Определение витаминов методом высокоэффективной жидкостной хроматографии в премиксах, биологически активных добавках и пищевых продукт

114. Короткова Е.И. Планирование  и организация эксперимента// Учебное пособие, Томск: Изд-во ТПУ, 2003, 92 с.

115. Румшинский JI.3. Математическая обработка результатов эксперимента// М: Наука, 1971.-192 с.

116. НД 42-11946-01. Поливитаминная смесь// Фармакопейный Государственный  комитет.- М.:-2001. -29 с.

117. В заключение выражаю огромную  благодарность д.т.н., профессору, директору  ООО «Артлайф» Австриевских А.Н.  за предоставленную возможность  выполнения работы на базе  лаборатории предприятия.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выдержки из автореферата диссертации

 

Актуальность 

 

Водорастворимые и жирорастворимые  витамины - незаменимые органические вещества, биологические катализаторы химических реакций, протекающих в  организме человека; они активно  участвуют в обмене веществ и  поступают в организм человека практически полностью из внешней среды.

 

Для поддержания баланса витаминов  в организме широкое применение нашли витаминизированные продукты и биологически активные добавки  к пище (БАД). Одним из важнейших  показателей потребительского качества продукции подобного рода является соответствие содержания биологически активных веществ согласно заявленной рецептуре. Для восстановления качества продуктов питания был принят документ «Основы государственной политики в области здорового питания граждан Российской Федерации на период до 2020 года», пришедший на смену «Концепции здорового питания населения России до 2005 года».

 

Разработка и совершенствование  методов определения витаминов  является актуальной задачей, от решения  которой зависит качество и безопасность подобной продукции. Выбор инструментального метода анализа для определения водо- и жирорастворимых витаминов в пищевых продуктах обусловлен рядом общих соображений, например: пределами обнаружения метода в зависимости от определяемых содержаний, требованием многоэлементности, допускаемой погрешностью, временными затратами, стоимостью анализа. Безусловно, предпочтение отдается методам, требующим минимальной подготовки пробы к анализу при максимальной информативности. Таким требованиям максимально удовлетворяет метод высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ).

 

Современное развитие метода ВЭЖХ расширило  аналитические возможности определения  витаминов в обогащенных пищевых  продуктах. Необходимая подготовка пробы образца весьма проста относительно других методов, что связано прежде всего с исключительной универсальностью, высокой эффективностью разделения, благоприятными условиями анализа (низкая температура, инертный растворитель, отсутствие контакта с кислородом).

 

Однако, несмотря на интенсивное развитие этого метода в последние 10 лет, в литературных источниках практически отсутствуют методики определения витаминов в таких объектах, как БАД. Трудности в создании методик во многом обусловлены сложностью объектов анализа, таких как обогащенные продукты, в состав которых входят лекарственное растительное сырье (ЛРС), растительные экстракты (РЭ), различные минеральные добавки, красители и другие наполнители; низкими концентрациями витаминов в объектах анализа и высокой чувствительностью к термическому, фотоокислительному и химическому воздействиям. Поэтому разработка экспрессных методик одновременного количественного определения водо- и жирорастворимых витаминов в БАД является актуальной задачей.

 

Цель диссертационной работы

 

Исследование параметров хроматографического определения водорастворимых витаминов группы В, выбор оптимальных условий их определения и разработка экспрессных методик аналитического контроля БАД, пищевых продуктов и премиксов на содержание жиро- и водорастворимых витаминов методом ВЭЖХ.

 

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: • исследовать  хроматографическое поведение водорастворимых  витаминов при элюировании бинарными  водосодержащими подвижными фазами на основе ацетонитрила, тетрагидрофурана и метанола, провести оценку коэффициентов емкости^/ асимметрии и разрешения пиков витаминов; I

 

• установить параметры хроматографического  определения водорастворимых витаминов  группы В;

 

• оптимизировать основные стадии и  предложить алгоритм пробоподготовки  для определения витаминов в БАД, обогащенных пищевых продуктах и премиксах;

 

• разработать и метрологически аттестовать методики количественного  химического анализа БАД, пищевых  продуктов и премиксов на содержание витаминов.

