Содержание к диссертации
Введение
1 Аналитический обзор 10
1.1 Основные представления об углеводах 10
1.1.1 Основные понятия и структура моносахаридов 10
1.1.2 Конформации моносахаридов 15
1.2 Поведение углеводов в кислых средах 19
1.2.1 Кислотный гидролиз олиго- и полисахаридов 20
1.2.2 Дегидратация моносахаридов и дальнейшие превращения 21
1.2.2.1 Дегидратация пентоз 23
1.2.2.2 Дегидратация гексоз 24
1.2.2.3 Дегидратация кетоз 24
1.2.2.4 Дегидратация моносахаридов в присутствии катионов металлов 26
1.2.2.5 Распад фурфурола и 5-гидроксиметилфурфурола 27
1.3 Поведение углеводов в щелочных средах 28
1.3.1 Енолизация моносахаридов 28
1.3.2 Изомеризация и эпимеризация моносахаридов 29
1.3.3 Миграция двойной связи ендиолов 32
1.3.4 Отщепление воды от ендиола и образование дезоксикетоальдоз 34
1.3.5 Ретроальдольный распад моносахаридов 35
1.3.6 Щелочной распад олигосахаридов 37
1.3.7 Щелочная деструкция полисахаридов 38
1.3.7.1 Деполимеризация 38
1.3.7.2 Щелочной гидролиз 39
1.3.7.3 Окислительная деструкция 40
1.4 Окисление моносахаридов катионами металлов 40
1.4.1 Окисление моносахаридов катионами металлов в кислой среде 41
1.4.2 Окисление моносахаридов медно-щелочным раствором 43
1.5 Методы количественного определения углеводов 51
1.5.1 Введение 51
1.5.2 Физические методы 54
1.5.3 Гравиметрические методы 54
1.5.4 Титриметрические методы 55
1.5.4.1 Методы, основанные на окислении Сахаров медно-щелочным раствором 56
1.5.4.2 Методы, основанные на окислении Сахаров щелочным раствором феррицианида калия 61
1.5.4.3 Методы, основанные на окислении Сахаров щелочным раствором иода 61
1.5.5 Фотометрические методы 62
1.5.6 Хроматографические методы 65
1.6 Выводы из аналитического обзора, постановка цели и задач исследований 67
2 Методическая часть 69
2.1 Аппаратура 69
2.2 Реактивы 69
2.2.1 Характеристика использованных реактивов 69
2.2.2 Очистка фурфурола 70
2.2.3 Синтез пирослизевой кислоты 71
2.3 Объекты анализа 71
2.4 Методика проведения фотометрической реакции Сахаров с ацетатом ртути(П) 72
2.5 Методика регистрации электронных спектров поглощения 72
2.6 Методика определения оптической плотности 73
2.7 Методика проведения кинетических исследований 73
2.8 Методика проведения фотометрической реакции с медно-щелочным раствором 75
2.9 Методика регистрации спектров поглощения медно-щелочного раствора 75
2.10 Методика определения оптической плотности медно-щелочного раствора на фотоколориметре 76
2.11 Методика построения калибровочных графиков 76
2.12 Методика определения РВ эбулиостатическим методом 76
2.13 Методика определения общего РВ эбулиостатическим методом 78
2.14 Методика определения РВ методом Бертрана 79
2.15 Методика проведения гидролиза ЛГП древесных опилок 80
3 Экспериментальная часть 81
3.1 Изучение взаимодействия моносахаридов с ацетатом ртути(П) в кислой среде. Разработка нового спектрофотометрического метода определения углеводов 81
3.1.1 Электронные спектры поглощения 81
3.1.2 Влияние основных факторов 84
3.1.2.1 Влияние расхода концентрированной серной кислоты 84
3.1.2.2 Влияние концентрации ацетата ртути(П) 87
3.1.2.3 Влияние продолжительности проведения фотометрической реакции...88
3.1.3 Изучение кинетики образования ПФР 89
3.1.4 Построение калибровочных зависимостей 92
3.1.5 Изучение поведения некоторых модельных соединений в условиях фотометрической реакции 95
3.1.6 Эксперимент с разрушением и регенерацией продукта фотометрической реакции 98
3.1.7 Оценка метрологических характеристик 102
3.1.8 Определение крахмала 103
3.1.9 Определение фурфурола и ксилозы при совместном присутствии 104
3.1.10 Определение Сахаров в щелоках сульфитных варок 106
3.2 Изучение реакции взаимодействия моносахаридов с катионами меди(И) в щелочной среде с помощью спектрофотометрии. Разработка нового фотометрического метода определения редуцирующих Сахаров 109
3.2.1 Спектры поглощения 109
3.2.2 Влияние продолжительности проведения реакции 111
3.2.2.1 Кинетические зависимости 111
