Определение галловой кислоты в винах с использованием сенсибилизированной люминесценции тербия

E.О. Ливенцова, аспирант,
С.В. Бельтюкова, д-р хим. наук, профессор,
Одесская национальная академия пищевых технологий, 65039, Одесса, Канатная, 112
О.И. Теслюк, канд. хим. наук, доцент
Физико-химический институт им. А.В.Богатского НАН Украины, 65080, Одесса, Люстдорфская дорога, 86

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГАЛЛОВОЙ КИСЛОТЫ В ВИНАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СЕНСИБИЛИЗИРОВАННОЙ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ ТЕРБИЯ (III)

Показана возможность определения галловой кислоты (ГК) в винах без предварительного выделения последней. Разработана простая и надежная методика количественного определения ГК в винах методом тонкослойной хроматографии. В качестве проявляющего раствора предложено использовать хлорид тербия (III) в присутствии триоктилфосфиноксида (ТОФО), что обуславливает появление на хроматографической пластинке сенсибилизированную люминесценцию иона лантанида в присутствии ГК.

The possibility of the determination of gallic acid (GA) in vines without preliminary isolation of the acid was investigated. The simple and reliable method of the quantitative determination of GA in vines by the thin-layer chromatography method was developed. The terbium chloride (III) and trioctylphosphinoxide (TOPO) in presence was proposed as an enhanced solution that provokes lanthanide-sensitized luminescence at GA presence mi the chromatography plate.

Ключевые слова: люминесценция, лантаниды, тонкослойная хроматография, галловая кислота.

Фенолкарбоновые кислоты, к которым относятся оксибензойные и оксикоричные, играют важную роль в формировании органолептических свойств вина (букет и вкус), участвуют в биологических и окислительно-восстановительных процессах, протекающих при изготовлении и хранении виноградных вин [1]. Эти кислоты ценны своими антимутагенными свойствами, они укрепляют иммунитет, разжижают кровь, и могут быть полезны в профилактике рака, атеросклероза, диабета, инсульта и катаракты.
Фенольные соединения, включающие производные оксибензойной и оксикоричной кислот, вносят существенный вклад в показатели качества вин. Сиреневая и галловая кислоты являются одним из маркеров в определении подлинности марочных вин и коньяков, которые принято выдерживать в дубовых бочках. Галловая кислота характеризует качество коньяка, зависимость ее содержания от срока выдержки, позволяет использовать этот показатель как маркер возраста. Замену виноградного вина на плодово-ягодное можно определить по наличию или отсутствию в вине галловой кислоты.
В суммарном количестве идентифицированных фенолкарбоновых кислот в винах наибольшая доля приходится на галловую кислоту от 50 до 85% [2].
Для определения фенолкарбоновых кислот применяют методы высокоэффективной жидкостной хроматографии [3,4], электрофоретические и спектрофотометрические методы [5-7]. Последние, однако, не являются селективными. Все применяемые методы требуют дорогостоящего оборудования и не всегда доступны.

