ИЗУЧЕНИЕ УСЛОВИЙ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЖИРНОКИСЛОТНОГО СОСТАВА РАСТИТЕЛЬНОГО МАСЛА МЕТОДОМ ГАЗОВОЙ ХРОМАТОГРАФИИ

В статье изучено влияние условий пробоподготовки на определения жирнокислотного состава растительного масла методом газовой хроматографии. В ходе проведенных экспериментов определены условия пробоподготовки обеспечивающие наилучшие метрологические характеристики.

Ключевые слова: латинский квадрат; растительные масла; газовая хроматография.

В организме человека присутствует большое количество жирных кислот, которые выполняют множество функций и предотвращают ряд заболеваний. Среди них есть кислоты, необходимые человеку, но которые не могут быть синтезированы в организме, а поступают только с пищей [1]. Так, например, при употреблении в пищу растительных масел мы можем обеспечить попадание в организм кислот семейства омега-6 и омега-3, которые являются необходимыми для человека, так как при их отсутствии организм более подвержен развитию онкологических заболеваний и повышению уровня холестерина в крови, что может способствовать ожирению. В настоящий момент на рынке представлен широкий ассортимент различных растительных масел, спрос на которые вызван очень частым упоминанием в сети интернет, на телевидении, а также различными рекомендациями диетологов, косметологов и других специалистов, говорящими о важности и пользе масел [2]. 

В последнее время участились случаи фальсификации растительных масел на рынках России, которые проявляются в замене определенных видов кислот на другие и, как следствие, снижении полезных свойств данных масел. Также не стоит забывать, что несмотря на ряд позитивных воздействий жирных кислот, их чрезмерное потребление может привести к обратному эффекту.  Поэтому, в настоящее время, очень важно знать не только жирнокислотный состав того или иного, потребляемого нами в пищу, растительного масла, но и количественное содержание определенных видов кислот в нем. Ведь для правильного и сбалансированного питания человека важно определенное соотношение разных видов кислот в суточной норме, которое будет приводить только к положительным результатам для организма, исключая негативные воздействия [3]. 

Целью данной работы является изучение условий эффективного газохроматографического разделения жирнокислотного состава растительного масла.

Для анализа было выбрано оливковое масло «Принцесса вкуса» Eхtra Virgin. Анализ производился на газовом хроматографе «Кристалл 500.2» с капиллярной колонкой Rtх-2330.

Планирование и проведения эксперимента осуществлялось методом латинского квадрата (см. таблицу 1), исследовалось влияние трех факторов: объем гексана, объем метилата натрия и времени встряхивания реакционной смеси, все анализы проводились на оливковом масле «Принцесса вкуса» Eхtra Virgin.

Таблица 1.

Матрица планирования эксперимента для оценки значимости влияния объема гексана, время встряхивания, объема метилата натрия и их соотношения в смеси на величину параметра оптимизации при определении растительного масла

где А – объем метилата натрия, мл; В – объем гексана, мл; С – время встряхивания, мин

Далее производился расчет латинских квадратов для основных 5-ти кислот, входящих в состав оливкового масла (пальмитиновая, пальмитолеиновая, стеариновая, олеиновая и линолевая), параметр оптимизации- площадь пика (см. таблица 2-6).

     Таблица 2.

Значения параметра оптимизации для пальмитиновой кислоты

где C_i – площадь пика (мВ•с).

Сравнение дисперсий факторов с дисперсией, обусловленной случайной ошибкой, проводили по критерию Фишера на уровне значимости 0,05. 

Число степеней свободы: f₁=3, f₂=6. F_табл (0,95; 3; 6) = 4,8. 

Экспериментальные значения отношений дисперсий равны: 

Для первого фактора (объем метилата натрия) F_эксп = 1,7.

Для второго фактора (объем гексана) F_эксп = 7,8.

Для третьего фактора (время встряхивания смеси) F_эксп = 6,5.

Сравнение полученных отношений дисперсий с табличным значением Фишера показывает, что влияние объема гексана и времени встряхивания значимо, так как F_эксп>F_табл. А объем метилата натрия не оказывает значительное влияние, так как F_эксп<F_табл.

Таблица 3.

Значения параметра оптимизации для пальмитолеиновой кислоты

где С_i – площадь пика (мВ•с).

Сравнение дисперсий факторов с дисперсией, обусловленной случайной ошибкой, проводили по критерию Фишера на уровне значимости 0,05. 

Число степеней свободы: f₁=3, f₂=6. F_табл (0,95; 3; 6) = 4,8. 

Экспериментальные значения отношений дисперсий равны: 

Для первого фактора (объем метилата натрия) F_эксп = 2,9.

Для второго фактора (объем гексана) F_эксп = 10,5.

Для третьего фактора (время встряхивания смеси) F_эксп = 9,0.

