分析方法在化学杂志》上

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分析方法在化学杂志》上/2021年/文章

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体积 2021年 |文章的ID 6665848 | https://doi.org/10.1155/2021/6665848

Preeyaporn Reanpang, Teerarat Pun-uam, Jaroon Jakmunee, Supada Khonyoung, 一个环保流Injection-Gas扩散系统使用洛神葵(木槿sabdariffal .)提取的天然试剂光度测定亚硫酸盐的葡萄酒”,分析方法在化学杂志》上, 卷。2021年, 文章的ID6665848, 8 页面, 2021年 https://doi.org/10.1155/2021/6665848

一个环保流Injection-Gas扩散系统使用洛神葵(木槿sabdariffal .)提取的天然试剂光度测定亚硫酸盐的葡萄酒

学术编辑器:法比奥·r·p·罗查
收到了 2020年12月26日
修改后的 2021年3月21日
接受 2021年5月10日
发表 2021年5月19日

文摘

在这项工作中,绿色和更简单的方法基于流的光度测定亚硫酸盐injection-gas扩散(FI-GD)系统使用自然试剂提取洛神葵(木槿sabdariffal .)提出。尽管使用反应不是选择性亚硫酸盐,灵敏度高,选择性可以提高耦合GD FI系统单位。包括监测方法减少试剂溶液的吸光度,可以用作受体的解决方案。当标准溶液或样品溶液注入是一种酸性捐赠者流,解放了二氧化硫通过透气型扩散膜的GD单位到受体的解决方案,使褪色的试剂。一个线性分析曲线在5 L - 100毫克−1得到的检测极限2 mg·L−1。相对标准偏差为0.9%,0.6%,0.6%的人获得了30的决心,70和100 mg·L−1所以32 -(n= 11)。开发方法应用于葡萄酒样品,结果同意同开膛手滴定方法。该方法提供了简单的优点,成本效益,环保等减少化学消费和减少废物产生。

1。介绍

亚硫酸盐是广泛应用于食品和饮料行业作为防腐剂能抑制微生物活动和控制酶反应在发酵和储存阶段。虽然经常使用亚硫酸盐作为食品添加剂,内容在容许极限可能导致负面影响消费者,如鼻塞、咳嗽、呼吸困难、哮喘、瘙痒等皮疹(1]。的控制和监管亚硫酸盐在食品和饮料的使用是非常重要的。美国食品和药物管理局(FDA)建议应该有警告标签在任何含超过10毫克·公斤的食物−1亚硫酸盐或任何饮料含有超过10 mg·L−1亚硫酸盐(2]。

有几种分析方法对亚硫酸盐的决心在食物和饮料,包括Monier-Williams方法(3开膛手),方法(碘量滴定的滴定法)4)、离子交换色谱法(5]。大多数的这些限制缓慢而艰苦的过程,消耗大量的化学物质和需要昂贵的设备。此前,电化学方法(6- - - - - -9)已报告亚硫酸盐决心减少化学试剂的用量,但它涉及各种各样的仪器和复杂的修改步骤如电极表面的清洁和固定电极表面上的各种物种(包括化学吸收作用、共价结合electropolymerization,和其他人)。仍然是一个有趣的技术,因此,紫外可见分光光度法进行测定常规应用程序由于广泛使用仪器和简单直接的过程。选择了显色试剂等亚硫酸盐光度法测定o-phthaldialdehyde [10],diaquacobyrinic heptamethyl酸酯(11),和副品红12]。然而,合成化学试剂的使用有很大的不利地位,因为试剂本身比分析物的毒性更强。一些技术中使用的大量的试剂也高,导致大量的危险废物的产生。因此,选择环境友好化学物质来源于植物提取物等自然资源吸引了更多的关注。这支持绿色分析化学概念,鼓励使用天然产品中的化学物质,而不是有毒合成化合物在化学分析和减少大量的浪费对环境释放。此外,自然试剂的使用有助于提高操作员的安全。最近,使用自然试剂结合流为基础的分析系统,提出了实现绿色分析方法,例如,使用试剂源自南瓜(13),Morinda citrifolia根(14],心材[15),菲兰林(16),孔雀花(17),和兰花的花18各种分析物的测定。亚硫酸盐的决心,原油提取甘薯根(番薯甘薯(l)Lam) (19),Tibouchina颗粒花(20.)是利用天然的试剂。

