Способ определения диоксиацетона и глицерина при их совместном присутствии в смеси

Способ определения диоксиацетона и глицерина при их совместном присутствии в смеси

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О Л И С А Н И Е < 900175

ИЗОБРЕТЕН-ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Со1оз,Советскнк

Соцнвлнстнческнк

Респубанк (6l ) Дойолннтельное к авт. свив-ву (22)заявлено об.ог.8о (21) 288г788/23-о4 с прнсоеанненневизаявкн М (23) Прнорнтет (5! )М. Кл.

G 01 и 21/78

Foof43Pcl36NhBI к61вйтет

СССР ао делам взабретекяк в вткрытвк

Опублнковано 23.01.82. Бюллетень Рй 3

Дата опублнковання олнсання 23.0 l. 82 (53) УД1 543.42, .063(088.8) (22) Авторы изобретения

В.АЯарклиня и А.Я.Веверис (7I) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИОКСИАЦЕТОНА И ГЛИЦЕРИНА

ПРИ ИХ СОВМЕСТНОМ ПРИСУТСТВИИ В СМЕСИ

Изобретение относится к аналитической химии и касается способа раздельного количественного определения диоксиацетона и глицерина в их смесях в культуральных жидкостях. Смесь диоксиацетона и глицерина образуется при получении диоксиацетона микробиологическим путем.

Диоксиацетон является важным продуктом для косметической промышлен1О ности, например, в качестве основного компонента диоксиацетон входит в состав кремов для получения искусственного загара.

Известен способ, предназначенный для определения редуцирующих триоз, в том числе диоксиацетона, а также гликолевого альдегида и аскорбиновой кислоты с помощью хлористого трифенилтетразолия и фотометрированием продукта взаимодействия. Глицерин определяют хроматографированием культуральной жидкости на анионите последующим использованием цветореагента и фотометрирояанием (13 .

Однако определению диоксиацетона мешают редуцирующие вещества, в том числе редуцирующие сахара, аскорбиновая кислота и др. Определение глицерина является трудоемким процессом, Известен также анзиматический способ определения глицерина, диоксиацетона и гпицеральдегида в смесях, заключающийся в обработке анализируемого раствора ферментами и фотометрированием продуктов реак ции (2J.

Недостатком способа является то, что ферментные реактивы дорогостояци и дефицитны.

Известен способ раздельного ане« лиза смеси глицерина с диоксиацетоном путем комбинированного воздействия гипобромита и периодата калия.

Согласно этому способу к одной час- ти анализируемой пробы добавляют

3 90017 раствор бромида калия, 5 .мл 0,1 н.

H S0< и 15 мл 0,1 н. раствора бромата калия, через 10 мин добавляют.

7 мл 1 н. раствора гидроокиси натрия и оставляют на 15 .мин. После этого добавляют 10 мл К) и 25 мл

1 н. H SO . Полученный раствор титруют 0,1 н. раствором тиосульфата натрия и расчитывают содержание глицерина в смеси. о Для определения диоксиацетона берут другую часть анализируемой пробы, добавляют к ней 15 мл 0,05 н. раствора периодата калия и выдерживают 24 ч. После этого к раствору добавляют 25-30 мл 403 серной кислоты, 2-3 капли хлорида рутения и 5-6 капель ферринового индикатора.

Избыток периодата титруют 0,05 н. раствором соли мышьяковистой кисло- рв ты и расчитывают общее содержание глицерина и диоксиацетона. Содержание последнего расчитывают по разности двух титровани" $33 .

Недостатками известного метода 2s являются сравнительно низкая чувст вительность, что не позволяет применять способ для анализа культуральных жидкостей с небольшим содержанием глицерина и диоксиацетона (0,40 мг/мл зв

0,14 мг/мл) и недостаточная очность при анализе диоксиацетона - целевого продукта ферментации, что связано с косвенным определением, Цель изобретения — повышение чувсТ"„ вительности и точности определения.

Поставленная цель достигается согласно способу определения диоксиацетона и глицерина при их совместном

40 присутствии в смеси, заключающимся в том, что одну часть анализируемой пробы обрабатывают раствором дифениламина в смеси уксусной и серной кислот, взятых в объемном соотношении

1:0,11-0,15, с последующим фотомет45 рированием, другую часть анализируемой пробы обрабатывают периодатом калия, последовательно добавляют смесь буферного раствора монохлоруксусной кислоты и 1-2 И раствора молибдата натрия с рН 2,9-3 и 0,5-0,7 И раствора иодистого калия с последую щим фотометрированием.