3.2.2.2 Увеличение поглощения медно-щелочного раствора при нагревании 113
3.2.2.3 Самовосстановление медно-щелочного раствора при нагревании 116
3.2.2.4 Комплексообразование меди(П) с моносахаридами 117
3.2.3 Расход кислорода на окисление моносахаридов медно-щелочным раствором 124
3.2.4 Построение калибровочной зависимости 126
3.2.5 Оценка метрологических характеристик 128
3.2.6 Влияние разбавления анализируемых объектов на результаты определения РВ 129
3.2.7 Сравнение результатов определения РВ новым фотометрическим и
стандартными методами 131
Выводы 136
Список нормативных ссылок 138
Список литературы 142
Приложение
- Поведение углеводов в кислых средах
- Реактивы
- Изучение реакции взаимодействия моносахаридов с катионами меди(И) в щелочной среде с помощью спектрофотометрии. Разработка нового фотометрического метода определения редуцирующих Сахаров
- Влияние разбавления анализируемых объектов на результаты определения РВ
Введение к работе
Актуальность темы. Сырье растительного происхождения является потенциально неистощимым источником органического вещества и энергии, которому в последнее время уделяется все большее внимание в связи с сокращением запасов органических природных ископаемых. Совершенствование и создание новых способов переработки растительного сырья, а также существующие технологии требуют контроля глубины протекания происходящих процессов. Поэтому является важным количественное определение углеводов как одного из основных компонентов такого сырья. В тех случаях, когда качественный углеводный состав не имеет большого значения и необходимо контролировать в основном тенденции в изменении количества углеводов, используются относительно простые методы их определения, например фотометрические и титриметрические. Широко применяемый тит-риметрический эбулиостатический метод определения редуцирующих Сахаров достаточно трудоемок из-за необходимости четкого выполнения условий анализа и, особенно, выдерживания требуемой скорости титрования.
Целью данной диссертационной работы является выявление закономерностей взаимодействия моносахаридов с катионами ртути(П) в кислой и меди(П) в щелочной средах как основы для разработки спектрофотомет-рических методов количественного определения углеводов в технологических средах химической переработки древесины.
Для достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи.
Изучить новую фотометрическую реакцию моносахаридов с ацетатом ртути(П) в кислой среде методом электронной спектроскопии.
На основе изучения фотометрической реакции моносахаридов с ацетатом ртути(П) в кислой среде разработать новый спектрофото-метрический метод определения углеводов.
Изучить методом спектрофотометрии взаимодействие моносахаридов с катионами меди(П) в щелочной среде.
На основе изучения взаимодействия моносахаридов с катионами меди(П) в щелочной среде разработать фотометрический метод определения редуцирующих Сахаров.
Научная новизна. Впервые обнаружена и изучена фотометрическая реакция моносахаридов с ацетатом ртути(П) в кислой среде, в ходе которой образуется соединение, интенсивно поглощающее в УФ области спектра.
Впервые показано, что различия в окислении моносахаридов медно-щелочным раствором обусловлены влиянием их стереохимического строения при комплексообразовании с медью(П).
Практическая значимость. Разработан новый спектрофотометриче-ский метод определения углеводов с ацетатом ртути(П) в кислой среде, позволяющий определять не только моносахариды, но и сложные углеводы
без их предварительного гидролиза, так как гидролиз происходит непосредственно в ходе фотометрической реакции (пат. № 2327156).
Разработан новый менее трудоемкий и менее затратный (по сравнению с методом Бертрана и эбулиостатическим методом) фотометрический метод определения редуцирующих Сахаров в древесных гидролизатах и сульфитных щелоках (пат. № 2366931). Метод принят к использованию в научно-исследовательской лаборатории ОАО «Группа КЛИМ» в г. Коряжма.