花青素的亚硫酸盐漂白反应已经众所周知了许多年。添加亚硫酸盐的c - 2或c - 4位置flavilic环和阻止电子离域的花青素分子导致褪色的解决方案成为无色21,22]。花青素可能存在于植物中,特别是鲜花和水果。洛神葵(木槿sabdariffal .)是一个很好的来源的花青素(23),经常被用作食物、草本饮料,热或冷的饮料,并在食品工业增味剂。在泰国,常用的即时洛神葵粉干茶或果汁,可以很容易地发现在当地市场。

流动注射分析可以提供快速、精度高、精度高、低数量的试剂和溶剂,亚硫酸盐和自动化方法测定(24- - - - - -27]。该方法的选择性增加了GD单元插入FI系统[10,28,29日]。样品溶液被吸进GD单位的捐赠渠道。亚硫酸盐通过膜分离样本矩阵合并成一个受体通道和符合后续监测前不断流动的试剂溶液由探测器放置在GD单位承兑人一边。GD合并与FI等样品的分析可以消除干扰的物质和胶体粒子。

在这项工作中,我们提出了环境友好的方法测定亚硫酸盐利用洛神葵提取物作为天然试剂在简单FI-GD测光系统。粗提物的讨论洛神葵粉用作试剂受体FI-GD系统的解决方案。二氧化硫是转换从酸性亚硫酸盐捐赠者流扩散通过聚四氟乙烯膜GD单位解散的受体。它与自然中包含的花青素试剂反应,导致漂白试剂的颜色,这是由一个自制的光度计监控。操作的条件开发的系统进行了优化。应用该方法测定亚硫酸盐的各种类型的葡萄酒样品。

2。实验

2.1。化学物质

使用的所有化学分析试剂级。去离子水(从水净化系统获得Elgstat选项3,Elga,英格兰)中使用。股票标准溶液(1000 mg·L−1)是由溶解0.1575 g的Na2所以3(西格玛奥德里奇,美国)1.0% (v / v)乙醇(RCI Labscan、泰国)和填充量高达100毫升乙醇溶液。每天工作标准解决方案由稀释股票的1.0% (v / v)乙醇。醋酸缓冲溶液pH值3(0.1摩尔L−1)是由混合982.3毫升0.1摩尔·L−1醋酸(默克公司、德国)和17.7毫升0.1摩尔·L−1CH3COONa∙3 h2O (BDH,英格兰)。开膛手的解决方案用于方法准备根据参考方法(30.]。

2.2。自然试剂的制备

洛神葵试剂是每日由提取1.4 g的讨论洛神葵粉(从Thiptipa有限公司购买、泰国)和100毫升的醋酸缓冲溶液pH值3.0。暂停然后在4000转离心10分钟获得一个明确的解决方案,通过绘画纸# 1滤纸过滤,然后成交了100毫升。确认不同批次的洛神葵的提取再现性试剂,获得溶液的吸光度测量之前使用。提取的解决方案的可接受的吸光度为1.525±0.025在510海里。的内容总花青素洛神葵解决方案由pH值微分法(31日)是15.2毫克每克洛神葵粉。

2.3。FI-GD测光系统

FI-GD光度分析仪(图1)由蠕动泵(Ismatec、瑞士)装有聚乙烯泵套管1.14毫米身份证。,聚四氟乙烯管0.7毫米证件(Ismatec、瑞士),六端口阀门(不过,日本),100年μL样品环,一个自制的GD单元,一个简单的自制发光diode-light-dependent电阻器(LED-LDR)光度计32]使用绿色LED(最大排放:520海里)作为光源,配有10 mm路径长度材料细胞(Hellma、德国),一个e-corder (eDAQ、澳大利亚)作为数据采集单元,和个人电脑。

GD单元由两个丙烯酸块(长160毫米,宽50 mm, 15毫米厚),雕刻有限公司2激光切割机(数控兄弟,中国)供体和受体通道(每个长300毫米,宽1.5毫米,0.5毫米深),如图S1(补充信息)。聚四氟乙烯(PTFE)膜(水管工磁带)被夹在两个街区形成渠道施主和受主两侧流动的解决方案。商业聚四氟乙烯水管工磁带(身份证。0.7毫米)(泰国管JORE-TEX、泰国)可以在一个本地市场采用气体扩散膜。这个膜,便宜、耐用,可用于超过200注射没有明显变化。

