авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 | 4 |

Определение суммарного содержания антиоксидантов в винах с применением железосодержащих индикаторных систем

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Николаева Наталья Александровна

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУММАРНОГО СОДЕРЖАНИЯ АНТИОКСИДАНТОВ В ВИНАХ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ ИНДИКАТОРНЫХ СИСТЕМ

02.00.02 – аналитическая химия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата химических наук

Краснодар, 2011

Работа выполнена на кафедре аналитической химии

ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный университет»

Научный руководитель: кандидат химических наук, доцент

Цюпко Татьяна Григорьевна

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор

Рувинский Овсей Евелевич

кандидат технических наук

Марковский Михаил Григорьевич

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий»

Защита состоится 27 декабря 2011 г. в ауд. 231 в 14:00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.101.16 в ФГБОУ «Кубанский государственный университет» по адресу:

350040, г. Краснодар, ул. Ставропольская, 149, КубГУ

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке

Кубанского государственного университета:

350040, г. Краснодар, ул. Ставропольская, 149

Автореферат разослан ноября 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

кандидат химических наук,

доцент Н.В. Киселева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В процессах обеспечения технологического контроля качества вин и виноматериалов необходимо выделить проблему – оценка суммарного содержания аналитов, родственных в структурном или функциональном отношении. С этой точки зрения актуальным является определение суммарного содержания антиоксидантов (АО) и близкого к нему интегрального показателя - антиоксидантной активности (АОА) исследуемого объекта, учитывающего не только содержание, но и удельную активность каждого компонента в нем. Антиоксидантов очень много, их строение и свойства весьма разнообразны, а механизм действия во многих случаях неизвестен. Весьма проблематичной является задача определения этих веществ на низком концентрационном уровне (10–7 –  10– 5 М), а их разбавленные растворы неустойчивы из-за окисления кислородом воздуха. В настоящее время наиболее популярны методы оценки антиоксидантной активности, основанные на ингибировании окисления различных липидных субстратов с последующим определением продуктов окисления. Соответствующие методики длительны и дают плохо воспроизводимые результаты, поэтому разработка новых методик, сочетающих экспрессность с достоверностью и высокой воспроизводимостью данных, остается актуальной задачей. При оценке суммарного содержания антиоксидантов необходимо учитывать особенности состава анализируемого объекта.

АОА вин обеспечивается за счет биологически активных веществ, которые содержат в структуре молекул сходные фрагменты, являющиеся своего рода ловушками для свободных радикалов. Применяемые на практике методики определения суммы АО не всегда стандартизованы, а результаты, получаемые для одних и тех же объектов по разным методикам, несопоставимы. В ходе спектрофотометрического определения АО, например методом FRAP (ferric reducing/antioxidant power), проявляются все проблемы, которые обычно осложняют анализ неразделенных смесей, а именно: не полностью известный качественный состав, наложение сигналов разных аналитов или дериватов, разная чувствительность их определения, непредсказуемое влияние посторонних веществ, неаддитивность аналитического сигнала. В отличие от хорошо изученных аналитиками методов определения суммы углеводородов или фенолов, методы спектрофотометрического определения АО исследованы недостаточно. Неизвестны источники систематических погрешностей, а часто и метрологические характеристики методик. Из вышеизложенного следует, что исследования в области определения суммарного содержания антиоксидантов и антиоксидантной активности вин актуальны как в практическом, так и теоретическом плане.



Настоящая работа выполнялась при финансовой поддержке РФФИ (грант № 09-03-96529)

Цель работы. Оценка способов определения суммарного содержания антиоксидантов, теоретическое обоснование и реализация способов устранения систематических и случайных погрешностей при спектроскопическом определении суммарного содержания АО в винах с применением железосодержащих индикаторных систем.

В соответствии с целью исследования в работе решались следующие задачи:

  • Оценить влияние различных факторов при определении суммарного содержания антиоксидантов с использованием индикаторной системы Fe(III)-органический реагент (1,10-фенантролин или 2,2’-дипиридил), оптимизировать условия анализа;
  • Разработать способ выявления отклонений от аддитивности аналитического сигнала для смесей антиоксидантов методом FRAP с использованием хемометрических подходов;
  • Изучить взаимосвязь между суммарным содержанием антиоксидантов и величиной интегрального показателя –АОА, учитывающего не только содержание, но и удельную активность каждого компонента в исследуемом объекте.

Научная новизна. Изучены особенности оценки суммарного содержания антиоксидантов в винах с применением метода FRAP; установлено, что систематические погрешности формируются за счет разной чувствительности обобщенного аналитического сигнала к индивидуальным антиоксидантам, что обусловлено разной стехиометрией и разной скоростью однотипных фотометрических реакций; предложены способы снижения этих погрешностей.

Показана возможность определения суммарного содержания антиоксидантов в винах с использованием индикаторной системы на основе Fe(III) - 1,10-фенантролин (или 2,2’-дипиридил), установлена связь суммарного содержания антиоксидантов в винах с другими суммарными показателями их качества. Проведено обоснование выбора аскорбиновой кислоты в качестве вещества-стандарта при оценке суммарного содержания антиоксидантов в винах.