 

Научная новизна 

 

• впервые исследовано хроматографическое поведение водорастворимых витаминов при элюировании бинарными водосодержащими подвижными фазами на основе ацетонитрила, тетрагидрофурана и метанола и установлены условия определения водорастворимых витаминов методом ВЭЖХ;

 

• показана применимость универсальной квазихимической модели удерживания для оценки роли межмолекулярных взаимодействий сорбат-сорбент, модификатор-сорбент в хроматографической системе и проведен расчет параметров хроматографического разделения: коэффициентов емкости, асимметрии и разрешения пиков водорастворимых витаминов;

 

• проведена оценка мешающего влияния  водорастворимых витаминов группы В при их совместном присутствии, рассчитаны предельные соотношения  водорастворимых витаминов в  пробе при заданной систематической погрешности и оценены основные составляющие органической матрицы при определении витаминов методом ВЭЖХ;

 

• впервые установлены и оптимизированы условия ультразвуковой обработки  проб для интенсификации стадии экстракционного  извлечения водорастворимых витаминов и разработан алгоритм подготовки проб БАД, пищевых продуктов и премиксов для последующего определения содержания водорастворимых витаминов методом ВЭЖХ;

 

• впервые разработаны методики количественного химического анализа  проб БАД, пищевых продуктов и премиксов на содержание водо- и жирорастворимых витаминов методом ВЭЖХ.

 

Практическая значимость работы

 

• на основании проведенных исследований проведена метрологическая аттестация методик количественного химического  анализа водорастворимых витаминов (ВРВ) и жирорастворимых витаминов (ЖРВ) для широкого круга объектов: премиксов, БАД и витаминизированных продуктов пищевой промышленности. Методики позволяют экспрессно (в течение 45-60 минут) проводить определение 6 водорастворимых витаминов в сложной матрице БАД;

 

• разработанные методики: «Биологически  активные добавки, пищевые продукты, премиксы. Хроматографический (ВЭЖХ) метод  определения массовой концентрации водорастворимых витаминов Вь В2, Вз (никотинамид, никотиновая кислота ), В5, В6 и фолиевой кислоты» и «Биологически активные добавки, премиксы. Хроматографический (ВЭЖХ) метод определения массовой концентрации жирорастворимых витаминов А, Е и Дз» метрологически аттестованы и внесены в государственный Федеральный реестр методик выполнения измерений, допущенных к применению в сфере государственного метрологического контроля и надзора под номерами ФР.1.31.2005.01917, МУ 08-47/185 и ФР.1.31.2005.01810 МУ 08-47/184 и используются в практике аналитических лабораторий ЗАО «Эвалар» (г. Бийск), ЗАО «Алтайвитамины» (г. Бийск), ООО «Внешторгфарма» (г. Москва) и НИИ фармакологии (г. Томск), что подтверждается соответствующими актами о внедрении.

 

Положения, выносимые на защиту

 

1. Описание удерживания водорастворимых  витаминов с позиций теории  универсальной квазихимической модели удерживания в ВЭЖХ.

 

2. Закономерности удерживания водорастворимых  витаминов группы В в условиях  градиентной обращенно-фазовой (ОФ) ВЭЖХ и выбор рабочих условий  хроматографического определения  водорастворимых витаминов. 

 

3. Условия пробоподготовки БАД, пищевых продуктов, премиксов и алгоритм оптимизации стадии УЗ-экстрагирования при определении витаминов.

 

4. Методики хроматографического  определения водо- и жирорастворимых  витаминов. 

 

Апробация работы

 

Основные материалы диссертации докладывались и обсуждались на международном симпозиуме «Федеральный и региональный аспекты политики здорового питания» (Кемерово, 2002), международной конференции «Химия, химическая технология и биотехнология на рубеже тысячелетий» (Томск, 2006), региональной научно-практической конференции «Электрохимические методы анализа в контроле и производстве» (Томск, 2007), II Всероссийской конференции по аналитической химии» с международным участием (к юбилею академика Ю.А.Золотова) (Краснодар, 2007), международной выставке и научно-практической конференции «Аналитические методы измерений и приборы в пищевой промышленности» (Москва, 2007), VII Всероссийской конференции по электрохимическим методам анализа с международным участием «ЭМА-2008» (Уфа-Абзаково, 2008), II Международном Форуме «Аналитика и аналитики» (Воронеж , 2008), VIII научной конференции «Аналитика Сибири и Дальнего Востока» (Томск, 2008), IV Всероссийской конференции «Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья» (Барнаул, 2009).

 

Публикации Основные результаты работы изложены в 13 публикациях, в том числе 3 статьи в научных журналах, тезисы 10 докладов в трудах симпозиумов  и конференций.

 

Объем и структура работы

 

…

 

Выводы 

 

1. Исследованы условия определения  водорастворимых витаминов группы В методом ВЭЖХ при элюировании бинарными водосодержащими подвижными фазами на основе ацетонитрила, тетрагидрофурана и метанола. Рассчитаны коэффициенты емкости, асимметрии и разрешения пиков витаминов с применением универсальной квазихимической модели удерживания в ВЭЖХ. Установлено, что оптимальное значение параметров удерживания витаминов наблюдается при содержании модификатора - 5 об. %.