4увствительность определения ди оксиацетона увеличивается за счет того, что проводится прямое определение и взамен малочувствительному < реагенту - гипобромиту натрия5 4 ,используется цветореагент - дифениламин, который в смеси кислот

СН СООН"Н ЯОцв соотношении 1:0,110,15 образует интенсивно окрашенный продукт с максимумом поглощения при 660 нм. Глицерин в среде смеси кислот с дифениламином не взаимодействует и определению диоксиацетона не мешает.

Повышение чувствительности определения глицерина достигается тем, что добавлением 1-2 И молибдата натрия при рН 2,9-3 и иодида калия, после окисления периодатом образуется иод, шесть молекул которого пропорциональны одной молекуле глицерина.

Таким образом, в 6 раз уменьшается определяемый минимум глицерина, Добавлением 1-2 M молибдата при

",рН 2,9-3,0 необходимо для связывания избытка )0 в комплекс. При больших или меньших указанных рН пределах комплекс разлагается и мешает определению. Меньшее количество молибдата недостаточно для связывания

) 0 в комплекс, а при более высоких — образуются нежелательные побочные продукты. Иодид калия при рН 2,9-3,0 взаимодействует с продуктом который образуется в результате окисления периодатом глицерина и диоксиацетона. Соответственно одному иону )0> выделяется 3 молекулы глицерина. Так как, из 1 молекулы глицерина образуется 2 иона ) 0> то одна молекула глицерина в конечном итоге соответствует 6"ти молекулам

Точность определения диоксиацетона достигается тем, что вместо косвенного анализа осуществляется прямое определение и при этом его точность мало влияет на погрешность определения глицерина.

Точность определения глицерина, несмотря на его косвенное определение, сохраняется, так как окисление пвриодатом осуществляют в

5"20 кратно разбавленном растворе по сравнению с тем, в котором определяется диоксиацетон, Вследствие этого в 2-10 раз снижается влияние погрешности определения диоксиацетона на определение глицерина.

Способ осуществляется следующим образом.

Разбавляют анализируемый раствор смеси диоксиацетона и глицерина до концентрации диоксиацетона

5 9001

0,1-0,5 мг/мл (раствор А). Разбавляют раствор А 5 - 20 кратно (раствор Б). В растворе А определяют диоксиацетон. К раствору А прибавляЮт дифениламиновый реактив, выдер" 5 живают 40 мин в кипящей водяной бане, после чего фотометриру1от при

660 нм a îäíoñàíòèìeòðoâûõ кварце" вых кюветах. Содержание диоксиацето" на находят по калибровочному графику, построенному по стандартным растворам диоксиацетона с концентрациями

0,05-0,50 мг/мл. Чувствительность анализа 0 05 мг, относительная ошибка +2,23.

И В растворе Б определяют общее содержание диоксиацетона и глицерина следующим образом. К раствору Б прибавляют раствор периодата, выдерживают для окисления 2 ч. После 20 этого прибавляют смесь растворов с рН 2,9-3, состоящую из 1-2 М буферно ного раствора монохлоруксусной кислоты с рН 2,9-3, 1-2 М раствора молибдата натрия в соотношении 1:0,25 25 и 0,5-0,7 И калия иодистого. Раствор фотометрируют при 352 нм. По калибровочному графику, построенному постандартным растворам К30 с концентрациями 0,05-0,50 мг/50 мл, нахо- зо дят количество KJ05,ñîoòâåòñòâóþùåå общему содержанию диоксиацетона и глицерина в смеси.

Согласно известному содержанию диоксиацетона, определенному.дифениламиновым методем, расчитывают соответствующее количество КЗО и по разнице с общим К 3 О находят соответствующее содержание глицерина в анализе.

Чувствительность анализа 0,01 мг, относительная ошибка -3,53.

Для анализа (в примерах 1-2) используют раствор смеси диоксиацетона и глицерина, содержащей диоксиацетона - 30,0 мг/мл, глицерина25,5 мг/мл. В примерах 3-5 используют культуральные жидкости.

