RU2613346C1

RU2613346C1 - Method for quantitative determination of maltose, glucose, fructose in distillery half-products by method of high-performance liquid chromatography

Info

Publication number: RU2613346C1
Application number: RU2015151474A
Authority: RU
Inventors: Виктор Антонович Поляков; Ирина Михайловна Абрамова; Марина Эдуардовна Медриш; Светлана Владимировна Павленко; Дарья Алексеевна Гаврилова
Priority date: 2015-12-02
Filing date: 2015-12-02
Publication date: 2017-03-16

Abstract

FIELD: food industry.

SUBSTANCE: method for determining maltose, glucose, fructose in distillery half-products involves the chromatographic separation of carbohydrates to be determined, using a liquid chromatograph with the refractometric detector of the chromatographic analytical column RHM-Monosaccharide Phenomenex H⁺filled with a sorbent represented by resin with crosslinking degree of 8% in the hydrogen ion form (300×7.8 mm, particle size of 8 microns). Wherein the flow rate of the mobile fraction (distilled water) is 0.6 cm³/ min, the pressure is 2.3 MPa, the maximum temperature in the column is 80°C, and the qualitative and quantitative determination of maltose, glucose, fructose is according to the chromatogram obtained. The sample is prepared by means of centrifuging for 7 minutes at 13.000 rev/min.

EFFECT: reduction of analysis time, increased sensitivity, as well as simplifying the analysis.

2 tbl

Description

Изобретение относится к области пищевой промышленности, а именно к спиртовому производству, и может быть использовано для количественного определения мальтозы, глюкозы, фруктозы в полупродуктах спиртового производства (сусле, бражке).The invention relates to the field of food industry, namely to alcohol production, and can be used for the quantitative determination of maltose, glucose, fructose in semi-products of alcohol production (wort, mash).

Известен способ определения высокомолекулярных некрахмалистых полисахаридов в содержащем их сырье [Патент SU №1455297, опубл. 30.09.89]. Навеску исследуемого материала подвергают трехминутному гидролизу смесью 60%-ного раствора серной кислоты и этилацетата в соотношении 9:1. В полученном гидролизате определяют высокомолекулярные некрахмалистые полисахариды (способные гидролизоваться до глюкозы) фотоколориметрическим методом с использованием смеси серной кислоты, антрона и этилацетата в соотношении 20:0,01:1 соответственно. При наличии в исходном продукте крахмала его предварительно удаляют гидролизом 1% соляной кислотой.A known method for the determination of high molecular weight non-starch polysaccharides in the raw materials containing them [Patent SU No. 1455297, publ. 09/30/89]. A portion of the test material is subjected to three-minute hydrolysis with a mixture of a 60% solution of sulfuric acid and ethyl acetate in a ratio of 9: 1. In the obtained hydrolyzate, high-molecular non-starchy polysaccharides (capable of hydrolyzing to glucose) are determined by the photocolorimetric method using a mixture of sulfuric acid, anthrone and ethyl acetate in a ratio of 20: 0.01: 1, respectively. If there is starch in the initial product, it is previously removed by hydrolysis with 1% hydrochloric acid.

Недостатками данного известного способа являются сложность подготовки образцов к количественному определению, использование дорогостоящих реактивов, невозможность покомпонентного определения углеводов в содержащем их сырье, длительное время анализа, 2 ч.The disadvantages of this known method are the difficulty of preparing samples for quantitative determination, the use of expensive reagents, the inability to component determination of carbohydrates in the raw materials containing them, a long analysis time, 2 hours

Известен газохроматографический способ определения глюкозы и/или фруктозы в жидких средах [Патент SU №1434368, опубл. 30.10.1988]. Сахара, содержащиеся в жидких средах, определяют газохроматографически в виде их летучих производных, которые получают термической дегидратацией сахаров исследуемой пробы непосредственно в камере испарителя газового хроматографа при температуре 230-240°С.Known gas chromatographic method for the determination of glucose and / or fructose in liquid media [Patent SU No. 1434368, publ. 10/30/1988]. Sugars contained in liquid media are determined by gas chromatography in the form of their volatile derivatives, which are obtained by thermal dehydration of sugars of the test sample directly in the chamber of the gas chromatograph evaporator at a temperature of 230-240 ° C.