2.4。FI-GD过程

标准/样品溶液是手动注入0.3摩尔·L−1HCl捐赠者混合流,流过线圈(C1) GD单位,任何亚硫酸盐礼物是转化为二氧化硫和扩散通过聚四氟乙烯膜受体的洛神葵试剂。二氧化硫的颜色强度降低试剂,由测量监控衰落主要材料颜色的细胞。探测器的输出信号被记录作为一个峰值在个人电脑。峰高与亚硫酸盐在注射溶液的浓度。分析曲线由策划峰高与亚硫酸盐浓度。

2.5。开膛手亚硫酸盐的测定方法

准确的样本体积10.00 mL被转移到一个锥形烧瓶。5.00毫升的1% w / v的整除淀粉指示器和一撮碳酸氢钠补充道。之后,5.00毫升的33% (v / v)硫酸是补充道,和解决办法是立即滴定0.25更易·L−1碘溶液蓝色端点(颜色稳定20秒)(30.]。

2.6。样品制备

白色,红色,起泡葡萄酒从当地市场购买在曼谷,泰国。样本倒进烧杯和脱气前20 - 30分钟开膛手的分析方法和提出的系统。

3所示。结果与讨论

3.1。反应的初步研究

花青素进行结构转换与pH值的变化,对它的颜色有巨大的影响。花青素的亚硫酸盐漂白反应是调查在不同pH值(1.0到14.0),调整由氢氧化钠或盐酸的解决方案。解决方案包含100毫克·L−1亚硫酸盐和1.0% (w / v)的洛神葵提取物在不同pH值媒体进行扫描吸收光谱,利用记者试剂空白pH值在每个引用。吸光度的差异(510.0海里)的洛神葵提取没有和添加标准的解决方案是如图2。发现pH值3.0给最高的吸光度差,相比其他pH值。在pH值为3.0或更低,flavylium阳离子(pKa 1 - 3)是主要的,它有一个橙色,红色的颜色。在pH值增加,flavylium阳离子变化迅速形成无色甲醇假碱之后,形成醌型的monoanions(紫色)。醌型的的pKa monoanions是7.5 - -8.021),导致吸光度略有增加,pH值在9.0附近。八个共轭双键的发色团携带正电荷在杂环氧环负责生产的红色花青素在酸性条件下pH值3。添加亚硫酸盐在c - 2或c - 4 flavilic环导致中断的位置结合花青素分子导致漂白的颜色(22]。因此,溶液的pH值是固定在3.0进一步的实验通过使用醋酸缓冲溶液。

3.2。优化FI-GD测光系统

的优化FI-GD分析仪是由使用下列条件:0.3摩尔·L−1盐酸作为供体载体流解决方案,30厘米混合线圈长度之间的混合样本/标准和盐酸溶液,和100厘米混合线圈长度之间的混合扩散2和洛神葵提取试剂。洛神葵提取物浓度的影响,类型的聚四氟乙烯水管工胶带,流量的影响受体和供体来源,和样品体积的影响。

各种洛神葵提取物浓度进行了研究范围内的0.6 - -2.6% (w / v)。亚硫酸盐浓度范围的标准解决方案5 - 100 mg·L−1注入系统构建一个分析每个试剂浓度曲线。分析曲线是由策划峰高(区别信号没有和被分析物的存在)获得与亚硫酸盐浓度。发现敏感性(图的斜率)减少试剂浓度的增加(图3)。在高试剂浓度(1.6 - -2.6% (w / v)),因为获得的低灵敏度高试剂提取的颜色强度。标准溶液时插入,所以生成的2扩散通过膜的颜色强度洛神葵extract-sulfite混合物是下降了,但是有一个小改变颜色的强度从基线水平。相比之下,试剂浓度较低(0.6 - -1.2% (w / v))提供更高的灵敏度,但线性下降(表S1),因为花青素的试剂数量并不足以与高浓度的亚硫酸盐反应。因此,1.4% (w / v)的试剂被选为一个合适的条件,因为这个浓度过量的花青素提供的试剂,灵敏度高,线性好。