75 6

Готовят дифениламиновый реактив следующим образом.

В смеси кислот, состоящей из

54 мл ледяной уксусной кислоты и

6 мл концентрированной серной кислоTbl растворяют 0,6 г дифениламина.

В химических пробирках к 0,5 мл анализируемого раствора А прибавляют 4 мл дифениламинового реактива, выдерживают в кипящей водяной бане, охлаждают до комнатной температуры и измеряют оптическую плотность при 600 нм относительно холостого опыта, содержащего вместо анализа 0,5 мл дистиллированной воды D =0,220, Соответственно по калибровочному графику находят концентрацию диоксиацетона, С = 0,153 мг/мл. В анализируемом растворе концентрация диоксиацетона

30,60 мг/мл, в раствоО 153 ° 100

100 ре Б концентрация диоксиацетона

О 1 3-10

- - ---- 0,0153 мг/мл.

Относительная ошибка анализа

+ 2,04, чувствительность 0,05 мг/мл.

В растворе 6 определяют общее содержание диоксиацетона и глицерина, для чего в мерные колбы на 50 мл вносят 2 мл раствора Б, добавляют

2 мл 0,025 М раствора КЗОТ, доводят обьем до 20 мл дистиллированной водой и выдерживают 2 часа при комнатной температуре, После этого добавляют

10 мл смеси 1 И буферного раствора монохлоруксусной кислоты с рН 2,9 и 1И раствора молибдата натрия, доведенной до рИ 2,9 и приготовленной в соотношении 1:0,625. После перемешивания в колбы вносят по 10 мл

0,5 M раствора калия иодистого, доводят дистиллированной водой .до метки мерных колб и измеряют оптическую плотность в односантиметровых кварцевых кюветах при 352 нм относительно холостого опыта Q=

= 0,375.

55

Пример 1. Соотношение уксусной и серной кислоты 1:0„11, концентрация раствора молибдата натрия 1 И, рН 2,9, концентрация раствора калия иодистого 0,5 М, 0,5 мл анализируемого раствора разбавляют до обьема 100 мл (200 кратно)(раствор А), 10 мл раствора А разбавляют до 100 мл (10 кратно) (раствор Б), По калибровочному графику, построенному аналогично (с учетом вре мени окисления 15 мин), по стандарт ным растворам К 3 О> с концентрациями

0,05/0,50 мг/50 мл, находят соответствующую концентрацию С = 0,194мг, 50 мл. Расчитывают концентрацию

К30> мг/50 мл, соответствующую содержанию диоксиацетона 0,0153 мг/мл в

900!75

7, 2 мл раствора Б; 2,37Ь 0,0153 2 0,0727 мг/мл, где 2,376 - количество КУОд соответствующее 1 мг диокси" ацетона, мг.

По разнице с общей концентрацией

KJ0> находят количество К30,соответ"

3 ствующее содержанию глицерйна в 2 мл раствора Б: 0,1940 - 0,0727 = 0,121мгу

50 мл.

Содержание глицерина в растворе Б 0,2Л О 121

-« "- --- 0 0 130 мг/мл

У У где 0,215 -; соответсвующее 1 мг K30> .

".одержание глицерина в анализи15 руемом растворе Оь01 0 100 ° 100

0,5 -10

26,0 мг/мл.

Относительная ошибка анализа

1,963, чувствительность 0,01 мг/мл. щ

Пример 2. Соотношение уксус" ной и серной кислоты 1:0,13, концентрация раствора молибдата натрия 1,5И, рН 3,0, концентрация раствора калия иодистого 0,6 И. и

Дифениламиновый реактив: в смеси кислот, состоящей из 54 мл ледяной . уксусной кислоты и 7, 1 мл серной кислоты, растворяют 0,6 г дифениламина. ЗО

Ход работы и расчетов аналогичен примеру 1.

В растворе А определяют диоксиацетон. Найдено: 0 = 0,223 C(=0,153ìã/мл,L

Концентрация диоксиацетона в анализируемом растворе Ы

0 1Д ° 100

0 5

= 30,60 мг/мл.

Относительная ошибка анализа

4О 2,03, чувствительность 0,05 мг/мл.

В растворе Б определяют общее содержание диоксиацетона и глицерина. (Ход анализа аналогичен примеру 1). При этом используют 1,5 И 45 молибдат натрия рН 3,0 концентрация калия иодистого 0,6 М.