Недостатками данного известного способа являются длительное время анализа, около 0,5 ч, невозможность определения массовой концентрации мальтозы, возможность испарения веществ во время анализа.The disadvantages of this known method are the long analysis time, about 0.5 hours, the inability to determine the mass concentration of maltose, the possibility of evaporation of substances during the analysis.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности является способ определения глюкозы, сахарозы, фруктозы в сельскохозяйственном сырье и продукции его переработки [Патент РФ №2492458, опубл. 10.09.2013]. Способ включает разбавление пробы до суммарного содержания сахаров не более 10 г/дм³, центрифугирование и выполнение анализа на системе капиллярного электрофореза в кварцевом капилляре длиной 0,5 м, внутренним диаметром 75 мкм, при этом согласно изобретению для проведения анализа используют ведущий электролит, содержащий 4 г/дм³ сорбата калия, 8 г/дм³ 10%-ного водного раствора цетилтриметил-аммоний-основания, 36 г/дм³ глицерина, 0,16 г/дм³ гидроокиси калия, при отрицательной полярности и длине волны детектирования 254 нм.Closest to the proposed method by technical nature is a method for determining glucose, sucrose, fructose in agricultural raw materials and products of its processing [RF Patent No. 2492458, publ. 09/10/2013]. The method includes diluting the sample to a total sugar content of not more than 10 g / dm ³ , centrifuging and performing an analysis on a capillary electrophoresis system in a quartz capillary 0.5 m long, with an inner diameter of 75 μm, and according to the invention, a leading electrolyte containing 4 g / dm ³ potassium sorbate, 8 g / dm ³ 10% aqueous solution of cetyltrimethyl ammonium base, 36 g / dm ³ glycerol, 0.16 g / dm ³ potassium hydroxide, with negative polarity and detection wavelength 254 nm

Недостатками данного известного способа являются использование дорогостоящих реактивов, меньший диапазон измерений массовой концентрации углеводов, до 10 г/дм³, более длительное время анализа, 20 мин.The disadvantages of this known method are the use of expensive reagents, a smaller range of measurements of the mass concentration of carbohydrates, up to 10 g / dm ³ , a longer analysis time, 20 minutes

Техническим результатом, достигаемым настоящим изобретением, является повышение чувствительности определения мальтозы, глюкозы, фруктозы в полупродуктах спиртового производства, уменьшение времени, затрачиваемого на анализ при одновременном упрощении способа, отсутствие потерь при пробоподготовке, отсутствие потерь за счет испарения вещества при проведении анализа.The technical result achieved by the present invention is to increase the sensitivity of determination of maltose, glucose, fructose in semi-products of alcohol production, reducing the time spent on analysis while simplifying the method, no loss in sample preparation, no loss due to evaporation of the substance during the analysis.

Достигается указанный технический результат тем, что способ количественного определения мальтозы, глюкозы, фруктозы в полупродуктах спиртового производства методом высокоэффективной жидкостной хроматографии предусматривает отбор пробы полупродукта, центрифугирование в течение 7 мин при 13000 об/мин, разделение мальтозы, глюкозы, фруктозы методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с рефрактометрическим детектором на хроматографической аналитической колонке RHM-Monosaccharide Phenomenex Н⁺, заполненной сорбентом, смолой с 8% со степенью сшивки, в водородной ионной форме (300×7,8 мм, размер частиц 8 мкм), скорость потока подвижной фазы (дистиллированная вода) 0,6 см³/мин, давление 2,3 МПа, максимальная температура в колонке 80°С и количественное определение мальтозы, глюкозы, фруктозы по полученной хроматограмме.This technical result is achieved in that a method for the quantitative determination of maltose, glucose, fructose in alcohol intermediates by high performance liquid chromatography involves sampling the intermediate, centrifuging for 7 min at 13000 rpm, separating maltose, glucose, fructose by high performance liquid chromatography with refractometric detector on an RHM-Monosaccharide Phenomenex H ⁺ chromatographic analytical column, filled with sorbent, resin with 8% with degree of crosslinking willow, in hydrogen ionic form (300 × 7.8 mm, particle size 8 μm), flow rate of the mobile phase (distilled water) 0.6 cm ³ / min, pressure 2.3 MPa, maximum column temperature 80 ° C and quantitative determination of maltose, glucose, fructose according to the obtained chromatogram.

Экспериментальным путем обнаружено, что для обеспечения указанного технического результата необходимо соблюдать предлагаемые режимные параметры пробоподготовки и хроматографического разделения углеводов, содержащихся в полупродуктах спиртового производства. При реализации предлагаемых режимных параметров уменьшается время, затрачиваемое на анализ, повышается чувствительность метода, а также упрощается способ, отсутствуют потери при пробоподготовке, отсутствуют потери за счет испарения вещества при проведении анализа, прослеживается динамика изменения массовой концентрации углеводов в технологическом процессе производства спирта. Сравнительные данные настоящего изобретения с прототипом и аналогом представлены в таблице 1.It was found experimentally that to ensure the specified technical result, it is necessary to comply with the proposed regime parameters of sample preparation and chromatographic separation of carbohydrates contained in intermediate products of alcohol production. When implementing the proposed operating parameters, the time taken for analysis decreases, the sensitivity of the method increases, and the method is simplified, there are no losses during sample preparation, there are no losses due to evaporation of the substance during the analysis, and the dynamics of changes in the mass concentration of carbohydrates in the technological process of alcohol production are traced. Comparative data of the present invention with a prototype and analogue are presented in table 1.

Ниже приведены примеры реализации изобретения.The following are examples of the implementation of the invention.