六个商业聚四氟乙烯水管工磁带(由M1 M6,图4)作为膜分离的2气体从捐赠者流到受体流。疏水膜应该只允许有效气体物种通过它,如此之高的选择性和灵敏度。实验进行了两种情况下,使用0.3摩尔·L−1盐酸和水作为供体的解决方案;100 mg·L−1亚硫酸盐标准溶液注入捐赠者流,FI-peak造成褪色的试剂受体流被记录。100毫克的峰值高度·L−1亚硫酸盐使用盐酸标准溶液和去离子水作为供体流比较如图4。可以看出膜M1(水管工磁带从泰国管JORE-TEX公司)提供的最高峰值高度差。亚硫酸盐离子的膜M3给了一个戏剧性的泄漏从捐赠者流到受体流。一个合适的膜必须只允许渗透气体2,而离子32−不应该运输形式。因此,M1膜被选为进一步实验。

受体流速的影响,研究了在0.5 - -2.0毫升·分钟−1通过固定捐赠流的流量为2.0毫升·分钟−1。表中给出的结果是S2。敏感性降低和增加流量的受体。然而,减少流量导致样品的大色散区,给较低的线性和更少的样品处理量。因此,受体流量为1.0毫升·分钟−1被选中是因为这种情况提供了高灵敏度,线性度好,样品和高吞吐量。

捐赠的影响流也检查的范围0.5 - -2.0毫升·分钟−1,这是受体相关流量。从表S3,发现捐献者流量为1.0毫升·分钟−1被选中。采用相同流速的供体和受体流,没有膜两侧压差的气体扩散单元。这等于压力导致膜损伤的预防。

样品体积进行优化在50 - 300的范围μL,如图S2。结果表明,敏感性增加,当大量的样本注入系统。然而,增加注入样品体积导致可怜的精度和频带展宽和采样频率导致损失。因此,100年样本体积μ我被选中。

3.3。分析特点

使用最优条件,洛神葵提取物1.4% (w / v)醋酸缓冲pH值3作为受体流和0.3摩尔·L−1盐酸作为供体载体流解决方案,每个流的流速为1.0毫升·分钟−1混合线圈1和混合线圈的长度2 30到100厘米,分别和一个示例成交量为100μL,分析系统的特点进行调查。分析曲线的线性范围5 - 100 mg·L−1(yx = 0.0074−0.0068,R2= 0.9993,n= 6)。2 mg·L的检测极限−1是通过注射亚硫酸盐标准的最低浓度,可以观察到信号不同的基线。精密注射方法评估的标准解决方案:30,70和100 mg·L−111复制,给相对标准偏差百分比(%相对标准偏差)的峰高0.9,0.6,和0.6,分别。此外,该系统的稳定性和膜的一生被不断注入一系列亚硫酸盐检测标准10小时(210注射)。分析曲线构造,斜坡10分析曲线的变化计算%相对标准偏差,这是发现是2.1,表明该系统是高度稳定。采样频率是21 h−1,消耗0.3摩尔·L−1盐酸和提取试剂测定约2.9毫升。表1比较分析该方法的特点与先前的程序使用各种自然试剂光度亚硫酸盐的决定。


粗提物 试剂 方法 线性范围(mg L−1) LOD(毫克升−1) 样品处理量(h−1) 样品 Ref。

甘薯根(番薯甘薯(l)Lam)。 多酚氧化酶 FI -48 - 3.2 0.18 26 白酒、白醋、果汁 (19]
Tibouchina颗粒 花青素 批处理 2 - 10 - - - - - - - - - - - - 白葡萄酒 (20.]
洛神葵(木槿sabdariffal .) 花青素 FI-GD 5 - 100 2 21 起泡葡萄酒,白葡萄酒,红酒 这项工作

不同的影响分析信号的干扰化合物10、50、100 mg·L−1标准溶液。干扰化合物的公差极限评估是基于经济复苏的百分比在95 - 105%的范围。所有的干扰化合物并不影响复苏比例乙醇和抗坏血酸(表除外2)。乙醇分子能够通过膜(32和影响花青素的退化33]。乙醇浓度为30% v / v或更高影响经济复苏。事实上,在葡萄酒中乙醇的比例是7 - 24% (10),所以乙醇不干涉在葡萄酒中亚硫酸盐的测定方法。此外,抗坏血酸的干扰效果指出浓度500 mg·L−1或更高版本。抗坏血酸是一种还原剂亚硫酸电子供体减少硫化氢(34]。然而,最大的抗坏血酸水平葡萄酒150 mg·L−1(35]。因此,抗坏血酸没有造成任何干扰效果。


