Способ количественного определения фенольных веществ в винах

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) (И) 4(51) С 01 й 14 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(72) 10. Л, Жеребин, В. М. Сава, Г, Б, Филиппова и А. В, Богатский (71) Физико-химический институт АН Украинской ССР(56) 1. Методы технологического и микробиологического контроля в виноделии. Под ред. Валуйко Г. Г. М., "Пищевая промышленность", 1980, с, 31.2. Сейдер А, И. О методиках определения фенольных веществ в винах. "Виноделие и виноградарство СССР", 1972, У 6, с. 31.(54) (57) 1. СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОГООПРЕДЕЛЕНИЯ ФЕНОЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ В ВИНАХ,предусматривающий отбор пробы виноматериала, смешение ее с подготовленным реактивом, содержащим щелочь, и термостатирование полученной смеси, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, подготовку реактива осуществляют путем смешивания щелочи с растворомп-бензохинона и насыщения полученной смеси кислоро 6 дом до равновесного состояния с последующим введением в нее пробы вино- материала, измерением количества по-: глощенного пробой виноматериала кислорода и установлением концентрации пж следнего, а определение количества фенольных веществ осуществляют пографику зависимости последних от установленного значения концентрации поглощенного кислорода.11387362. Способ по и. 1, о т л и ч а - ношении 1:20-60, а при подготовке ю щ и й с я тем, что пробу винома- реактива используют раствор п-бенэотериала смешивают с реактивом в соот- хинона концентрацией 20-500 мг/л.Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам количественного определения суммы фе-. нольных веществ в винах и может быть использовано в винодельческой промьппленности.Известен способ количественного определения фенольных веществ, предусматривающий окисление стандартным раствором перманганата калия пробы исходного вина, обработанной нитратом свинца с последующим определением.содержания фенольных веществ по разнице в количествах израсходованного на каждую пробу перманганата калия 1 3.Окисление пробы по этому способу осуществляется без предварительной ионизации фенольных веществ, что снижает их реакционную способность. В результате перманганатом калия окисляются только наиболее реакционно- способные фенольные вещества, составляющие лишь некоторую неопределенную часть от общего их количества. Кроме того, количество перманганата калия, израсходованного на окисление, зависит не только от содержания фенольных веществ, но и от их строения, Поскольку строение фенольных веществ в винах заранее неизвестт но, то установить однозначное соответствие между количеством израсходованного перманганата калия и количеством содержащихся в вине фенольных веществ не представляется возможным.Указанные недостатки обуславливают низкую точность количественного определения фенольных веществ в винах еКроме того, определению мешает спирт. Это требует проведения трудоемких подготовительных операций для удаления спирта из вина.Известен также способ количественного определения фенольных веществ в винах, предусматривающий отбор пробы виноматериала, смешение ее с подготовленным реактивом, содержащим щелочь, и термостатирование полученнойсмеси 23.5Окисление пробы согласно указанному способу осуществляют в присутст:вии щелочи (карбоната натрия), чтообеспечивает ионизацию фенольпых веществ, способствует повышению полно ты их окисления, а в результате увеличивает точность количественного определения фенольных веществ.Однако фенольные вещества определяют по изменению оптической плотности анализируемой пробы, а для расчета по данным оптической плотностиколичества фенольных веществ используют калибровку по таннину. При этомрезультаты определения зависят нетолько от содержания в вине фенольных веществ, но и от качества таннина, которое изменяется как показываетопыт, в зависимости от способа и источников получения, степени окислен ности, чистоты и времени хранениятаннина.Кроме того, таннин относится ксоединениям неустановленного строения, что затрудняет его стандартизаНа практике низкая точность определения проявляется в том, что результаты, полученные на одном и том жеобразце вина в различных лабораториях, не совпадают.Кроме того, на точность результатов отрицательное влияние оказываетиспользование такого сильного окислителя, как реактив фолина-Чокальтеу,который восстанавливается не только 40под действием фенольных, но и другихредуцирующих веществ например сахаров.