СПОСОБ  ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОГО  КОНТРОЛЯ  КАЧЕСТВА  ПРОДОВОЛЬСТВЕННОГО  СЫРЬЯ  И  ПИЩЕВОЙ  ПРОДУКЦИИ

Боган  Владимир  Иванович

аспирант  ФГБОУ  ВПО  «Южно-Уральский  государственный  университет»  (национальный  исследовательский  университет),  Челябинск

E-mail:  banderlog3855@mail.ru

Гайсина  Алина  Раисовна

студент  ФГБОУ  ВПО  «Южно-Уральский  государственный  университет»  (национальный  исследовательский  университет),  Челябинск

E-mail: 

THE  METHOD  OF  POTENTIOMETRIC  QUALITY  CONTROL  OF  FOOD  RAW  MATERIALS  AND  FOOD  PRODUCTS

Vladimir  Bogan

graduate  student  of  South  Ural  State  University  (national  research  university),  Chelyabinsk

Alina  Gaisina

student  of  South  Ural  State  University  (national  research  University),  Chelyabinsk

АННОТАЦИЯ

Предложен  способ  определения  концентрации  токсичных  веществ  с  ионселективными  электродами  методом  двойной  добавки  с  использованием  упрощенной  процедуры  обработки  результатов  измерения,  который  может  быть  использован  в  аналитических  лабораториях  и  аналитическом  приборостроении. 

ABSTRACT

Proposed  method  for  determining  the  concentrations  of  toxic  substances  with  ion-selective  electrodes  using  a  double  additives  using  a  simplified  procedure  of  processing  of  the  measurement  results  that  can  be  used  in  analytical  laboratories  and  analytical  instrument  making.

Ключевые  слова:  физико-химические  методы;  аналитическая  химия;  биотехнология;  контроль  качества. 

Keywords:  physical  and  chemical  methods;  analytical  chemistry;  biotechnology;  quality  control.

В  последнее  время  уделяется  большое  внимание  контролю  качества  продовольственного  сырья  и  пищевой  продукции,  осуществляемого  различными  физико-химическими  методами  анализа  [1—6,  9—11].  В  качестве  одного  из  методов  мы  рассматриваем  способ  потенциометрического  определения  ионов  с  использованием  ионселективных  электродов.

Известен  способ  [12]  потенциометрического  определения  ионов  с  использованием  двойной  стандартной  добавки  по  которому  неизвестную  концентрацию  с_х  находят  при  решении  уравнения  численным  методом. 

                (1)

где:  с_x  —  концентрация  определяемого  вещества  в  анализируемом  растворе;

V_x  —  объем  анализируемого  раствора;

с_st  —  концентрация  стандартного  раствора;

V_st  —  объем  стандартной  добавки;

Е_x  —  потенциал  ионселективного  электрода  в  анализируемом  растворе;

Е₁  —  потенциал  анализируемого  раствора,  после  внесении  в  него  V_st;

Е₂  —  потенциал  этого  раствора,  после  повторного  внесении  в  него  V_st.

Основным  достоинством  известного  способа  является  то,  что  его  можно  использовать  при  неизвестной  электродной  функции.  Поэтому  данный  способ  можно  отнести  к  безэталонным  методам  анализа,  что  существенно  упрощает  анализ.  Другим  достоинством  считают  возможность  его  использования  в  нелинейной  области  электродной  функции,  а  это  расширяет  интервал  определяемых  содержаний.  Способ  рекомендован  при  анализе  объектов  со  сложной  матрицей,  а  также  при  наличии  в  пробе  примесей  неконтролируемого  (переменного)  содержания.

Недостатком  способа  является  то,  что  численный  метод  требует  предварительной  оценки  искомого  содержания.  Предварительную  оценку  затем  уточняют  в  итерационных  процедурах,  при  том  условии,  что  итерационный  процесс  сходится.  Вероятностный  характер  сходимости  порождает  его  невысокую  надежность. 