潜在的干扰 测试浓度 结果

乙醇 5、10、15、20、30 50% 影响在30%
抗坏血酸 10、50、100、500、1000 mg·L−1 影响在500 mg·L−1
葡萄糖 10、50、100、500、1000 mg·L−1 在1000 mg·L不干涉吗−1
果糖 10、50、100、500、1000 mg·L−1
蔗糖 10、50、100、500、1000 mg·L−1
酒石酸 10、50、100、500、1000 mg·L−1
柠檬酸 10、50、100、500、1000 mg·L−1
醋酸 10、50、100、500、1000 mg·L−1
乳酸 10、50、100、500、1000 mg·L−1
丹宁酸 10、50、100、500、1000 mg·L−1

3.4。应用程序真正的样品

自由亚硫酸盐的测定进行了各种葡萄酒样品。酒节中描述样本准备2。6与去离子水稀释(如果有必要)和注入系统发达。亚硫酸盐的FIAgrams标准解决方案和葡萄酒样品如图5。相同的样品被开膛手滴定法进行比较分析,结果表3。结果表明,该方法的结果同意开膛手的方法。这两种方法的结果进行了比较t以及在95%置信水平,表明这两种方法之间无显著差异(t计算= 1.91,t至关重要的= 2.23)。恢复测试是执行评估样本矩阵的影响。恢复值95至105%闪闪发光的白葡萄酒和红酒53 - 77%。复苏较低比例的红酒可能是由于反应中包含的花青素的红酒与亚硫酸盐在浓度高于最初的酒。飙升的亚硫酸盐可能影响花青素和亚硫酸盐最初之间的平衡的葡萄酒。从结果表3开膛手的RSD为滴定方法被发现小于±5%,显示精度高的仔细进行滴定。然而,没有样品制备的样品的直接滴定法可以导致糟糕的准确性是否有一些干扰,可以反应滴定剂的样品。此外,该方法还可以申请总亚硫酸盐与一些修改。样品必须用氢氧化钠处理释放的绑定亚硫酸盐葡萄酒矩阵。


样本数量 样本类型 亚硫酸盐浓度(毫克L−1)∗
开膛手方法 该方法

1 起泡葡萄酒1 24.1±0.2 23.9±0.4
2 起泡葡萄酒2 20.3±1.9 19.9±0.2
3 白葡萄酒1 12.9±0.9 12.6±0.7
4 白葡萄酒2 20.6±0.2 20.4±0.5
5 白葡萄酒3 34.7±0.7 34.9±0.3
6 白葡萄酒4 21.5±0.9 22.1±0.2
7 白葡萄酒5 35.5±0.9 34.5±0.3
8 白葡萄酒6 31.7±0.8 30.5±0.1
9 白葡萄酒7 27.3±1.3 23.1±0.3
10 红酒1 3.5±0.2 2.28±0.2
11 红酒2 8.3±0.1 7.72±0.8
12 红酒3 10.6±0.8 10.9±0.2

∗意味着一式三份的结果。

4所示。结论

简单流injection-gas扩散测光系统使用洛神葵提取物,天然的试剂,测定亚硫酸盐。开发方法是一种环境友好和绿色的分析方法,并提供了高选择性使用商业聚四氟乙烯水管工磁带在GD透气型膜单元。此外,低成本使光度计提供了良好的灵敏度和高定量的样品处理量亚硫酸盐在实际样品。开膛手从该方法获得的结果,通过配对方法相比有很好的一致性t以及在95%置信水平。该方法已成功应用于确定亚硫酸盐葡萄酒样品,用简单的优点,成本低,环境友好,因此减少化学物质和有毒废物的一代。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

作者欣然承认美国化学、科技学院、法政大学。部分支持从清迈大学也承认。作者要感谢博士Duangduan Chaiyaveij(法政大学)对她有用的评论。

补充材料

图S1:自制气体扩散单元的示意图亚硫酸盐的测定。插图的曲折的通道丙烯酸块。一个自制的气体扩散单元的照片亚硫酸盐的测定。图S2:样本体积在响应灵敏度的影响。表S1:洛神葵提取物浓度的响应灵敏度的影响。表S2:影响受体流量的响应灵敏度。表S3:影响捐赠者流量的响应灵敏度。(补充材料)

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