УДК 543.545.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНСЕРВАНТОВ В БЕЗАЛКОГОЛЬНЫХ НАПИТКАХ МЕТОДОМ КАПИЛЛЯРНОГО ЭЛЕКТРОФОРЕЗА

УДК 543.545.2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНСЕРВАНТОВ В БЕЗАЛКОГОЛЬНЫХ НАПИТКАХ
МЕТОДОМ КАПИЛЛЯРНОГО ЭЛЕКТРОФОРЕЗА
Степанов А.А.
научные руководители: д-р хим. наук Бурмакина Г.В.,
канд. хим. наук Сурсякова В.В.
Сибирский федеральный университет
В наше время в пищевой промышленности всё чаще используют различного
рода консерванты и их смеси. Консерванты – пищевые добавки, которые повышают
срок хранения продуктов, защищая их от порчи, вызываемой микроорганизмами. При
производстве безалкогольных напитков используют сорбиновую кислоту (Е 200) и
бензойную кислоту (Е 210), а также их соли. Максимальный уровень их содержания в
безалкогольных ароматизированных напитках
400 мг/дм3, (сорбаты не более 250
мг/дм3, бензоаты не более 150 мг/дм3) регламентируется СанПиН 2.3.2.1293-03 [1].
Контроль показателей безопасности и питательной ценности напитков и сырья
для их производства является приоритетной задачей как для аналитических
лабораторий на современных предприятиях АПК, так и для лабораторий
контролирующих организаций. Избыток консервантов не только вреден, а иногда и
очень опасен. Из применяемых сегодня консервантов аллергенами считаются, прежде
всего, сульфиты – Е 221, Е 226, Е 225 (особенно для астматиков). Бензойная кислота –
Е 210 и парабены – Е 209, Е 214, Е 215, Е 218, Е 219 – канцерогены, которые, как
известно, вызывают раковые заболевания. Существуют разные методы контроля
качества, одним из которых является капиллярный электрофорез (КЭ).
КЭ на сегодняшний день является одним из наиболее перспективных и
высокоэффективных методов разделения и анализа сложных смесей и находит всё
более широкое применение, в том числе и в пищевой промышленности [2]. Он основан
на разделении компонентов этих смесей в кварцевом капилляре под действием
приложенного электрического поля. Микрообъем анализируемого раствора вводится в
капилляр, предварительно заполненный подходящим буфером - электролитом. После
подачи к концам капилляра высокого напряжения, компоненты смеси начинают
двигаться по капилляру с разной скоростью, которая зависит в первую очередь от
заряда и массы и, соответственно, в разное время достигают зоны детектирования. В
результате детектирования получается определенная последовательность пиков,
которая называется электрофореграммой. Качественной характеристикой вещества
является параметр - время миграции, а количественной – высота или площадь пика,
пропорциональная концентрации вещества.
Существует ГОСТ Р 53193-2008, в котором метод капиллярного электрофореза
в варианте мицеллярной электрокинетической хроматографии применяется для
определения массовой концентрации консервантов (сорбиновой и бензойной кислот и
их солей) в слабоалкогольных и безалкогольных напитках, винах и виноматериалах,
соках и сокосодержащих напитках [3]. В то же время методики с использованием
метода КЭ в варианте капиллярного зонного электрофореза (КЗЭ) отсутствуют.
Целью работы являлось изучение возможности применения КЗЭ для
определения содержания консервантов (бензойной и сорбиновой кислот) в
безалкогольных напитках.
Измерения проводили на приборе КРЦКП СО РАН - системе капиллярного
электрофореза с диодноматричным детектором Agilent 3DCE G1600A (Agilent
Technologies, USA). Использовали немодифицированный кварцевый капилляр с
внутренним диаметром 50 мкм общей длиной 47,7 см (эффективной длиной 39,2 см).
Капилляр термостатировали при температуре 25 0С. Детектирование проводили в УФобласти при 280 нм с опорной длиной волны 450 нм. Сигнал детектора обрабатывали
при помощи встроенного программного обеспечения HP ChemStation Rev.A.10.02. Ввод
пробы – гидродинамический при давлении 50 мБар в течение 3 с.
