеет органолептическое восприятие. Гармоническое сочетание полноты вкуса и ощущения кислотности обуславливается соответствующим соотношением между основными органическими кислотами.
В виноматериалах и винах содержится шесть основных органических кислот (винная, яблочная, янтарная, уксусная, лимонная и молочная), массовая концентрация которых может достигать 10 г/дм3 и более, играющих важную роль в формировании кислого вкуса вина. Массовая концентрация всех остальных кислот на порядок меньше, и их вклад незначителен [1]. Янтарная кислота в винограде содержится в небольших количествах (до 0,3 г/дм3), причем ее больше в незрелых ягодах, а в вине ее найдено значительно больше - до 1,5 г/дм3. Синтез янтарной кислоты в основном происходит при спиртовом брожении [2-4]. Метиленовые группы янтарной кислоты обладают высокой реакционной способностью, что связано с влиянием карбоксильных групп [5].
Янтарная кислота характеризуется кислым, горьким и соленым вкусом. Однако, обладая кислым вкусом, она не приводит к появлению посторонних тонов. Добавление янтарной кислоты и ее солей в сбраживаемое сусло приводит к изменению состава ароматических веществ, липидного комплекса и соотношения между отдельными жирными кислотами, что способствует формированию яркого аромата виноматериала, на фоне которого выделяются сортовые достоинства винограда [6].
По концентрациям отдельных кислот и соотношениям между ними можно объективно судить о натуральности виноградных вин. Поэтому разработка современных методов определения концентраций основных органических кислот в виноградных винах является актуальной задачей отрасли.
Среди химических методов определения янтарной кислоты в винах и пищевых продуктах имеются методы, основанные на реакциях осаждения в виде солей кальция, бария и свинца. Однако эти методы являются длительными, трудоемкими, недостаточно точными [7, 8]. Наибольшее применение находят физико-химические методы анализа: потенциометрия, кондуктометрия, хроматография (газожидкостная, ионообменная, ионообменная высокого давления, традиционная жидкостная), электродиализ и колориметрия [9-12].
Метод потенциометрического титрования включает осаждение соответствующих кислот раствором хлорида бария. Осадок бариевых солей отфильтровывают и растворяют в 0,1 н. растворе соляной кислоты с последующим титрованием аликвотной части 0,1 н. раствором гидроксида натрия. Метод очень трудоемок, однако позволяет определить содержание янтарной кислоты и суммы яблочной и лимонной кислот, если последние присутствуют в растворе.
Солтановой Т.Г. и др. [11] разработан новый метод определения сахарозы, глюкозы, глицерина, янтарной кислоты и ряда веществ с применением автоматизированных систем высокоэффективной жидкостной хроматографии. Данным методом можно проводить определения указанных веществ в течение 7 минут. При достаточно низком коэффициенте разделения достигнуто вполне удовлетворительное разделение всех основных компонентов.
Целью данной работы явилось сравнение хроматографических методов определения янтарной кислоты в винах: Алиготе, Рислинг, Совиньон, Ркацители, Шардоне, Пино-Фран.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
При выполнении данной работы использовались следующие приборы и оборудование: хроматографическая колонка, заполненная сильноосновным анионитом АВ-17, электронные весы WPS-510/C/1, жидкостный ионный хроматограф «Цвет-3006» с кондуктометрическим детектором в одноколоночном режиме (колонка «Элсиан-1» фирмы Элсико размером 100 х 3мм, зернением 10 мкм), иономер ЭВ-74 и хроматограф фирмы Shimadzu (модель LC20 Prominence), укомплектованный проточным вакуумным дегазатором, системой подачи растворителей, 4-х канальным модулем градиента низкого давления, автоматическим инжектором и диодноматричным детектором, хроматографическая колонка Phenomenex Luna C18 (2) размером 2,1 х 150 мм, заполненная сорбентом с привитой октадецильной фазой (двойной эндкемпинг) зернением 3,0 мкм.
Экспериментальные данные обрабатывали методами математической статистики, разработанными для малого числа измерений. Оценку воспроизводимости измерений и правильность исследуемой методики характеризовали расчетами среднего арифметического, стандартного отклонения, доверительного интервала и ошибки определения.
Из хроматограф ических методов анализа были использованы: метод ионообменной хроматографии на сильноосновном анионите АВ-17, жидкостной ионной хроматографии с использованием хроматографа «Цвет-3006» и высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). Все методики были апробированы на растворах органических кислот (яблочной, молочной, янтарной, винной и лимонной) с известной концентрацией и при этом получены удовлетворительные результаты.
Метод ионообменной хроматографии основан на различной подвижности анионов, органических кислот относительно сорбента в хроматографической колонке, вследствие чего происходит их разделение. Выделение янтарной кислоты проводили на анионите АВ-17, элюирование осуществляли раствором сульфата натрия с массовой концентрацией 10 г/дм3, затем в элюате потенциометрическим титрованием на иономере ЭВ-74 со стеклянным индикаторным электродом определяли содержание янтарной кислоты [12]. Процесс пробоподготовки сводили к дегазации образцов вина и разбавлению их дистиллированной водой.
РЕЗУЛЬТАТЫ И обсуждение
В таблице представлены результаты определения массовой концентрации янтарной кислоты в сухих столовых винах комбинированным методом ионообменной хроматографии с потенциометрическим титрованием, методом ионной жидкостной хроматографии и обращенно-фазовой ВЭЖХ.