Известен  способ  [8,  с.  185—186],  потенциометрического  определения  ионов  с  использованием  двойной  стандартной  добавки.  Неизвестную  концентрацию  с_х  находят  методом  интерполирования  по  предварительно  составленной  таблице  функции.  Причем,  при  использовании  уравнения  (1)  его  упрощают,  пренебрегая  эффектом  разведения  анализируемого  раствора  за  счет  внесения  добавок.

Основным  достоинством  способа  [8,  с.  185—186],  по  сравнению  с  [12],  является  исключение  сложных  вычислительных  процедур,  свойственных  численным  методам  обработки  результатов  анализа.  Недостатком  способа  [8,  с.  185—186]  является  его  трудоемкость  и  невысокая  точность.  Алгоритм  метода  табличной  интерполяции  сложнее  программировать,  по  сравнению  со  способом  численного  решения  уравнения  (1),  при  использовании  вычислительной  техники. 

В  основу  нашего  способа  [7]  положена  техническая  задача,  заключающаяся  в  повышении  качества  анализа  по  методу  двойной  добавки,  а  также  в  упрощении  процедуры  обработки  результатов  измерений.  Неизвестную  концентрацию  с_х,  вычисляют  по  формуле:

                          (2)

Разведением  анализируемого  раствора  за  счет  внесения  добавок  пренебрегают,  также  как  в  способе  прототипа.  Это  упрощающее  допущение  достаточно  строго  выполняется  при  соотношении  V_st/  V_x  £  0,02.

Существенным  отличием  заявляемого  способа  является  простота  обработки  результатов  анализа  без  ущерба  качества  анализа,  см.  таблицу  1.  Дополнительным  преимуществом  является  простота  технической  реализации  вычислений,  например  с  использованием  обычного  калькулятора.

Ниже,  в  таблице  1,  сравниваются  результаты  определения  малых  концентраций  свободной  кислоты  метода  двойной  добавки  согласно  заявленному  способу  и  известными  способами.

Таблица  1.

Сравнительный  анализ  точности  трех  способов  определения  свободной  кислоты

Из  сравнения  метрологических  характеристик  заявленного  способа  и  способа  аналога  видно,  что  применение  численного  метода  не  дает  выигрыша  в  точности.  Однако  получить  численное  решение  гораздо  сложнее  по  сравнению  с  прямыми  вычислениями  по  уравнению  (2).  Применение  более  простого  в  вычислительном  отношении,  по  сравнению  с  аналогом,  способ  прототипа  приводит  к  существенным  систематическим  погрешностям. 

Таким  образом,  поставленная  техническая  задача,  заключающаяся  в  повышении  качества  анализа  по  методу  двойной  добавки,  а  также  в  упрощении  процедуры  обработки  результатов  измерений  достигается  за  счет  использования  при  обработке  результатов  уравнения  (2).

Способ  может  быть  применен  при  анализе  объектов  окружающей  среды,  медико-биологических  анализах,  анализе  пищевых  продуктов,  а  также  при  контроле  технологических  растворов  разных  производств.  В  частности,  изобретение  может  быть  использовано  при  разработке  программного  обеспечения  для  сопряженных  с  ЭВМ  приборов  потенциометрического  анализа.  При  этом  наибольший  эффект  можно  ожидать  при  использовании  данного  алгоритма  для  автоматических  титропроцессоров.

Список  литературы:

1.Белокаменская  А.М.  Исследование  пищевых  продуктов  и  продовольственного  сырья  на  содержание  йода  методом  инверсионной  вольтамперометрии  /  А.М.  Белокаменская,  М.Б.  Ребезов,  Н.Н.  Максимюк,  Б.К.  Асенова  //  Сборник  научных  трудов  SWorld:  по  материалам  международной  научно-практической  конференции.  —  Т.  40.  —  №  2.  Одесса,  —  2013.  —  С.  3—7.

2.Белокаменская  А.М.  Исследование  пищевых  продуктов  и  продовольственного  сырья  на  содержание  ртути  атомно-абсорбционным  методом  /  А.М.  Белокаменская,  М.Б.  Ребезов,  А.Н.  Мазаев,  Я.М.  Ребезов,  Н.Н.  Максимюк,  Б.К.  Асенова  //  Молодой  ученый.  —  2013.  —  №  10.  —  С.  98—101.