Пример 1. 5-мл пробу сусла фильтровали через бумажный фильтр, микродозатором отбирали 1 см³ фильтрата и помещали его в эппендорф, затем центрифугировали в течение 7 мин при 13000 об/мин. Микрошприцем отбирали пробу надосадочной жидкости, разбавляли дистиллированной водой и проводили количественное определение мальтозы, глюкозы и фруктозы в подготовленных пробах хроматографическим методом с использованием жидкостного хроматографа с рефрактометрическим детектором на хроматографической аналитической колонке RHM-Monosaccharide Phenomenex НГ, заполненной сорбентом, смолой с 8% со степенью сшивки, в водородной ионной форме (300×7,8 мм, размер частиц 8 мкм), скорость потока подвижной фазы (дистиллированная вода) 0,6 см³/мин. Давление 2,3 МПа, температура в колонке 80°С. По полученной хроматограмме было установлено, что сусло содержит глюкозу в количестве 7,7 г/100 см³, мальтозу, 7,1 г/100 см³ и фруктозу, 0,96 г/100 см³.Example 1. A 5 ml wort sample was filtered through a paper filter, 1 cm ^{3 of the} filtrate was taken with a microdoser and placed in eppendorf, then centrifuged for 7 min at 13000 rpm. A sample of the supernatant was taken with a syringe, diluted with distilled water, and maltose, glucose, and fructose were quantified in the prepared samples by a chromatographic method using a liquid chromatograph with a refractometric detector on an RHM-Monosaccharide Phenomenex NG chromatographic column filled with sorbent with a degree of 8% resin in hydrogen ionic form (300 × 7.8 mm, particle size 8 μm), the flow rate of the mobile phase (distilled water) 0.6 cm ³ / min Pressure 2.3 MPa, column temperature 80 ° C. According to the chromatogram, it was found that the wort contains glucose in the amount of 7.7 g / 100 cm ³ , maltose, 7.1 g / 100 cm ³ and fructose, 0.96 g / 100 cm ³ .

Пример 2. В производственных условиях отбирали пробу сусла, затем из каждого бродильного чана (или выборочно) отбирали пробу бражки, 5 мл пробу бражки фильтровали через бумажный фильтр, микродозатором отбирали 1 см³ фильтрата и помещали его в эппендорф, затем центрифугировали в течение 7 мин при 13000 об/мин. Микрошприцем отбирали пробу надосадочной жидкости, при необходимости пробу разбавляли дистиллированной водой и проводили количественное определение мальтозы, глюкозы и фруктозы в подготовленных пробах хроматографическим методом с использованием жидкостного хроматографа Shimadzu LC - 20 с рефрактометрическим детектором RID - 10А на хроматографической аналитической колонке RHM-Monosaccharide Phenomenex Н⁺, заполненной сорбентом, смолой с 8% со степенью сшивки, в водородной ионной форме (300×7,8 мм, размер частиц 8 мкм), скорость потока подвижной фазы (дистиллированная вода) 0,6 см³/мин. Давление 2,3 МПа, температура в колонке 80°С. По полученной хроматограмме было установлено содержание мальтозы, глюкозы, фруктозы. Динамика изменения массовой концентрации углеводов в технологическом процессе производства спирта представлена в таблице 2.Example 2. A wort sample was taken under production conditions, then a mash sample was taken from each fermentation tank (or selectively), 5 ml of mash sample was filtered through a paper filter, 1 cm ^{3 of the} filtrate was taken and placed in eppendorf, then centrifuged for 7 min. at 13000 rpm Microsyringe sampled supernatant, if necessary, the sample was diluted with distilled water and assayed maltose, glucose and fructose in prepared samples by chromatography using a liquid chromatograph Shimadzu LC - 20 Refractive Index Detector RID - 10A on the chromatographic analytical column RHM-Monosaccharide Phenomenex H ⁺ filled with sorbent, resin with 8% crosslinking degree, in hydrogen ionic form (300 × 7.8 mm, particle size 8 μm), flow rate of the mobile phase (distilliro bath water) 0.6 cm ³ / min. Pressure 2.3 MPa, column temperature 80 ° C. The obtained chromatogram established the content of maltose, glucose, fructose. The dynamics of changes in the mass concentration of carbohydrates in the technological process for the production of alcohol are presented in table 2.

Таким образом, способ согласно изобретению позволяет быстро, с высокой точностью и без потерь вещества определять мальтозу, глюкозу, фруктозу в полупродуктах спиртового производства.Thus, the method according to the invention allows you to quickly, with high accuracy and without loss of substance to determine maltose, glucose, fructose in intermediates of alcohol production.

Claims

A method for the quantitative determination of maltose, glucose and fructose in alcohol intermediates by high-performance liquid chromatography, including sampling of intermediate products, preparing it for analysis and quantitative determination of maltose, glucose and fructose by high-performance liquid chromatography using the obtained chromatogram, characterized in that the sample preparation is centrifugation samples for 7 min at 13000 rpm, chromatographic determination of maltose, glucose and fructose in the floor products of alcohol production are carried out using a liquid chromatograph with a refractometric detector on an RHM-Monosaccharide Phenomenex H ⁺ chromatographic analytical column filled with a sorbent, an 8% resin with a crosslinking degree, in a hydrogen ionic form (300 × 7.8 mm, particle size 8 μm) , flow rate of the mobile phase (distilled water) 0.6 cm ³ / min, pressure 2.3 MPa, maximum column temperature 80 ° C.