Целью работы являлась разработка простой и чувствительной методики количественного определения галловой кислоты (ГК) в винах методом тонкослойной хроматографии. В качестве проявляющего раствора предложено использовать хлорид тербия (III), что обуславливает появление на хроматографической пластинке сенсибилизированной люминесценции иона лантанида в присутствии ГК, вследствие внутримолекулярной передачи энергии возбуждения от последней к иону Тb(Ш). Интенсивность аналитического сигнала усиливается в присутствии донорно-активной добавки - триоктилфосфиноксида (ТОФО).
Раствор ГК (0,01 моль/л) готовили растворением точной навески препарата в этаноле. Хлорид тербия готовили растворением высокочистого оксида (99,99 %) в хлористоводородной кислоте (1:1) с последующим удалением её избытка упариванием.
Растворы поверхностно-активных веществ готовили путем растворения соответствующих навесок в воде. Использовали растворители (бензол, толуол, ацетон, ацетонитрил, метанол, этанол, этилацетат, хлороформ), уксусную и муравьиную кислоты марки х.ч. Раствор ТОФО готовили растворением точной навески вещества в этаноле.
Для хроматографирования использовали пластинки для тонкослойной хроматографии марки Silufol- UV 254, Sorbfil, СТХ-1А.
Сенсибилизированную люминесценцию Tb(III) в фазе сорбента регистрировали на спектрографе ИСП- 51 с фотоэлектрической приставкой ФЭП-1 в области 520-570 нм с максимумом при 545 нм. Люминесценцию возбуждали светом ртутно-кварцевой лампы СВД-120А, снабженной светофильтром УФС-2 (λ возб=365 нм), pH растворов измеряли с помощью иономера ЭВ-74.
Известно, что ГК и ее производные образуют с ионами лантанидов комплексные соединения с соотношением компонентов Ме:ГК=1:2, в которых проявляется интенсивная люминесценция иона Тb(III) [8,9]. Интенсивная люминесценция ионов Тb(III) с ГК наблюдается и в слое сорбента. Это свойство использовано нами для разработки методики люминесцентного определения галловой кислоты в винах.
С целью выбора оптимальных условий и режимов хроматографирования исследован ряд неподвижных фаз, различающихся по своим свойствам. Наилучшим оказалось применение хроматографических пластинок марки Sorbfil, на которых изображение пятен ГК было более четким и пригодным для количественного анализа.
Изучено насколько элюирующих систем кислого, нейтрального и щелочного характера (бензолуксусная кислота; бензол:ацетон:уксусная кислота; бензолуксусная кислота:вода; этилацетатуксусная кислота; бензол:диоксан:уксусная кислота; хлороформ:- метанол; ацетон:хлороформ; метанол:аммиак; этано- л:этилацетат:аммиак). Наиболее оптимальным оказались системы кислотного характера, в частности этилацетатуксусная кислота в соотношении 95:5 и бензол:метанол:уксусная кислота в соотношении 100:50:1. Подвижность (Rf) ГК в этих условиях составила 0,47 и 0,53 соответственно.
Изучено влияние объема пробы, наносимого на пластинку. На пластинку наносили 0,2-6 мкл пробы. Наилучший результат достигался при нанесении пробы объемом 1 мкл.
В качестве оптимального проявителя необходимо было выбрать реагент, избирательный и чувствительный по отношению к ГК. Для обнаружения ГК нами предложен хлорид тербия (III).
Интенсивность люминесценции Тb(III) на пятне хроматограммы зависит от концентрации иона лантанида в проявляющем растворе. Наибольшая интенсивность люминесценции наблюдается при использовании проявляющего раствора с концентрацией Тb(III) 1x10-3 моль/л.
Как показал эксперимент, наличие поверхностно-активных веществ (ПАВ) в проявляющем растворе не оказывает усиливающего влияния на 1люм сорбата Тb(III) в комплексе с ГК. Увеличение Iлюм сорбата Тb(III) в 5 раз наблюдается при ведении в проявляющий раствор донорно-активной добавки -  ТОФО. В данном случае возможно образование разнолигандного комплекса на сорбенте, в результате чего достигается увеличение интенсивности аналитического сигнала. Исследована зависимость Iлюм сорбата Тb(III) от количества ТОФО в проявляющем растворе. Максимальное значение Iлюм сорбата Тb(III) наблюдается при концентрации ТОФО в проявляющем растворе 1x10-3 моль/л.
Поскольку комплексное соединение Тb(III) с ГК образуется в слабокислой и нейтральной среде при значениях pH 6,5-7,2, в качестве буфера использовали 4%-ный раствор уротропина.
Определение ГК проводили в красных сухих винах.
Проявляющий раствор готовили путем смешивания 1 мл раствора хлорида тербия с концентрацией 0,01 моль/л, 0,1 мл 4%-ного раствора уротропина и 1 мл ТОФО с концентрацией 0,01 моль/л, разбавляли дистиллированной водой до объема 10 мл.
Методика выполнения анализа: 1 мкл анализируемого вина наносят микрошприцем на линию старта пластинки размером 25x80 мм (вино предварительно разбавили дистиллированной водой в соотношении 1:10). Параллельно на пластинку наносят стандартный раствор ГК. В качестве стандартного используют водно-этанольный (1:1) раствор ГК с концентрацией 5-10-4-1x10-3 моль/л (в зависимости от предполагаемого содержания ГК в образце). Пластинку помещают в хроматоргафическую камеру с подвижной фазой (смесь бензол:метанол:уксусная кислота в соотношении 100:50:1). Когда фронт растворителя достигает высоты 70 мм, пластинку извлекают из камеры и отмечают положение фронта растворителя. Полученную хроматограмму высушивают при температуре 40°С в течение 2 мин и равномерно обрабатывают проявляющим раствором, состав которого указан выше. Идентификацию ГК на пластинке проводят по появлению зеленой люминесценции Тb(III) под люминесцентной лампой с λвозб = 365 нм визуально сравнивая Iлюм пробы и стандарта.
Количественное определение ГК проводят по градуировочному графику, для построения которого поступают следующим образом. На пластинку наносят различные количества стандартного раствора ГК и далее проводят хроматографирование и проявление хроматоргаммы как описано выше. Затем из пластинки вырезают пятна с ГК, помещают в кювету для твердых образцов, интенсивность люминесценции измеряют при λизлуч = 545 нм. По полученным данным Iлюм Тb(III) - концентрация ГК строят градуировочный график, по которому определяют содержание ГК в анализируемой пробе. Количественное определение можно также проводить методом добавок.
Чувствительность определения ГК в винах составляет 0,002 мкг/мл. Точность и достоверность определения кислоты в винах проверена методом статистической обработки результатов анализа. Точность и достоверность определения ГК в винах проверена методом статистической обработки результатов анализа. При n=5, Р=0,95 величина относительного стандартного отклонения Sr составляет 0,03 - 0,06.
Правильность определения ГК в винах проверена методом «введено-найдено» (табл.).