3.Белокаменская  А.М.  Исследование  содержания  токсичных  элементов  для  оценки  продовольственного  сырья  и  пищевых  продуктов  современными  методами  /  А.М.  Белокаменская,  М.Б.  Ребезов  //  Актуальные  проблемы  качества  и  конкурентоспособности  товаров  и  услуг:  мат.  I  междунар.  научн.-практ.  конф.  Набережные  Челны:  НГТТИ,  2013.  —  С.  17—19.

4.Белокаменская  А.М.  Применение  физико-химических  методов  исследования  в  лабораториях  Челябинской  области  /  А.М.  Белокаменская,  М.Б.  Ребезов,  Я.М.  Ребезов,  О.В.  Зинина  //  Молодой  ученый.  —  2013.  —  №  4.  —  С.  48—53.

5.Белокаменская  А.М.  Методы  контроля  содержания  мышьяка  в  продовольственном  сырье  и  пищевых  продуктах  /  А.М.  Белокаменская,  М.Б.  Ребезов,  О.В.  Зинина,  Я.М.  Ребезов  //  Знания  молодых  для  развития  ветеринарной  медицины  и  АПК  страны:  мат.  междунар.  научн.  конф.  студентов,  аспирантов  и  молодых  уч.  Спб:  СпбГАВМ,  2013.  —  С.  60—66.

6.Боган  В.И.  Совершенствование  методов  контроля  качества  продовольственного  сырья  и  пищевой  продукции  /  В.И.  Боган,  М.Б.  Ребезов,  А.Р.  Гайсина  //  Молодой  ученый.  —  2013.  —  №  10  —  С.  101—104.

7.Голованов  В.И.  Обработка  результатов  потенциометрических  измерений  при  использовании  метода  двойных  стандартных  добавок  /  Голованов  В.И.,  Боган  В.И.  //  Заводская  лаборатория.  Диагностика  материалов.  —  2012.  —  Т.  78.  —  №  12.  —  С.  25—28.

8.Камман  К.  Работа  с  ионселективными  электродами.  М.:  Мир,  1980.  —  230  с.

9.Патент  №  2413211  Российская  Федерация,  МПК  G01N27/42.  Способ  потенциометрического  определения  вещества  /  Голованов  В.И.,  Боган  В.И.;  заявитель  и  патентообладатель  Государственное  образовательное  учреждение  высшего  профессионального  образования  «Южно-Уральский  государственный  университет».  —  №  2009147066/28;  заявл.  17.12.2009;  опубл.  27.02.2011;  Бюл.  №  6.

10.Ребезов  М.Б.  Контроль  качества  результата  анализа  при  реализации  методик  фотоэлектрической  фотометрии  и  инверсионной  вольтамперометрии  в  исследовании  проб  пищевых  продуктов  на  содержание  мышьяка  /  М.Б.  Ребезов,  И.В.  Зыкова,  А.М.  Белокаменская,  Я.М.  Ребезов  //  Вестник  Новгородского  государственного  университета  имени  Ярослава  Мудрого.  —  2013.  —  №  71.  —  Т.  2.  —  С.  43—48.

11.Ребезов  М.Б.  Контроль  качества  результатов  исследований  продовольственного  сырья  и  пищевых  продуктов  на  содержание  свинца  /  М.Б.  Ребезов,  А.М.  Белокаменская,  О.В.  Зинина,  Н.Л.  Наумова,  Н.Н.  Максимюк,  А.А.  Соловьева,  А.А.  Солнцева  //  Известия  вузов.  Прикладная  химия  и  биотехнология.  —  2012.  —  №  1.  —  Т.  2.  —  С.  157—162.

12.Brand  M,J.D.  Computer  approach  to  selective  electrode  potentiometry  by  standard  addition  methods  /  Brand  M,J.D.  Rechnitz  G.A.  //Anal.  Chem.  —  1970.  —  V.  42,  —  №  11.  —  Р.  1172—1177.