Практическая значимость. Предложен алгоритм выявления и прогнозирования статистически значимых отклонений от аддитивности при определении суммарного содержания антиоксидантов в винах по методу FRAP, а также способы снижения соответствующих систематических погрешностей.

Для красных сухих вин выведено уравнение, описывающее взаимосвязь антиоксидантной активности с другими суммарными показателями (суммарное содержание полифенолов, интенсивность окраски вина, содержание лейкоантоцианов). Показана возможность использования показателя антиоксидантной активности / суммарного содержания полифенолов в схеме комплексной оценки качества вин.

На защиту выносятся:

  • результаты исследования аддитивности аналитических сигналов при определении суммы антиоксидантов методом FRAP;
  • результаты исследований источников и способов устранения систематических и случайных погрешностей при спектроскопических определениях суммарного содержания АО в винах с применением железосодержащих индикаторных систем;
  • экспериментальные данные по определению антиоксидантной активности вин и вкладу антоцианов в ее величину;
  • выявленные корреляции антиоксидантной активности вин и других суммарных показателей их состава и качества.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на научно-практической конференции «Биологически активные вещества: фундаментальные и прикладные вопросы получения и применения» (АР Крым, 2009); III Всероссийской конференции с международным участием «Аналитика России 2009» (г. Краснодар, 2009); международной научной конференции по аналитической химии и экологии (г. Йошкар-Ола, 2010); съезде аналитиков России «Аналитическая химия – новые методы и возможности» (г. Москва, 2010); XIX Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (г. Волгоград, 2011); III Всероссийском симпозиуме с международным участием «Разделение и концентрирование в аналитической химии и радиохимии» (г. Краснодар, 2011).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 10 работ, в том числе 5 тезисов докладов и 5 статей. 4 статьи опубликованы в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ. Разработанная методика МУ 08-47/275 «Спектрофотометрический метод измерений антиоксидантной активности пищевых продуктов» внесена в Федеральный реестр методик измерений под № ФР.1.31.2011.09197.

Структура и объем работы. Диссертация представляет собой рукопись, изложенную на 130 страницах, состоящую из введения, 3 глав и выводов. Список использованной литературы включает 105 наименований. Диссертация иллюстрирована 20 рисунками, 25 таблицами.

Во введении обоснована актуальность темы, определены цели и задачи исследования, сформулированы и представлены научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе (обзор литературы) дана классификация антиоксидантов, рассмотрены основные антиоксиданты вина и методы определения показателя АОА. Обсуждаются аддитивность аналитических сигналов и методы выявления отклонений от аддитивности.

Во второй главе представлены данные об используемых методах и средствах измерений, описаны условия и методика эксперимента.

В третьей главе изложены основные результаты проведенных исследований, проведено обсуждение результатов.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Спектроскопические измерения проводили с помощью спектрофотометров КФК-2МП (Россия) и Agilent 8453 (США). В работе использовали реактивы квалификации осч., х.ч., ч.д.а.

Объекты исследования: антиоксиданты фенольной природы (кверцетин (КВ), рутин (РТ), галловая кислота (ГК), катехол (КТ), протокатеховая кислота (ПКК), феруловая кислота (ФК)) и нефенольной природы (аскорбиновая кислота (АК)). Объекты природного происхождения со сложной матрицей: красные вина, приобретенные в торговой сети и предоставленные Анапской зональной опытной станцией виноградарства и виноделия (АЗОСВиВ).

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Основными компонентами вина, отвечающими за его качество, являются полифенольные соединения, содержание которых в красных винах значительно выше, чем в белых. В практике аналитических лабораторий винодельческих предприятий суммарное содержание полифенолов в винах определяют методом Фолина-Чиокальтео.. Существенным недостатком данного метода является то, что таким образом определяется не только общее содержание полифенолов, но и все восстановители, находящиеся в исследуемой пробе, например витамин С. Для определения АОА в настоящее время применяется ряд методов, в основе которых лежат реакции радикального или окислительно-восстановительного характера. К последним относится FRAP (ferric reducing antioxidant power) - метод, в котором под действием антиоксидантов железо(III) восстанавливается до железа(II), которое связывается в интенсивно окрашенный комплекс с органическим лигандом (трипиридилтриазином, феррозином и др.). Для определения АОА красных вин применяют методику, в которой в качестве лиганда используется 1,10-фенантролин или 2,2-дипиридил. [Цюпко Т.Г. и др.] Найденную по этой методике АОА выражают в мг вещества-стандарта на 1 дм3 вина. Однако величина АОА и суммарное содержание антиоксидантов (полифенолов) в винах не всегда коррелируют. АОА характеризует суммарное воздействие антиоксидантов на индикаторную систему в условиях их конкуренции и/или непосредственного взаимодействия. Это может приводить к систематическим погрешностям анализа, возникающим вследствие ряда факторов (неаддитивности аналитического сигнала, разной чувствительности и разной скорости взаимодействия индивидуальных антиоксидантов с окислителем и др.), поэтому для снижения погрешностей необходимо модифицировать используемую методику.