Существенное влияние на результаты 45 оказывает также разрушение реактивафолина-Чокальтеу под действием щелочи. При этом ошибки определения, воз3 11387 никающие из-за взаимодействия реактива со щелочью, принципиально неустранимы. Так, например, снижение щелоч- ности среды хотя и уменьшает разрушение реактива фолина-Чокальтеу, но создает заведомо неблагоприятные условия для окисления фенольных веществ, приводящие к потере селективности окисления. Кроме того, взаимодействие реактива со щелочью приводит 10 к изменению в ходе определения рН среды, что исключает цветовую характеристику пробы, по которой производится количественная оценка .содержания фенольных веществ. 15Указанные недостатки обуславливают низкую точность результатов определенияеЦель изобретения - повышение точности определения фенольных веществ в 20 винах.Указанная цель достигается тем, что согласно способу количественного определения фенольных веществ в винах, предусматривающему отбор пробы 25 виноматериала, смешение ее с подготовленным реактивом, содержащим щелочь, и термостатирование полученной смеси, подготовку реактива осуществляют путем смешивания щелочи с раствором ибензохинона и насыщения полученной смеси кислородом до равновесного состояния с последующим введением в нее пробы виноматериала, измерением количества поглощенного пробой вино- материала кислорода, и установлением35 концентрации последнего, а определение количества фенольных веществ осуществляют по графику зависимости последних от установленного значения40 концентрации поглощенного кислорода.При этом пробу виноматериала смешивают с реактивом в соотношении 1: 20-60, а при подготовке реактива используют раствор и-бензохинона кон 45 центрации 20-500 мг/л.Окисление анализируемой пробы в растворе и-бензохинона позволяет повысить скорость окисления фенольных веществ в результате каталитического воздействия на них и-бензохино 50 нае Каталитическое окисление фенольныхвеществ в растворе и-бензохинонаобеспечивает также возможность ис-пользования в качестве окислителякислород который является настолькослабым окислителем, что в обычных ус 36 4ловиях не оказывает действия на компоненты пробы.Принципиальное значение проведения окисления в растворе и-бензохинона кислородом заключается в повышении селективности окисления фенольных веществ,: которое достигается увеличением скорости окисления фенольных веществ при одновременном уменьшении скорости окисления, других компонентов пробы.Окисление пробы в растворе и-бензохинона с концентрацией 20-500 мг/л при соотношении объемов раствора и- . бенэохинона и пробы 20-60:1 обеспечивает оптимальную для определения селективность окисления фенольных веществ и одновременно дает стехиометрическое взаимодействие с ними окислителя,При использовании концентрации и-бензохинона ниже 20 мг/л и соотношения объемов меньше 20:1 снижается каталитический эффект и-бензохинона что приводит к потере селективности окисления.Использование концентрации и-бензохинона выше 500 мг/л и соотношения объемов больше 60:1 также нецелесооб разно, поскольку н 6 ход окисления начинают оказывать влияние процессы конденсации фенольных веществ, в результате которых доля фенольных веществ, участвукзцих в окислении, снижается.Насыщение кислородом раствораи-бензохинона обеспечивает введение кислорода в качестве окислителя в количествах, необходимых для протекания реакции окисления в кинетической области. Использование кислородавыгодно отличается от использования окислителя в известном способе тем,что кислород не подвергается разрушению под действием щелочи. Кроме того, введение кислорода .1 утем насыщения раствора позволяет легко дозироватькислород, обеспечивая необходимоепостоянство его исходной концентрации аОсуществление насьпцения раствораи-бензохинона кислородом после при-, бавления щелочи создает оптимальные условия введения окислителя за.счет образования раствора, содержащего основные компоненты, определяющие растворимость кислорода.Введение пробы после насыщения раствора и-бензохинона кислородом обеспечивает одновременное воздействие на фенольные вещества окислителя, щелочи и катализатора. 5Измерение количества поглощенного кислорода позволяет осуществить прямое определение содержания в пробе, фенольных веществ беэ проведения дополнительных операций сравнения с эталоном. Это обусловлено тем, что в условиях данного способа количество грамм-эквивалентов поглощенного кислорода равно количеству грамм-эквивалентов гидроксильных групп феноль ных веществ вне зависимости от изменения Физико-химических характеристик пробы. Осуществление измерения поглощенного кислорода при постоянном давлении позволяет поддерживать на протяжении всего процесса окисления постоянную и равную начальной концентра цию кислорода, что обуславливает 25 протекание окисления любой пробы в рамках реакций первого порядка.Насыщение раствора кислородом иа измерение его поглощения при 40-80 С способствует проявлению и-бенэохиноно 3 максимальной каталитической активности.