Использовали реактивы не ниже ч.д.а. Все растворы готовили с применением
деионизованной воды, полученной при помощи системы очистки воды Direct-Q 3
(Millipore, France) с электропроводностью менее 0,1·10-6 Ом-1см-1.
Перед работой капилляр последовательно промывали 0,1 М раствором NaOH в
течение 5 мин, затем дважды по 5 мин деионизованной водой, 12 мин – раствором
фонового электролита, между анализами - раствором фонового электролита в течение 5
мин.
Использовали хроматный фоновый электролит: 4,7 мM K2CrO4, 0,3 мM
K2Cr2O7, pH 7,1. Электрофоретическая подвижность ионов рассматриваемых кислот
меньше подвижности электроосмотического потока для данного фонового электролита
[4-5], поэтому использовали положительную полярность + 15 кВ и гидродинамическое
давление +50 мБар. В этом случае направление электрофоретического движения
анионов рассматриваемых кислот противоположно направлению движения ЭОП и
потока, создаваемого приложением гидродинамического давления, и направлено от
детектора. За счет того, что скорость потока в абсолютном значении больше скорости
электрофоретического движения, анионы движутся к детектору.
Исследовали стандартные образцы сорбиновой и бензойной кислот по
отдельности и в смеси. Электрофореграмма смеси этих кислот с концентрациями
равными 100 мг/дм3 представлена на рисунке 1. Как видно из рисунка 1 пики
сорбиновой и бензойной кислот разделяются.
Рисунок 1 – Электрофореграмма стандартных образцов сорбиновой и бензойной
кислот: 1- маркер электроосмотического потока; 2 – сорбиновая кислота; 3 – бензойная
кислота
Проанализирован образец негазированного безалкогольного напитка «БонАква®
Вива» со вкусом земляники и мяты, электорофореграмма которого представлена на
рисунке 2. Найденное содержание сорбиновой кислоты в этом образце составило
188,31±1,36 мг/дм3, бензойной кислоты - 137,63±5,58 мг/дм3. Сравнение полученных
концентраций исследуемых консервантов с санитарными нормами и правилами
(СанПиН 2.3.2.1293-03) показало, что содержание сорбиновой кислоты и сорбатов в
комбинации с бензойной кислотой и бензоатами
допустимый уровень.
не превышает максимально
Рисунок 2 - Электрофореграмма образца негазированного безалкогольного
напитка «БонАква® Вива» со вкусом земляники и мяты: 1- неизвестное вещество; 2маркер электроосмотического потока; 3 – сорбиновая кислота; 4 – бензойная кислота
Полученные
результаты
свидетельствует,
что
метод
капиллярного
электрофореза в варианте КЗЭ может быть применен для определения консервантов в
безалкогольных напитках.
1.
СанПиН 2.3.2.1293-03 Гигиенические требования по применению
пищевых добавок. - 2003. – 230 с.
2.
Руководство по капиллярному электрофорезу / Под редакцией А.М.
Волощука. - М.: Научный совет РАН по хроматографии, 1996. - 111 с.
3.
ГОСТ Р 53193-2008. Напитки алкогольные и безалкогольные.
Определение кофеина, аскорбиновой кислоты и ее солей, консервантов и
подсластителей методом капиллярного электрофореза. – М.: Стандартинформ, 2010. –
11 с.
4.
Калякин, С.Н. Гидродинамическое подавление электроосмотического
потока в капиллярном электрофорезе с косвенным спектрофотометрическим
детектированием // Журн. аналит. Химии /С.Н. Калякин, В.В. Сурсякова, Г.В.
Бурмакина, А.И. Рубайло, 2009. Т. 64. № 4. - С. 415-420.
5.
Сурсякова, В.В Системные пики и оптимизация условий разделения
анионов методом капиллярного электрофореза с необращенным электроосмотическим
потоком // Журн. аналит. химии. / В.В. Сурсякова, С.Н. Калякин, Г.В. Бурмакина, А.И.
Рубайло, 2012. Т. 67. № 9. - С. 871-877.