На защиту выносятся:
-результаты спектрофотометрического изучения фотометрической реакции моносахаридов с ацетатом ртути(П) в кислой среде;
результаты спектрофотометрического изучения взаимодействия моносахаридов с катионами меди(П) в щелочной среде;
новые спектрофотометрические методы определения углеводов в растворах и результаты сравнения определения редуцирующих веществ в гидролизатах и сульфит-щелоковых средах новым фотометрическим методом и классическими методами (эбулиостатическим и методом Бертрана).
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на международных конференциях (Самара 2006, Пенза 2007, Москва 2008), конференциях с международным участием (Архангельск 2006, 2008) и отражены в 4 статьях.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 научных трудов.
Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора литературы, методической и экспериментальной частей, выводов, списка нормативных ссылок и списка используемой литературы, содержащего 119 источников. Работа изложена на 164 страницах машинописного текста, содержит 26 рисунков, 28 таблиц и 5 приложений.
Поведение углеводов в кислых средах
Наиболее характерной реакцией, происходящих с олиго- и полисахаридами в кислых средах, является гидролиз гликозидных связей. В результате полного гидролиза макромолекулы полисахаридов распадаются до отдельных моносахаридов, которые в кислой среде также могут претерпевать ряд изменений.
Кислотный гидролиз полисахаридов представляется достаточно изученным процессом и заключается в следующем. Протон атакует гликозидныи атом кислорода с образованием оксониевого иона, при диссоциации которого образуется гликозил-катион. К последнему присоединяется вода с образованием гликозидной гидроксильной группы и регенерацией протона [13, 23, 24]:
На скорость гидролиза углеводов влияют не только кислотность и температура раствора, но и их молекулярная и надмолекулярная структуры. Например, фуранозиды гидролизуются значительно быстрее соответствующих пира-нозидов [13, 23]. В зависимости от строения моносахаридного остатка скорость кислотного гидролиза обычно увеличивается в ряду: уроновые кислоты ами-носахара гептозы гексозы пентозы 2-дезоксиальдозы [13]. Гидролиз га-лактозидных и ксилозидных связей протекает в 5 раз быстрее глюкозидных, а маннозидных— в 3 раза [23, 25]. Кроме того, влияние оказывают различные стерические и электронные эффекты, определяющие устойчивость оксониевого иона и его дальнейшую диссоциацию [13].
Безусловно, скорость гидролиза полисахаридов зависит от их растворимости и степени кристалличности. Так, например, полисахариды растительного сырья делят по скорости их кислотного гидролиза на легко- и трудногидроли-зуемые (ЛТП и ТГП). ЛТП гидролизуются разбавленными минеральными кислотами, обычно-2...5 %-ной соляной или 5...10%-ной серной, при 100 С. К ним относятся гемицеллюлозы, водорастворимые полисахариды, полиурони-ды и аморфная часть целлюлозы [25].
ТГП представлены, в основном, целлюлозой, а точнее ее кристаллической частью, а также гемицеллюлозами, совместно закристаллизованными с ней [25, 26]. ТГП гидролизуют 72...80 %-ной серной кислотой при 20...25 С [27]. При концентрации серной кислоты более 62 % скорость растворения целлюлозы выше скорости ее гидролиза [25], поэтому гидролиз ТГП идет, главным образом, в гомогенной среде. Для растворения и гидролиза ТГП также возможно применение сверхконцентрированной 40...42 %-ной соляной или 100 %-ной трифторуксусной кислоты [25]. При повышении температуры до 160... 190 С ТГП можно гидролизовать и разбавленными кислотами. Такой способ гидролиза растительного сырья получил наибольшее распространение в промышленности — используется, например, 0,4.. .0,7 %-ная серная кислота при 120... 190 С и давлении 0,6... 1,5 МПа [25].
Олигосахариды, ввиду малого содержания моносахаридных остатков, обладают большей растворимостью и, естественно, меньшей продолжительностью полного гидролиза. Образующиеся в ходе полного гидролиза олиго- и полисахаридов моносахариды в кислой среде подвержены дальнейшим превращениям, главными из которых являются дегидратационные процессы.
Основные превращения моносахаридов в кислых средах можно свести к четырем ключевым направлениям:— изомеризация;— фрагментация по механизму ретроальдольного распада;— дегидратация,— смолообразование (резинификация, гуминификация).