Найдено 0 = 0,370, С = г0,189 мг K30 /50 мл.

Диоксиацетону соответствуют

2,376.0,0153 2 = 0,0727 мг K30 /50 мл

Глицерину соответствуют 0,1890-0,0727 = 0,1163 мг КЗО /50 мл °

Содержание глицерина в раствоРе Б 3= 0,0 125 мг/мл, а

О 21г 0 116

2 в анализируемом растворе

О 0125 10 О 100

- --=--------- 25,03 мг/мл.

А,5 10

Относительная ошибка анализа

g 1,843, чувствительность 0,0! мг/wi, Пример 3. Соотношение уксусной кислоты и серной 1 : 0,15, концентрация раствора молибдата натрия 2,0 И, РИ 3,1 концентрация раствора калия иодистого 0,7 И.

Дифениламиновый реактив: в снеси кислот, состоящей из 54 мл ледяной уксусной кислоты и 8,2 мл концентрированной серной кислоты, растворяет 0,6 r дифениламина.

Ход работы с расчетом аналогичен примеру 1.

В растворе А определяют диокси ацетон. Найдено: D 0,219, С„= 0,152 мг/мл.

В анализируемом растворе концентрация диоксиацетона ы О 1 2 100

0 5

30,40 мг/мл, а в растворе Б

0,52 "10

= 0,0152 мг/мл.

Относительная ошибка анализа

+ 1,333, чувствительность 0,05 мг/мл. растворе Б определяют общее содержание глицерина и диоксиацетона. Найдено: 0 = 0,367, С =

0,188 мг K30 /50 мл.

Диоксиацетойу соответствуют

2,367 ° 0,152 2 = 0,072? мг K30g/50 мл.

Глицерину соответствуют 0,1880-0,07?2 = 0,1158 мг K303/50 мл.

Содержание глицерина в растворе Б

0 215 ° 0 1158

- -- --4---- О 0124 мг/мл а в ана2

У 1 лизируемон растворе О 0124 ° 100 ° 100

0,5 10 = 24,90 мг/мл.

Относительная ошибка анализа

+ 2,353, чувствительность 0,01 мlмл .

Пример 4. Определение содержания диоксиацетона и глицерина в культуральной жидкости в начальной стадии ферментации.

Соотношение уксусной и серной кислоты 1:0,15, концентрация раствора молибдета натрия 1 М, РН 3,0, концентрация калия иодистого 0,7 И, 1 мл исследуемой жидкости разбавляют до объема !00 йл (раствор А), 5 мл раствора А .разбавляют до

100 мл (раствор Б).

Ход работы и расчетов аналогичен примеру 1.

0175 10

5 мл раствора А разбавляют до объема 25 мл (оаствор Б).

В растворе А определяют диоксиацетон. Найдено 0 0,362, С

s = 0,256 иг/мл.

В анализируеиом растворе концентрация диоксиацетона 0 256 ° 200

0,5

0 = 102,4 иг/мл, в растворе Б О 256 5

0,051 мг/мл.

Стандартное отклонение определения диоксиацетона 2,23, чувствительность

1> 0,05 мгlиг.

В растворе Б определяют общее содержание глицерина и диоксиацетона ° В мерные колбы на 50 мл вносят

1 мл раствора Б, добавляют выше указанные растворы-реактивы. Найдено

0 = 0,425, С = 0,023 иг K30>/50 мл.

Дйоксиацетону соответствует 0,2376 х х 0,051 1 = 0,121 иг K30>/50 мл, глицерину соответствует 0,223-0,121

= 0,100 мг КЗОТ/50 мл.

Содержание глицерина в растворе Б

0,215 ° 0,100 0,0215 мг/мл, в иссле- дуемой культуральной жидкости

О 0215 200 2 5

- -----.----- - = 43 мгlмл.

0,5 5

Стандартное отклонение определения глицерина «+ 3,53, чувствительность 0,01 мг/мл. данные сравнения предлагаемого способа с известныи приведены в таб-, 40 лице

Чувст ви тель нос т ь, м г/ил

Точность, «+3

Способ, диоксиацетона глицерина

3,7

2,2

0,01

0,05

Предлагаемый

Известный

0,14

4,5

2,7 до 40

0,40

8 предлагаемом способе относительная ошибка определения Диоксиацетона не превышает 2,23 при раз« личных соотношениях глицерина и.9 90

В растворе А определяют диакси ацетон. Найдено 0 0,110, С 0,076 мг/мл.