 

2. Сделана сравнительная оценка  коэффициентов удерживания водорастворимых  витаминов, рассчитанных различными методами: по программе ACD-Lab/Log Р Version 1.0 и с применением универсальной квазихимической модели и проведено их сопоставление с литературными данными. Выбраны условия хроматографического определения водорастворимых витаминов группы В: колонка Simmetry-Cig, водно-ацетонитрильный элюент.

 

3. Исследовано мешающее влияние  водорастворимых витаминов и  проведен расчет их предельных  соотношений при определении  методом ВЭЖХ с систематической  погрешностью не более 15 %.

 

4. Изучено влияние органической матрицы в модельных системах на основе белка, сахара, жира и пектина при определении водорастворимых витаминов и проведена оценка предела обнаружения витаминов Bi, В2, В3, В5, Вб, В9 при совместном определении их методом ВЭЖХ. Установлено, что стандартное отклонение определяемого содержания большинства водорастворимых витаминов не превышает 20 %, а для витамина В9 - 40 %.

 

5. Разработан алгоритм пробоподготовки,  предложена дополнительная стадия  УЗ-экстрагирования и проведена  ее оптимизация на примере витамина В9 в БАД, обогащенных пищевых продуктах и премиксах.

 

6. Разработаны методики количественного  химического определения Bi, В2, В3, В5, Вб В9, А, Е и D3 в биологически активных добавках, премиксах и пищевых продуктах. Методики метрологически аттестованы и внесены в Федеральный Реестр МВИ, что подтверждается свидетельствами об аттестации и внедрением в ряде аналитических лабораторий.

 

Основное содержание диссертации  изложено в следующих публикациях:

 

1. Слепченко Г. Б., Вековцев  A.A., Шелеметьева О.В.//Инверсионно-вольтамперометрический метод контроля качества и безопасности в производстве БАД// Материалы международного симпозиума «Федеральный и региональный аспекты политики здорового питания». Кемерово, -2002. - С.84-85

 

2. Панова И.И., Шелеметьева О.В., Новикова И.К., Скрынникова Е.В., Даньковых J1.A.// Физико-химические и микробиологические методы контроля качества и безопасности производства БАД// Материалы международного симпозиума «Федеральный и региональный аспекты политики здорового питания». Кемерово, -2002.-С. 85-87.

 

3. Шелеметьева О.В., Слепченко Г.Б.//Особенности  хроматографического определения  биологически активных веществ  в лекарственном растительном  сырье, БАД и пищевых продуктах  на их основе//Материалы международной  конференции «Химия, химическая технология и биотехнология на рубеже тысячелетий». Томск, -2006.-Т.2-С.152-153

 

4. Шелеметьева О.В., Сизова Н.В., Слепченко  Г.Б.//Проведение сличительных испытаний  в растительных экстрактов определения  биологически активных веществ методами инверсионной вольтамперометрии и высокоэффективной жидкостной хроматографии//Материалы региональной научно-практической конференции «Электрохимические методы анализа в контроле и производстве». Томск, -2007.-С.57

 

5. Шелеметьева О.В., Слепченко  Г.Б.// Возможности хроматографического контроля биологически активных добавок и пищевых продуктов на содержание биологически активных веществ// Материалы II Всерос. конф. По аналитической химии» с междунар. участием (к юбилею академика Ю.А.Золотова). Краснодар, -2007. - С. 483.

 

6. Шелеметьева О.В. //Определение  флавоноидов в биологически активных  добавках к пище методом ВЭЖХ//Сборник  материалов Международной выставки  и научно-практической конференции  «Аналитические методы измерений  и приборы в пищевой промышленности». Москва, - 2007.-С. 183-186

 

7. Шелеметьева О.В., Слепченко Г.Б., Австриевских А.Н.// Контроль содержания  водорастворимых витаминов в  биологически активных добавках, пищевых продуктах и премиксах  методом высокоэффективной жидкостной  хроматографии// Журнал «Заводская лаборатория»-2008.- №6.-С. 6-9

 

8. Мартынюк O.A., Шелеметьева О.В., Щукина Т.Н.// Сравнительный анализ грудного молока на содержание витаминов группы В методами инверсионная вольтамперометрия (ИВ) и высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ)// Материалы VII Всероссийской конференции по электрохимическим методам анализа с международным участием «ЭМА-2008». Уфа-Абзаково. - 2008. -С. 72

 

9. Слепченко Г.Б., Мартынюк O.A., Шелеметьева О.В.// Разработка методик определения водорастворимых витаминов// Известия Томского политехнического университета. - 2008. -Т 312,- №3.-С.58-61

 

10. Шелеметьева О.В., Слепченко Г.  Б. // Расчет предельно допустимых  соотношений водорастворимых витаминов  в методе ВЭЖХ и его реализация  на примере анализа БАД// Рефераты докладов II Международного Форума «Аналитика и аналитики». Воронеж ,-2008,- С. 613.