Таблица
Результаты определения галловой кислоты в винах методом «введено-найдено» (мкг/мл) (п = 5, Р= 0,95)

Полученные данные представляют как практический, так и теоретический интерес, так как задача определения ароматических кислот является в отрасли виноделия важной и малоизученной.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кишковский З.Н., Скурихин Н.М. Химия вина. —  М.: Пищев. пром., 1976. — 311с.
2. Пложишникова М.А., Перелыгин О.Н., Семикин В.В. Применение хроматографических методов для оценки качества и идентификации виноградных вин // Пищев. пром. — 2006. - № 1. -С.9-13.
3. Селиверстова И.В., Иванов А.А., Иванова Л.А. Определение органических кислот в вине методом жидкостной ионоэксклюзионной хроматографии // Виноделие и виноградарство. — 2001. — №4. — С.9—И.
4. Бодорев М.М., Субботин Б.С. Хроматографический анализ ароматических кислот и альдегидов в винах // Виноделие и виноградарство. - 2001. - № 1. - С.19-21.
5. Определение фенольных альдегидов в коньяках и винах методом капиллярного электрофореза: новые маркеры качества коньяка / Паносян А.Г., Мамиконян Г., Торосян М., Абрамян А., Оганесян А., Габриелян Э.С., Григорянц А., Мхитарян С., Лапин Б.В. // Журнал аналит. химии. — 2002. - 57, №4. - С.422-428.
6. Подтверждение подлинности виноградных вин на основе исследования цветовых характеристик / Перелыгин О.Н., Положишникова М.А., Лычников Д.С., Ковров Г.В. // Хранение и переработка сельхозсырья. — 2004. — №2. — С.39-42.
7. Применение хроматографии и спектрометрии для идентификации подлинности спиртных напитков / Савчук С.А., Власов В.И., Апполонова С.А., Арбузов В.Н., Веденин А.Н., Мезинов А.Б., Григорьян Б.Р. // Журнал аналит. химии. — 2001. - 56, №3. - С.246-264.
8. Полуэктов Н.С., Церкасевич К.В. Комплексы редкоземельных элементов с галловой кислотой // Журнал аналит. химии. — 1964. — 9, № 10. — С.1606-1612.
9. Jimesrez-Prieto R., Silva М., Peres-Bendito D. Simultaneous determination of gallic acid and resorcinol based on an oscillating chemical reaction by the analyte pulse perturbation technique // Anal. Chim. Acta. - 1996. - V. 334. -№ 3. - P.323-330.