При увеличении температуры свыше 80 С повышение каталитической активности и-бенэохинона не дает выигрыша, поскольку проведение при этой тем35 пературе насыщения не позволяет достигнуть необходимой концентрации кислорода вследствие уменьшения его растворимости. Уменьшение температуры нио40 же 40 С также нецелесообразно вследствие падения каталитической активности п-бензохинона.На фиг. 1 представлено схематическое изображение устройства для осу 45 ществления способа; на фиг. 2 - типичная кинетическая кривая поглощения кислорода в процессе окисления пробы; на фиг. 3 - калибровочный график зависимости количества фенольных ве 50 ществ от концентрации поглощенного/ кислорода.Устройство содержит реакционный сосуд 1 с краном 2 и барботером 3, соединительную трубу 4, газовую бюретку 5 с индикаторной жидкостью 6, тер мостат 7 и магнитную мешалку 8.Способ осуществляют следующим образом. Сначала готовят раствор и-бензо 3хинона с заданной концентрацией, длячего навеску и-бензохинона растворяютв воде.После этого отмеряют некоторыйобъем полученного раствора и к немудобавляют небольшое количество щелочи, например ИаОН, В процессе добавления щелочи измеряют рН раствора,при достижении рН 12-13 добавлениещелочи прекращают, Во избежание силь-.ного защелачивания и-бензохинона шелочь удобно добавлять по каплям ввиде 1-2 н,раствора,Полученный щелочной раствор и-бензохинона вводят в реакционный сосуд 1, который помещают в термостат 7 и устанавливают 40-80 С. Включают маг нитную мешалку 8 и контролируют установление заданной температуры. При достижении заданной температуры приступают к насыщению раствора кислородом. для чего на барботер 3 подают ток кислорода. Во время насыщения кран 2. устанавливают в положение, при котором реакционный сосуд 1 соединен с атмосферой и отключен от газовой бюретки 5, Время, необходимое для проведения насыщения растьора кислородом, устанавливают экспериментально, например путем проведения гаэохроматографических измерений растворенного кислорода во времени.Далее отбирают пробу с объемом, составляющим 1:20-60 часть объема раствора, содержащего в реакционном сосуде 1. Пробу вводят через барботер 3 при помощи шприца. Перед введением пробы газовую бюретку 5 продувают кислородом для чего, не прекращая насыщения раствора кислородом, устанавливают кран 2 на 2 мин в,положение, обеспечивающее соединение реакционного сосуда 1 с газовой бюреткой 5.Введение пробы осуществляют при положении крана 2, обеспечивающем соединение реакционного сосуда 1 и газовой бюретки 5 с атмосферой, После введения пробы газовую бюретку 5 устанавливают в горизонтальное положение и помещают вначале ее шкалы 0,1-0,05 мл индикаторной жидкости, при помощи шприца, В качестве индикаторной жидкости 6 используют три-декан. Затем устанавливают кран 2 в положение, обеспечивающее соединение реакционного сосуда 1 с газовой бюреткой 5 и по ее шкале начинают фиксировать изменение положения индикаторной жидкости 6 во времени. Использование горизонтально расположенной газовой бюретки 5 дает возмож ность перемещения индикаторной жидкости для изменения объема замкнутой системы реакционный сосуд-газовая бюретка в соответствии с количеством поглощенного кислорода. При этом ско рость вращения магнитной мешалки 8 не должна оказывать влияния на скорость продвижения индикаторной жидкости б, чтобы достичь этого проводят/ серию опытов при различных скоростях 15 вращения мешалки 8 и устанавливают такую скорость вращения, начиная с которой начальная скорость продвижения индикаторной жидкости б перестает зависеть от скорости перемешивания. 20По данным изменения положения индикаторной жидкостиво времени строят кинетическую кривую, из которой определяют количество грамм-эквивалентов поглощенного в ходе окисления кисло рода. Типичная кинетическая кривая представлена на фиг. 2, интерпретирующей определение количества поглощенного кислорода.30Содержание в пробе Фенольных ве,ществ определяют по формуле Г = Р/Ч, где Г " концентрация фенольных ве- ществ в пробе, г-экв,/л; Р - количество поглощенного кислорода, г-экв;35 Ч - объем пробы, л. Определение количества фенольных веществ может осуществляться по калибровочному графику зависимости количества фенольных веществ (Г) от концентрации поглощенного кислорода (Р/Ч), (фиг, 3), где Р - количество поглощенного кислорода, а Ч - объем пробы.Алгоритм пользования графиком.Количество поглощенного кислорода Р = 10 мг-экв/л, объем пробы Ч = - 10 мл. Вычисляем концентрацию поглощенного кислорода Р/Ч = 1000 мг 50 экв/л. и, пользуясь графиком, находим Г = 1000 мг-экв/л.