При этом в зависимости от условий, естественно, будет различаться и состав продуктов реакции. Ретроальдольный распад, хотя и имеет место в той или иной степени в любом случае, все же более характерен для слабокислых [28] и, особенно, щелочных сред [29]. С понижением уровня рН усиливаются дегидра-тационные процессы. Изомеризация в присутствии кислот, как отмечается в [13], протекает более продолжительное время, чем в щелочных средах, а выходы продуктов превращения очень малы. Повышение температуры увеличивает скорость изомеризации, но одновременно возрастает и скорость дегидратации, в результате чего образующиеся изомерные моносахариды также дегидратируются в кислой среде. Факт изомеризации подтверждается, например, образованием небольших количеств ликсозы из ксилозы [28] и фруктозы из глюкозы [30]. Кроме того, один из путей дегидратации глюкозы основан на ее изомеризации во фруктозу [30, 31]. В смолообразовании участвуют не только исходные моносахариды, но и продукты их дегидратации. Поэтому в зависимости от условий оно может достигать существенной величины и при равных условиях возрастает с увеличением исходной концентрации моносахарида [32].
Наибольшее значение среди превращений моносахаридов в кислой среде имеет дегидратация. В нейтральных и слабокислых растворах при нагревании может происходить незначительная дегидратация с образованием ангидридов. Например, из глюкозы образуется 1,6-ангидроглюкоза (левоглюкозан) [30, 33, 34]:
Однако также происходит и более глубокая дегидратация, усиливающаяся с понижением рН. Вступая в реакцию дегидратации, из пентоз образуется фурфурол, а из гексоз — 5-ГМФ:
В начале 1960-х Е. Анет предложил механизм дегидратации моносахаридов, происходящий через открытую форму и основанный на ее енолизации и образовании З-дезокси-2-кетоальдоз [13]. К началу 1970-х М. Физер с коллегами показал, что превращение ксилозы в фурфурол происходит без значительной обратимой енолизации промежуточных соединений [35], т.е. предложенные Анетом интермедиаты не являются таковыми. В начале 1990-х М. Антал предложил механизм дегидратации моносахаридов, начинающийся и протекающий через циклические формы [28, 36].
В кислой среде гидроксильные группы и ионы гидроксония конкурируют за протоны. Вообще, возможно протонирование любой из них, особенно, в сильнокислых растворах. Наибольшим сродством к протону обладает гидро-ксильная группа при Сг-атоме [37]. При ее протонировании она становится способной отщепиться в виде воды. Образовавшийся карбкатион начинает стягивать на себя электронную пару атома кислорода, находящегося в цикле. Последний, образуя новую связь с Сг-атомом, разрывает полуацетальную связь, а гликозидная гидроксильная группа превращается в оксо-группу, регенерируя протон. Затем по механизму 3-элиминирования отщепляется еще 2 молекулы воды [28, 38]:D-ксилоза фурфуролСкорость образования фурфурола из пентоз возрастает в ряду: арабино-за ликсоза = ксилоза рибоза (1:2,2:2,2:5,4) [39].
Дегидратация гексоз в кислых средах, вероятно, может протекать так же, как и у пентоз. В этом случае она начинается также предпочтительно с отщепления гидроксильной группы у С2-атома [37]:
Реактивы
Пирослизевую кислоту синтезировали по методике, описанной в работе [107]. В стакан внесли 10 г перегнанного фурфурола и добавили охлажденный раствор гидроксида натрия (20 г в 200 мл воды). В стакан с реакционной смесью при постоянном интенсивном перемешивании с помощью магнитной мешалки из капельной воронки приливали охлажденный раствор перманганата калия (1,36 г в 240 мл воды). Температуру реакционной смеси поддерживали на уровне 5...10 С внесением в стакан кусочков льда. После введения всего раствора перманганата калия реакционную смесь перемешивали 5 мин и затем нагрели почти до кипения на водяной бане.
Выпавший осадок оксида марганца(П) отфильтровали, а фильтрат нейтрализовали соляной кислотой до нейтральной реакции и упарили до 100 мл на водяной бане. Далее охлажденный раствор подкислили концентрированной соляной кислотой. Выделившуюся пирослизевую кислоту после фильтрования промыли 10 мл холодной воды. Очистку пирослизевой кислоты производили перекристаллизацией ее из горячей воды 5 раз. Температура плавления полученной пирослизевой кислоты tnsi 129 С (по литературным данным температура плавления tnjl 133...134 С [106]).