Таблица
Определение янтарной кислоты различными хроматографическими методами
(р = 0,95, п = 4)
Образец вина Метод ионной жидкостной хроматографии Ионообменно-потенциометрический метод Метод обращенно-фазовой ВЭЖХ
г/дм3 с, % г/дм3 с, % г/дм3 с, %
Алиготе 0,470±0,027 5,74 0,521±0,003 0,58 0,493±0,032 6,49
Рислинг Рейнский 0,290±0,018 6,21 0,352±0,003 0,85 0,314±0,012 3,82
Совиньон 0,650±0,036 5,54 0,672±0,006 0,89 0,663±0,023 3,47
Ркацители 1,210±0,055 4,55 1,322±0,012 0,91 1,264±0,039 3,09
Алиготе 0,790±0,023 2,91 0,836±0,009 1,08 0,810±0,045 5,56
Шардоне 1,130±0,037 3,27 1,215±0,011 0,91 1,230±0,051 4,15
Пино-фран 0,910±0,046 5,05 0,963±0,009 0,93 0,927±0,055 5,93
Установлено, что ошибка метода определения массовой концентрации янтарной кислоты в столовых сухих винах с использованием потенциометрического титрования после предварительного выделения органических кислот на анионообменной смоле АВ-17 находится в пределах 1 %, для высокоэффективного жидкостного хроматографа фирмы Shimadzu и ионного жидкостного хроматографа «Цвет -3006» - в пределах 3-7 %.
ВЫВОДЫ
1. Из приведенной сравнительной оценки методов определения массовой концентрации янтарной кислоты можно сделать следующий вывод: для более точного определения янтарной кислоты в винах можно использовать метод потенциометрического титрования с предварительным выделением ее на ионообменной смоле. Данный метод не требует использования дорогостоящего оборудования.
2. Для более эффективного и быстрого определения янтарной кислоты в присутствии других органических кислот лучше использовать метод высокоэффективной жидкостной хроматографии (ошибка определения 3-7 %).
Список литературы
1. Кретович В.Л. Техническая биохимия / Кретович В.Л.- М.: Высшая школа, 1973.- 456 с.
2. Шольц Е.П. Технология переработки винограда / Е.П. Шольц, В.Ф. Пономарев. - М.: Агропромиздат, 1990. - 447 с.
3. Валуйко Г.Г. Биохимия и технология красных вин / Г.Г. Валуйко. - М.: Пищевая промышленность, 1973. - С. 128-135.
4. Кишковский З.Н. Химия вина / З.Н. Кишковский, И.М. Скурихин. - М.: Агропромиздат, 1988. -С. 250-256.
5. Риберо-Гайон Ж. Теория и практика виноделия. Т.2 / Риберо-Гайон Ж., Пейно Э., Сюдро П. - М.: Пищевая промышленность, 1976. - 312 с.
6. Дымшевский В.В. Влияние добавок янтарной кислоты и ее солей на биохимические процессы при производстве соков и вин : автореф. дис. на соискание научной степени канд. тех. наук. / В.В. Дымшевский, 1999. - С. 7-16.
7. Кишковский З.Н. Технология вин / З.Н. Кишковский З.Н., Л.А. Мержаниан. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. - 504 с.
8. Федоровский И.А. Методы анализа / И.А.Федоровский. - С.-Петербург, 1983. - С. 14-16.
9. Эбелашвили Н.В. Изучение органических кислот в розовых сортовых сухих столовых винах методом высокоэффективной жидкостной хроматографии / Н.В. Эбелашвили // GEN: Georg. Eng. News. - 2004. - № 2. - Р.145-151.
10. Современные методы контроля показателей качества и безопасности виноградных вин / Т.А. Жилякова, Н.И. Аристова, Э.П. Панова [и др.] // Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского. Серия «Биология, химия». - 2006. - Т.19 (58). - № 2. - С. 84-93.
11. Солтанова Т.Г. Физико-химические методы анализа органических кислот / Т.Г. Солтанова, Л.Я. Марголис. - М.: Химическая промышленность, 1986. - 30 с.
12. Сарвакова Н.Н. Использование хромато-масс-спектрометрии для контроля качества коньяков / Н.Н. Сарвакова, И.Х. Разванов, А.Ф. Черкашина // Реф. журн. Химия. - 2005. - № 9. - С. 5.
13. Гержикова В.Г. Методы технохимического контроля в виноделии / В.Г. Гержикова. -Симферополь: Таврида, 2002. - 260 с.
Арктова Н.1, Визначення бурштиново!" кислоти у винах хроматографiчними методами / Н.1. Арiстова, Е.П Панова, В.Я. Чiрва // Вченi записки Тавршського нацiонального унiверситету iм. В.1. Вернадського. Сeрiя „Бюлопя, шмш". - 2011. - Т. 24 (63), №> 1. - С. 180-184.
Представлен результати визначення масово! концентраци бурштиново! кислоти у винах методами юнно! i високоефективно! рiдинноl хроматографп. Показана висока ефектившсть визначення кислот цими методами i !х вдаосна простота.
Ключовi слова бурштинова кислота, оргашчш кислоти, потенцiометричне титрування, методи iонообмiноl та високоефективно! рiдинноl хроматограф^.
Aristova. N.I. Determination of succinic acid in wine by the chromatography methods / N.I Aristova., E.P. Panova, V.Ya. Chirva // Scientific Notes of Taurida V.Vemadsky National University. - Series: Biology, chemistry. - 2011. - Vol. 24 (63), No. 1. - P. 180-184.
The results of succinic acid mass concentration determination in wines by the methods of ionic and high-efficiency liquid chromatography are presented. High determination efficiency of acids by these methods and their relative simplicity are shown.
Keywords: succinic acid, organic acids, pH-titration, methods of an ion-exchange and high-efficiency liquid chromatography.
Поступила в редакцию 17.03.2010 г.