1 Исследование аддитивности аналитического сигнала при определении суммы антиоксидантов полифенольного типа. Исследование аддитивности аналитического сигнала проводили с применением модельных растворов индивидуальных антиоксидантов фенольного типа (кверцетин, рутин, галловая кислота, катехол, эпикатехин, феруловая кислота, протокатеховая кислота) и нефенольного типа (аскорбиновая кислота) и их смесей. Все перечисленные антиоксиданты содержатся в винах.

При определении суммарного содержания веществ систематическая погрешность может возникать в результате их непосредственного взаимодействия. Для проверки этой возможности проводили спектроскопические исследования смеси антиоксидантов в УФ-области без внесения окислителя. В диапазоне длин волн от 210 до 390 нм с шагом 10 нм рассчитывали отклонение от аддитивности светопоглощения (А), сопоставляя обобщенный аналитический сигнал смеси (А) и сумму (А) аналитических сигналов компонентов (табл.1). Проверка аддитивности светопоглощения смесей по 3S-критерию показала, что в исследованной области спектра для всех исследованных систем отклонения от аддитивности статистически незначимы.

Таблица 1 – Результаты оценки отклонения от аддитивности светопоглощения некоторых смесей антиоксидантов (САО = 10 мкг/см3)

Состав смеси max смеси, нм А А А А,%
АК+КВ 253 1,161 1,181 0,020 1,7
АК+РТ 251 0,806 0,809 0,003 0,4
КВ+РТ 255 1,070 1,076 0,006 0,6
ГК+КТ 271 0,723 0,723 0 0
ЭП+КТ 277 0,255 0,251 -0,004 -1,6
АК+КВ+РТ+ЭП+ГК+КТ 256 1,936 1,831 -0,105 -5,4




При добавлении к смеси антиоксидантов окислителя протекают окислительно-восстановительные реакции, которые могут сопровождаться побочными процессами, приводящими к образованию нецелевых продуктов. Для изучения этих реакций нами проводились спектроскопические исследования взаимодействий между индивидуальными антиоксидантами (или смесями АО) и комплексным реагентом (0,06 ммоль/дм3 Fe(III) + 0,10 ммоль/см3 1,10-фенантролина; рН 3,6) в диапазоне длин волн 400-600 нм. Установленные коэффициенты корреляции для попарно взятых спектров составили 0,817-0,999, на основании чего был сделан вывод, что во всех случаях продуктом реакции является фенантролинатный комплекс железа (II). Высокие коэффициенты корреляции были получены и при использовании индикаторной системы железо(III)- 2,2’-дипиридил.

В спектроскопических методах анализа нет единого или общепринятого способа проверки аддитивности аналитического сигнала. Для выявления статистически значимых отклонений от аддитивности мы использовали два известных способа: 1) проверка значимости А с помощью 3S-критерия (И.В.Власова); 2) сравнение средних значений А и А по t-критерию Стьюдента.

При использовании 3S-критерия вывод о неаддитивности светопоглощения исследуемой смеси при выбранной длине волны делают при выполнении неравенства | A | > 3 SА, где SА - стандартное отклонение обобщенного аналитического сигнала (оптической плотности раствора, содержащего смесь антиоксидантов, при его многократном приготовлении и фотометрировании).

При использовании t-критерия сравнивали средние значения двух выборок. В качестве первой брали выборку, содержащую аналитические сигналы повторно приготовленной смеси антиоксидантов. Вторая выборка содержит суммы аналитических сигналов всех антиоксидантов, входящих в смесь. Вывод о неаддитивности делают при выполнении неравенства t эксп = |A | / Sd > t0,01, где Sd - средневзвешенное стандартное отклонение, найденное по формуле Sd = ;

t0,01 – табличное значение критерия Стьюдента для уровня значимости нуль-нипотезы, равного 0,01, при соответствующем числе степеней свободы.

С использованием 3S- и t-критериев проверяли аддитивность обобщенного аналитического сигнала некоторых смесей антиоксидантов (табл. 2). Как видно, результаты проверки, полученные двумя статистическими способами, аналогичны.

Таблица 2 – Результаты проверки аддитивности смесей антиоксидантов

Смесь Состав, мкмоль/дм3 A 3S tэксп Значимость A
3S t
АК+КВ 3,0+1,0 0,006 0,009 1,16 - -
ГК+КТ 2,0+2,0 0,237 0,043 32,5 + +
КВ+ФК 0,5+3,5 0,017 0,032 3,0 - -
РТ+ГК+КТ 1,5+1,5+1,0 0,159 0,028 27,21 + +
АК+КТ+ПКК 1,5+1,5+1,0 0,018 0,021 3,68 - -
АК+КВ+ГК+КТ 1,3+0,5+1,0+1,2 0,078 0,049 20,88 + +


Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.