способ извлечения фруктозы из водных растворов смесью этилацетата с ацетоном

Формула изобретения

Способ извлечения фруктозы из водных растворов, характеризующийся тем, что навеску фруктозы помещают в мерную колбу вместимостью 100 см³, при перемешивании доводят до метки насыщенным раствором высаливателя, в качестве которого используют сульфат аммония, к полученному водно-солевому раствору фруктозы добавляют смесь этилацетата с ацетоном, взятых в соотношении 4:1, и при соотношении объемов водно-солевого раствора фруктозы и смеси этилацетата с ацетоном 15:1 экстрагируют фруктозу, после расслаивания системы водную фазу отделяют от органической и анализируют методом восходящей тонкослойной хроматографии, причем в качестве подвижной фазы используют смесь: пропиловый спирт-этилацетат-вода-уксусная кислота в соотношении 5: 5: 3: 1 по градуировочному графику зависимости площади пятна от концентрации фруктозы находят концентрацию фруктозы в водном растворе, затем водную фазу вновь смешивают с сульфатом аммония и повторно экстрагируют фруктозу вышеописанным способом, водную фазу отделяют и определяют в ней содержание фруктозы методом восходящей тонкослойной хроматографии, зная концентрацию фруктозы в водной и органической фазе, рассчитывают коэффициент распределения (D_I), степень извлечения фруктозы после первой экстракции (R_I, %) и степень извлечения фруктозы после двукратной экстракции (R_общ, %) рассчитывают по формулам:

, , ,

где c₀ и c_в - концентрации фруктозы в органической и водной фазах; f - соотношение объемов равновесных водной и органической фаз, где R_II - степень извлечения фруктозы после второй экстракции, %.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к аналитической химии и биотехнологии и может быть использовано для извлечения углеводов из водных растворов для их последующего количественного определения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является экстракционное извлечение фруктозы из водных растворов при температуре 20-22°С с применением 2-метилпропанола [Коренман Я.И. Коэффициенты распределения органических соединений. Справочник. Воронеж: Изд-во Воронежского гос. ун-та. 1992. 336 с.]. Недостаток - невысокая степень извлечения фруктозы из водного раствора (коэффициент распределения 0,02).

Техническая задача изобретения заключается в разработке способа извлечения фруктозы из водных растворов смесью этилацетата с ацетоном, позволяющего повысить степень извлечения фруктозы из водных растворов без применения вреднодействующих органических растворителей.

Для решения технической задачи изобретения предложен способ извлечения фруктозы из водных растворов смесью этилацетата с ацетоном, характеризующийся тем, что навеску фруктозы помещают в мерную колбу вместимостью 100 см³, при перемешивании доводят до метки насыщенным раствором высаливателя, в качестве которого используют сульфат аммония, к полученному водно-солевому раствору фруктозы добавляют смесь этилацетата с ацетоном, взятых в соотношении 4:1, и при соотношении объемов водно-солевого раствора фруктозы и смеси этилацетата с ацетоном 15:1 экстрагируют фруктозу, после расслаивания системы водную фазу отделяют от органической и анализируют методом восходящей тонкослойной хроматографии, причем в качестве подвижной фазы используют смесь: пропиловый спирт- этилацетат-вода-уксусная кислота в соотношении 5:5:3:1, по градуировочному графику зависимости площади пятна от концентрации фруктозы находят концентрацию фруктозы в водном растворе, затем водную фазу вновь смешивают с сульфатом аммония и повторно экстрагируют фруктозу вышеописанным способом, водную фазу отделяют и определяют в ней содержание фруктозы методом восходящей тонкослойной хроматографии, зная концентрацию фруктозы в водной и органической фазах, коэффициент распределения (D _I), степень извлечения фруктозы после первой экстракции (R_I, %) и степень извлечения фруктозы после двукратной экстракции (R_общ, %) рассчитывают по формулам:

где с₀ и с_в - концентрации фруктозы в органической и водной фазах; f - соотношение объемов равновесных водной и органической фаз, где R_II - степень извлечения фруктозы после второй экстракции, %.

Технический результат изобретения заключается в практически полном (до 97,4%) извлечении фруктозы из водных растворов и ее последующем хроматографическом определении в водном концентрате без применения вреднодействующих органических растворителей.

Предлагаемый способ извлечения фруктозы из водных растворов смесью этилацетата и ацетона осуществляют по следующей методике.