Количество поглощенного кислорода Р = 5 мг-зкв/л, объем пробы Ч = 1 кл. Вычисляем концентрацию поглощенного кислорода Р/Ч = 1 мл, Вычисляем кон 55 центрацию поглощенного кислорода Р/Ч = 5000 мг-экв/л и, пользуясь графиком, находим Г = 5000 мг-экв/л. П р и и е р 1. Определяют количество фенольных веществ в виноматериале "Каберне",Для этого навеску 20 мг и-бензохинона растворяют в 1 л воды, отбирают 19 мл этого раствора и к нему по каплям прибавляют 1 н,раствор ЙаОН до получения рН - 12. Полученный щелочной раствор и-бензохинона нагревают до 40 С и затем в течение 5 минонасьпцают кислородом. После этого вводят 1 мл пробы и при постоянном давлении измеряют количество поглощенного кислорода. При этом температуру в реакционном сосуде поддерживают постоянной. Достижение положительного эффектаоценивают по результатам шести повторностей с использованием, в каждой изних реактивов различного качества:11 1 11 11 11Данные представлены в таблице .П р и м е р 2 . Определяют количествоо Фенольных веществ в виноматефриале " Каберне " ,Для этого н аве ску 5 00 мг и - бензохинона растворяют в 2 л воды , отбир ают 50 мл этого раствора и к немуприбавляют по каплям 1 н , р аст ворйа ОН до получения рН 1 2 , Полученныйщелочной раствор и-б енз охинона нагревают до 80 С , затем в течение 5 минраствор насыщают кислородом . Послеэтого вводят 1 мл пробы и при постоянном давлении измеряют поглощениекислорода . В ходе всего процесса температуру поддерживают постоянной .Достижение положительного эффектаоценивают по результатам шести повторностей с исполь зованием в каждойиз них реактивов различного качества :15 11 11 111Данные представлены в таблице .П р и м е р 3. Определяют количество фенольных веществ в виноматериале "Каберне",Для этого навеску 260 мг и-бензохинона растворяют 1 л воды, отбирают39 мл этого раствора и к нему прибавляют по каплям 1 н.раствор йаОНдо получения рН 12. Полученный щелочной раствор и-бензохинона нагреваютдо 60 С, после чего раствор насьпцаюткислородом в течение 5 мин. Затемвводят 1 мл пробы и при постоянномдавлении измеряют поглощение кислорода. В ходе всего процесса темпера-.туру поддерживают постоянной,Затем вводят 1 мл пробы и при постоянном давлении измеряют поглощениекислорода.Достижение положительного эффекта 5 оценивают по результатам шести повторностей с использованием в каждойиэ них реактивов различного качества:11 11 1 11 1 11Данные представлены в таблице .Для сравнения точности определенияпредлагаемого способа с известнымпроведено определение фенол ьных в еществ на том же виноматериале " Каберне"1 5 Определение проводят в шести пов торно стях с использованием трех р азличных образцов таннина, предварительно проверенных на соответствие треб ованиям ОСТ 8-2 08-74 .20 Данные представлены в таблице .Результаты статообработки показа.- ли , что максимальная погрешность .предлагаемого способа составляет 0 , 4 3а известного 407 , т , е . в сто раз 25 больше .Таким образом, данный способ имеет преимущество в сравнении с из в естным, заключающееся в повышении точности деления количества фенольных 30 веществ в винах .Это дает возможность объективнойоценки качества винодельческой пр одукции . Повышение точности позволиттакже сопоставлять результаты , полу- ,ченнйе в различные годы и на Р азличных предприятиях отрасли для получе"ния статистически достоверных оценок использования технологических приемов. 9 1138736Достижение положитепьного эффекта оценивают по результатам шести повторностей с использованием в каждой из реактивов различного качества: 11 1111 11Данные представлены в таблице .П р и м р р 4 . Определяют количество фенольных веществ в виноматериале " Каберне " .Для этого навеску ) 1 О мг и -бенз охинона растворяют в 1 л воды , отбир ают 1 0 мл этого раствора и к нему прибавляют по каплям 1 н , раствор 11 а ОН до получения РН 1 2 . Полученный щелочной раствор нагревают до 50 С , после чего раствор насыщают кислородом , в течение 5 мин , Затем вводят 1 мл про бы. и при постоянном давлении измеряют поглощение кислорода . В ходе всего процесса температуру поддерживают постоянной .Достижение положительного эффекта оценивают по результатам шести повторно стей с использованием в каждой иэ них Реактивов различного качества: 1 1 1 11 11ч " , чда , хчДанные представлены в таблице .П р и м е р 5 . Определяют количе ство фенольных веществ в виноматери але " Каберне" .Для этого наве ску 600 мг п - бен зохинона растворяют в 1 мл воды , о тбирают 6 9 мл этого раствора и к нему прибавляют по каплям 1 н , раствоР 11 аОН до полученияРН 1 2 .Полученный щелочной раствор нагревают до 60 С , после чего раствор н аосыщают кислородом в течение 5 мин.сЧ СО СО о л о и М ь л о б О 1 л оСЬ СЧ СЧ со л л со оСЧ л л о о СЧ.в, 1Э 1 10- 1Р 1 1 М1 сФ 11 И0 1д 1-Ц 1Э 1Р 11 11 ФС д 1 -1 Ц 1оЖ 1Э 181 О1эР 10 1 1Э 1 1Р 1о 1 Ц - 31 Ж 1 Ж 1 Э 1 Э 111Э 1 1И 1 1о1 1Ж 1 1м0 1О 1й Г = 1 СО СОл л еСЧ СЧ СЧ 1 л 1 л с СЧ