В качестве объектов анализа использованы:— гидролизаты ЛГП березы, осины, ели и сосны, полученные в лабораторных условиях путем гидролиза опилок (см. п. 2.15);— производственные сульфитные №1-4 и бисульфитные №1-4 щелока (бисульфитный щелок №1 - упаренный) разных предприятий;-производственные сульфитные щелока№5.1-3, 6.1—3, 7.3 одного предприятия, отобранные в ходе 3 варок соответственно через 30 (5.1 и 6.1), 60 (5.2 и 6.2) и 90 мин (5.3, 6.3 и 7.3) после выхода на конечную температуру; — производственные сульфитный щелок №8, подаваемый в цех биохимической переработки щелоков, сульфит-спиртовая барда и последрожжевая бражка одного предприятия.— производственный нейтрально-сульфитный щелок.
Сначала готовили водный раствор ацетата ртути(П). На технических весах с точностью до 0,01 г брали навеску ацетата ртути(П) 3,88 г. Эту навеску растворяли в дистиллированной воде в мерной колбе вместимостью 200 мл, добавив для подавления гидролиза 3 мл ледяной уксусной кислоты. Затем объем раствора доводили до метки дистиллированной водой (раствор 1). В мерную колбу вместимостью 50 мл вносили 20 мл раствора 1, содержимое колбы доводили до метки дистиллированной водой (раствор ацетата ртути(П)).
В пробирке смешивали 0,5 мл анализируемой пробы, 0,5 мл раствора ацетата ртути(П) и заданный объем концентрированной серной кислоты. Пробирку с реакционной смесью нагревали на кипящей водяной бане в течение заданного промежутка времени, по истечении которого содержимое пробирки количественно переносили в мерную колбу вместимостью 100 мл. Объем раствора в мерной колбе доводили до метки дистиллированной водой.
УФ спектры растворов регистрировали на спектрофотометрах SPE-CORDM40 и SHIMADZU UV-1650PC в диапазоне 200...300 нм относительно дистиллированной воды в кварцевых кюветах с толщиной рабочего слоя 1 см.
Оптическую плотность растворов при заданных длинах волн определяли на спектрофотометрах SPECORDM40 и SHIMADZU UV-1650PC. Измерения проводили относительно дистиллированной воды в кварцевых кюветах с толщиной рабочего слоя 1 см.
Кинетические параметры определяли в экспериментах с избытком ацетата ртути(П) и серной кислоты, так как в условиях избытка фурфурола или моносахаридов процесс осложняется побочными процессами, главным образом, смолообразованием.
В термостатируемую реакционную ячейку (рис. 2.1) вносили определенный объем раствора ацетата ртути(П) заданной концентрации, затем ее помещали в баню с холодной водой и приливали заданный объем 94 %-ной серной кислоты. Смесь реагентов перемешивали и охлаждали до заданной температуры. Затем реакционную ячейку подсоединяли к термостату, настроенному на заданную температуру, и устанавливали на магнитную мешалку. В течение 10...15 мин смесь реагентов перемешивали для стабилизации заданной температуры (при необходимости ее корректировали с помощью термостата).
Изучение реакции взаимодействия моносахаридов с катионами меди(И) в щелочной среде с помощью спектрофотометрии. Разработка нового фотометрического метода определения редуцирующих Сахаров
Состав МЩР был выбран таким же, как и для эбулиостатического метода, но был исключен метиленовый голубой, используемый в качестве окислительно-восстановительного индикатора при титровании. Как и в других методах, МЩР получали путем смешения раствора сульфата меди(П) (раствор I) со щелочным раствором сегнетовой и желтой кровяной солей (раствор II) непосредственно перед анализом. Концентрация сульфата меди(П) в растворе I была увеличена до 11,06мг/мл (в аналогичном растворе А, используемом в эбулио-статическом методе, - 6,39 мг/мл), чтобы значения оптических плотностей попадали или были близки к рекомендуемому для фотометра КФК-2МП диапазону измерений (0,3...0,5).