8 растворе анализируемой жидкости концентрация диоксиацетона

0.0 6 100

-*- "1--- = 7,6 мг/мл, растворе Б

- 1Я-- = .0,0038 мгlмл.

О носительное стандартное отклонение определения диоксиацетона

+ 2,2ь, чувствительность 0,05 мг/мл.

В растворе Б определяют общее содержание глицерина и диоксиацетона. 8 мерные колбы на 50 ил вносят 1 мл раствора Б, добавляют реактивы, как указано выше. Найдено

D = 0,580, С = 0,321 кг КЗО /50 мл.

Диоксиацетону соответствуют

0,2376 0,0038 1 = 0,009 мг i<3+50 нл глицерину соответствуют 0,321

-0,009 = 0,312 мг КЗО>/50 мл.

Содержание глицерина в растворе Б 0,215 0,312 = 0,067 мг/мл, а в исследуеиой культуральной иидкдс!

1 1 5 — 134,0 иг/мл.

Стандартное отклонение опредепения глицерина 2,44, чувствительность 0,01 мг/ил.

Пример 5. Определение содер жания диоксиацетона и глицерина в культуральной жидкости в конечной стадии ферментации.

Соотношение уксусной кислоты и серной - 1:0,11, концентрация раствора молибдата натрия — 2 М, рН 2,9, концентрация калия иодистого 0,6 Й.

0,5 мл исследуемой жидкости разбавляют до объема 200 мл (раствор А).

Применение изобретения увеличивает чувствительность определения диоксиацетона в 3 раза, а чувствительность глицерина в 40 раз. диоксиацетона глицерина

Формула и зоб ре тения

Составитель Л.Русанова

Техред . А.Бабинец Корректор И.Коста

Редактор Н.Джуган

Заказ 12173/6 1 Тираж 882 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,- Иосква, N-35, Раушская наб., д. 4/5 «ч»

Филиал ППП "Патент,г,ужгород, ул. Проектная, 4 диоксиацетона в смеси и не зависит от точности определения глицерина.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет осуществить анализ целевого и исходного продукта, установить их количественное соотношение в про. цессе, например, Ферментации, и на их основе регулировать производственный процесс, пронозировать выход целевого продукта, т.е. позволяет io управлять процессом Ферментации.

Практическая значимость повышения чувствительности заключается в том, что способом можно контролировать все стадии производства диоксиацетона, включая культуральные жидкости, начиная с начальных стадий и до завершения процесса.

Повышение точности определения диоксиацетона позволяет более надежно предвидеть ожидаемый выход целевого продукта, улучшить качество диоксиацетона и усовершенствовать технологию производства в целом.

Способ определения диоксиа,етона и глицерина при их совместном при р сутствии в смеси, включающий раздельную обработку анализируемой пробы и использование периодата калия, ?5 12 отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности ойределения, одну часть анализируемой пробы обрабатывают раствором дифениламина в смеси уксусной и серной кислот, взятых в объемном соотношении 1:0,11-0,15 с последующим фотометрированием, другую часть анализируемой пробы обрабатывают периодатом калия, последовательно добавляют смесь буферного раствора монохлоруксусной кислоты и 1-2 M раствора молибда" та натрия с pH = 2,9-3 и 0,5-0,7 И раствора иодистого калия с последующим Фотометрированием.

Источники информации, Ф принятые во внимание при экспертизе

1. Плакунова В. Г. Методики количественного определения триоз и глицерина в культурах микроорганизмов.

"Микробиология", т. 31, вып. 6, с. 1094- 10/8, 2. Г. К. Pinter. Enzymic Assay of.

Glycегоl, Dihydroxyacetone and

Glyceraldehyde. — "Archives of Biochemistry and Biophisyc", 19б7, 121, р. 404-414.

3. P.Ñ. Verma Estimation of glycегоl and dinydroxy wcetone (dimer)

in their mixtnres. - Vijnana Paishad anusandhan Patrika", 1971, 14, М 1, р. 13-15 (прототип).