Сравнение полученных отношений дисперсий с табличным значением Фишера показывает, что влияние объема гексана и времени встряхивания значимо, так как F_эксп>F_табл. А объем метилата натрия не оказывает значительное влияние, так как F_эксп<F_табл.

Таблица 4.

Значения параметра оптимизации для стеариновой кислоты

где С_i – площадь пика (мВ•с).

Сравнение дисперсий факторов с дисперсией, обусловленной случайной ошибкой, проводили по критерию Фишера на уровне значимости 0,05. 

Число степеней свободы: f₁=3, f₂=6. F_табл (0,95; 3; 6) = 4,8. 

Экспериментальные значения отношений дисперсий равны: 

Для первого фактора (объем метилата натрия) F_эксп = 3,9.

Для второго фактора (объем гексана) F_эксп = 8,4.

Для третьего фактора (время встряхивания смеси) F_эксп = 7,3.

Сравнение полученных отношений дисперсий с табличным значением Фишера показывает, что влияние объема гексана и времени встряхивания значимо, так как F_эксп>F_табл. А объем метилата натрия не оказывает значительное влияние, так как F_эксп<F_табл.

Таблица 5.

Значения параметра оптимизации для олеиновой кислоты

где С_i – площадь пика (мВ•с).

Сравнение дисперсий факторов с дисперсией, обусловленной случайной ошибкой, проводили по критерию Фишера на уровне значимости 0,05. 

Число степеней свободы: f₁=3, f₂=6. F_табл (0,95; 3; 6) = 4,8. 

Экспериментальные значения отношений дисперсий равны: 

Для первого фактора (объем метилата натрия) F_эксп = 3,0.

Для второго фактора (объем гексана) F_эксп = 7,3.

Для третьего фактора (время встряхивания смеси) F_эксп = 5,9.

Сравнение полученных отношений дисперсий с табличным значением Фишера показывает, что влияние объема гексана и времени встряхивания значимо, так как F_эксп>F_табл. А объем метилата натрия не оказывает значительное влияние, так как F_эксп<F_табл.

Таблица 6.

Значения параметра оптимизации для линолевой кислоты

где С_i – площадь пика (мВ•с).

Сравнение дисперсий факторов с дисперсией, обусловленной случайной ошибкой, проводили по критерию Фишера на уровне значимости 0,05. 

Число степеней свободы: f₁=3, f₂=6. F_табл (0,95; 3; 6) = 4,8. 

Экспериментальные значения отношений дисперсий равны: 

Для первого фактора (объем метилата натрия) F_эксп = 1,9.

Для второго фактора (объем гексана) F_эксп = 7,9.

Для третьего фактора (время встряхивания смеси) F_эксп = 6,0.

Сравнение полученных отношений дисперсий с табличным значением Фишера показывает, что влияние объема гексана и времени встряхивания значимо, так как F_эксп>F_табл. А объем метилата натрия не оказывает значительное влияние, так как F_эксп<F_табл.

Из расчетных данных можно сделать вывод, что увеличение объема метилата натрия, по сравнению со стандартной методикой, описанной в ГОСТ 31665-2012 [84], где берется 0,1 мл 2 моль/л раствора метилата натрия, не приводит к изменениям. При использовании большего количества метилата натрия (0,4 мл) существенно искажается форма пиков, что мешает их правильной разметке и интерпретации полученных данных (см. рисунок 18.2), а добавление меньшего объема метилата натрия может привести к неработоспособности прибора. Объем гексана оказывает наибольшее влияние, при небольшом его объеме (1,5 мл) происходит падение площадей определяемых кислот (см. рисунок 18.1), а также затрудняет определение кислот с низкой концентрации, при наибольшем объеме (3,0 мл), начинает происходить «размытие» пика (см. рисунок 18.3), аналогично с большим количеством метилата натрия (0,4 мл).

1 –1,5 мл гексана и 0,1 мл метилата натрия; 2 – 2,5 мл гексана и 0,4 мл метилата натрия; 3 – 3,0 мл гексана и 0,1 мл метилата натрия; 4 – 2,5 мл гексана и 0,1 мл метилата натрия.

Рисунок 18 – Хроматограммы олеиновой кислоты при различных условиях

Время встряхивания также оказывает влияние на пробоподготовку. Встряхивания в течении 1 минуты недостаточно для полного перемешивания реакционной смеси, что может привести к неполному растворению масла.

Таким образом, изучено влияние условий пробоподготовки (объема гексана и метилата натрия, время встряхивания и их соотношение в смеси) на эффективность газохроматографического разделения жирных кислот методом латинского квадрата. Выявлено, что наилучшие метрологические характеристики, по сравнению со стандартной методикой (ГОСТ 31665-2012) [4] достигаются при добавлении 2,5 мл гексана и 0,1 мл метилата натрия при 3 минутах встряхивания реакционной смеси.