Спектр МЩР имеет полосу поглощения с максимумом при 670 нм, придающую ему характерную синюю окраску (рис. 3.12). Она связана с образованием тартратного комплекса меди(П)- [Cu(OH)mTartn]x" (m, n= 1-2) [116]. Рассчитанный МОЛЯРНЫЙ Коэффициент ПОГЛОЩеНИЯ ЭТОГО КОМПЛеКСа 670 в МЩРравен 28,5 М-1-см"1.
Другие компоненты МЩР практически не поглощают в диапазоне длин волн 400...1 000 нм. На спектре поглощения раствора гидроксида натрия с сег-нетовой и желтой кровяной солями (раствор И) имеется лишь часть крыла (400...500 нм) полосы поглощения желтой кровяной соли, максимум которой находится в УФ области спектра, и небольшая полоса поглощения гидроксида натрия с максимумом при 963 нм. Эти же полосы присутствуют на спектре МЩР. Спектр раствора сульфата меди(И) (раствор I) имеет полосу поглощения с максимумом при 808...810 нм, связанную с поглощением аквакомплекса ме-ди(П)— [Си(НгО)б] [116]. При смешении растворов I и II аква-лиганды комплекса меди(П) замещаются гидроксид- и тартратом-анионами с образованием более прочного тартратного комплекса меди(П).
При нагревании МЩР с раствором глюкозы (1,00 мг/мл) происходит ее окисление, сопровождающееся одноэлектронным восстановлением соответствующего количества меди(П). При этом, восстановленная медь(1) образует с желтой кровяной солью бесцветный комплекс, а количество тартратного комплекса меди(И) пропорционально уменьшается. В результате этого уменьшается и интенсивность полосы поглощения с максимумом при 670 нм (рис. 3.13).
Необходимо отметить, что после нагревания МЩР с глюкозой полоса поглощения с максимумом при 670 нм сохраняет свое положение, и не образуют1" ся новые полосы значимо перекрывающиеся с ней. Хотя имеет место увеличение полосы поглощения при 963 нм, а также увеличение полосы в коротковол- новой области (крыло при 400...500 нм), связанное, вероятно, с заменой катионов калия на катионы меди(І) в желтой кровяной соли.
В связи с выше сказанным в качестве аналитической выбрали полосу поглощения с максимумом при 670 нм.Влияние продолжительности проведения реакции изучали в опытах с наиболее распространенными в природе моносахаридами, такими как -глюкоза, D-манноза, )-галактоза, D-фруктоза, -ксилоза, Z-арабиноза, -рибоза и L-рамноза [13]. Также были проведены эксперименты с -глюцитом- невос Как видно из рисунка 3.14, окисление моносахаридов МЩР в зависимости от их строения протекает с некоторыми различиями. Манноза, рибоза и рамноза в отличие от остальных моносахаридов окисляются МЩР с заметным запаздыванием. Однако после 3 мин проведения реакции для всех гексоз достигается примерно одинаковая степень восстановления МЩР, а для пентоз - через 5 мин. При этом проведение реакции с рибозой и арабинозой более 7 мин приводит к помутнению МЩР. Восстанавливающая способность моносахаридов по отношению к МЩР уменьшается в ряду: гексозы пентозы рамноза.
Глюцит и сахароза не окисляются МЩР: зависимости оптической плотности при 670 нм МЩР от продолжительности проведения реакции с ними повторяют аналогичную зависимость, полученную в холостом опыте. В холостом опыте с водой и, соответственно, с глюцитом и сахарозой, в первые 1,5 мин наблюдается увеличение оптической плотности при 670 нм, а затем — ее практически прямолинейное уменьшение. Первое связано с увеличением полосы поглощения тартратного комплекса меди(П) в МЩР при нагревании, второе - с восстановлением меди(П), сопровождаемым окислением сегнетовой соли [27]. Такое восстановление меди(П) в МЩР при нагревании обычно называют самовосстановлением МЩР [69, 72].
С целью выяснения причины увеличения оптической плотности при 670 нм МЩР при нагревании были записаны спектры МЩР при комнатной температуре, через 1 мин нагревания при 100 С и после охлаждения до 4 С (рис. 3.15).
Влияние разбавления анализируемых объектов на результаты определения РВ
При проведении каких-либо анализов реальных объектов, требующих разбавления, важным является вопрос о влиянии степени их разбавления на результат определения. В первую очередь это касается изменения фонового сигнала, который обычно исключают проведением холостого определения. Учесть мешающее влияние присутствующих компонентов гораздо сложнее. /Для оценки влияния степени разбавления на результаты определения РВ в качестве реальных объектов выбрали сульфитные щелока, являющиеся более сложными в компонентном составе объектами, чем гидролизаты.