Навеску фруктозы помещают в мерную колбу вместимостью 100 см ³, при перемешивании доводят до метки насыщенным раствором высаливателя, в качестве которого используют сульфат аммония, к полученному водно-солевому раствору фруктозы добавляют смесь этилацетата с ацетоном, взятых в соотношении 4:1, и при соотношении объемов водно-солевого раствора фруктозы и смеси этилацетата с ацетоном 15:1 экстрагируют фруктозу, после расслаивания системы водную фазу отделяют от органической и анализируют методом восходящей тонкослойной хроматографии, причем в качестве подвижной фазы используют смесь: пропиловый спирт-этилацетат-вода-уксусная кислота в соотношении 5:5:3:1, по градуировочному графику зависимости площади пятна от концентрации фруктозы находят концентрацию фруктозы в водном растворе. Зная концентрацию фруктозы в водной и органической фазах, рассчитывают коэффициент распределения (D_I) и степень извлечения фруктозы после первой экстракции (R _I, %) по формулам:

где c₀ и c_в - концентрации фруктозы в органической и водной фазах; f - соотношение объемов равновесных водной и органической фаз.

В органическую фазу переходит 84,4% фруктозы от ее исходного содержания в анализируемом растворе. Затем из оставшегося водно-солевого раствора повторно экстрагируют фруктозу в тех же условиях, водную фазу отделяют и определяют содержание фруктозы методом восходящей тонкослойной хроматографии, степень извлечения фруктозы после двукратной экстракции (R_общ, %) рассчитывают по формуле:

где R_II - степень извлечения фруктозы после второй экстракции, %.

В органическую фазу переходит 97,4% фруктозы от ее исходного содержания в анализируемом растворе.

Осуществление способа иллюстрируется следующим примером.

Пример. Готовят водно-солевой раствор фруктозы, для чего 20 см³ раствора фруктозы с концентрацией 20 мг/см³ помещают в мерную колбу вместимостью 100 см³ и при перемешивании доводят до метки насыщенным раствором сульфата аммония. К 15 см³ полученного раствора фруктозы с концентрацией 4 мг/см³ добавляют 1 см³ смеси этилацетата и ацетона в соотношении 4:1, экстрагируют, после расслаивания системы водную фазу отделяют от органической, анализируют методом восходящей тонкослойной хроматографии, например на пластине «Sorbfill». В качестве подвижной фазы применяют смесь: пропиловый спирт-этилацетат-вода-уксусная кислота в соотношении 5:5:3:1. Для проявления фруктозы пластину обрабатывают смесью 1 см³ 85%-ной ортофосфорной кислоты и 10 см³ ацетона, содержащего по 1,0 г дифениламина и анилина, затем термостатируют при 100°С, по градуировочному графику находят концентрацию фруктозы в водной фазе, зная концентрацию фруктозы в водной и органической фазе, рассчитывают коэффициент распределения (D_I) и степень извлечения фруктозы после первой экстракции (R_I, %) по формулам:

где с₀ и c_в - концентрации фруктозы в органической и водной фазах; f - соотношение объемов равновесных водной и органической фаз.

В органическую фазу переходит 84,4% фруктозы от ее исходного содержания в анализируемом растворе, затем из оставшегося водно-солевого раствора повторно экстрагируют фруктозу в тех же условиях, водную фазу отделяют и определяют содержание фруктозы методом восходящей тонкослойной хроматографии, степень извлечения фруктозы после двукратной экстракции (R_общ, %) рассчитывают по формуле:

где R_II - степень извлечения фруктозы после второй экстракции, %.

В органическую фазу переходит 97,4% фруктозы от ее исходного содержания в анализируемом растворе.

Как видно из примера, способ извлечения фруктозы из водных растворов смесью этилацетата с ацетоном позволяет практически полно извлекать фруктозу смесью этилацетата с ацетоном (4:1) при соотношении объемов водно-солевого раствора и смеси этилацетата с ацетоном 15:1 и применении в качестве высаливателя сульфата аммония. Продолжительность анализа 30-35 мин.

При извлечении фруктозы из ее водно-солевых растворов, в присутствии другого высаливателя или предложенного высаливателя, но другой концентрации соли, а также при применении иных экстрагентов и соотношения объемов фаз водно-солевого раствора фруктозы и смеси экстрагентов степень извлечения фруктозы значительно ниже достигаемой в приведенном примере.

Предлагаемый способ извлечения фруктозы позволяет осуществлять практически полное извлечение фруктозы из водных растворов без применения вреднодействующих органических растворителей и определять фруктозу в концентрате.