МЩР с добавкой сульфитного щелока имеет несколько большее поглощение при 670 нм (Л6Щ%)= 0,694), чем без него (А%х) = 0,658) (рис. 3.22). Каквидно из рисунка 3.22, спектр МЩР с добавкой сульфитного щелока аддитивно сложен из спектра МЩР и спектра сульфитного щелока с гидроксидом натрия сегнетовой и желтой кровяной солями (раствор II). Таким образом, значение оптической плотности при 670 нм МЩР с добавкой сульфитного щелока ( А6 х)) зависит от степени его разбавления перед анализом.
На примере 3 сульфитных щелоков были приготовлены по 4 анализируемые пробы путем разбавления каждого из них в 40... 100 раз. Концентрации РВ в пробах были определены с 2 параллельными, результаты которых различались не более чем на ±0,01 мг/мл от среднего значения. Вычисленные значения содержания РВ в сульфитных щелоках и в их пробах представлены в таблице 3.15.
Как видно из таблицы 3.15, значения оптических плотностей при 670 нм МШР с добавками анализируемых проб сульфитных щелоков А6Щк) различны и суменьшением степени разбавления, естественно, возрастают. При этом результаты определения РВ в сульфитных щелоках №6.3 и 7.3 полностью совпали для проб, концентрация РВ в которых находится в диапазоне около 0,75...1,3 мг/мл. На примере определения РВ в сульфитном щелоке №5.3 можно заметить, что средние значения могут отличаться друг от друга, но не более чем в пределах допустимого разброса параллельных определений, для проб с концентрацией РВ 0,6...1,2 мг/мл. При более сильном разбавлении, когда концентрация РВ в пробе близка к 0,5 мг/мл, результат анализа может отклоняться как в пределах допустимого разброса параллельных определений (сульфитный щелок № 7.3), так и на большую величину (сульфитный щелок №6.3).
Таким образом, на основании полученных результатов можно сделать вывод о том, что степень разбавления не оказывает влияния на определение величины РВ, если концентрация РВ в пробе находиться в диапазоне 0,75...1,3 мг/мл.
Для оценки правильности определения РВ новым фотометрическим методом концентрации РВ в пересчете на глюкозу были определены в пробах раз личных реальных объектов предлагаемым методом, эбулиостатическим и методом Бертрана. Каждое определение проведено с 2 параллельными, различающимися не более чем на ±0,01 мг/мл от среднего значения (табл. 3.16).
Как видно из таблицы 3.16, все три метода дают одинаковые результаты при определении РВ в гидролизатах. Также совпадают результаты определения РВ в сульфитных щелоках, полученные с помощью фотометрического метода и метода Бертрана. Эбулиостатический метод дает завышенные результаты по сравнению с методом Бертрана и фотометрическим методом при определении РВ во всех рассматриваемых объектах, кроме гидролизатов. При этом, результаты, полученные фотометрическим методом и методом Бертрана, оказываются ближе к друг другу.
Определение РВ фотометрическим методом в сульфит-спиртовой барде и последрожжевой бражке приводит к заниженным, а в бисульфитном щелоке, наоборот, к завышенным результатам по сравнению с методом Бертрана. Кроме того, при проведении фотометрической реакции с пробами некоторых бисуль фитных щелоков возможно выпадение осадков. Удаление осадков, образующихся при нагревании с МЩР, перед фотометрированием приводит к мало воспроизводимым результатам, так как медь(П) сорбируется как на бумажных, так и на стеклянных фильтрах. При фуговании осадков окисление меди(1) кислородом воздуха происходит в различной степени, что также влечет за собой низкую воспроизводимость.
Большие различия результатов определения РВ в сульфит-спиртовой барде, последрожжевой бражке и бисульфитных щелоках рассматриваемыми методами, вероятно, связаны с различным влиянием неуглеводных компонентов, доля которых в них существенно больше, чем в сульфитных щелоках, из-за низкой степени разбавления. В бисульфитных щелоках к тому же углеводы представлены в основном олигосахаридами и фрагментами гемицеллюлоз.
