zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»10.26896/1028-6861-2022-88-8-10-16zldm-1718Research ArticleАНАЛИЗ ВЕЩЕСТВАSUBSTANCES ANALYSISПрименение МИП-сенсоров для определения консервантов в безалкогольных напиткахApplication of MIP-sensors to the determination of preservatives in non-alcoholic drinksВуХоанг ИенVuHoang Yen

Ву Хоанг Иен

394018, Воронеж, Университетская пл., д. 1;

Вьетнам, 72009, г. Хошимин, Ле Чонг Тан, 140

Vu Hoang Yen

1 Universitetskaya pl., Voronezh, 39401;

140, Le Trong Tan, Ho Chi Minh City, 72009, Vietnam

ЗябловА. Н.ZyablovA. N.

Александр Николаевич Зяблов

394018, Воронеж, Университетская пл., д. 1

Alexander N. Zyablov

1 Universitetskaya pl., Voronezh, 394018

alex-n-z@yandex.ruВоронежский государственный университет; Пищевой промышленный университет ХошиминаРоссияVoronezh State University; Ho Chi Minh City University of Food IndustryRussian FederationВоронежский государственный университетРоссияVoronezh State UniversityRussian Federation2022210820228881016Copyright © Ву Х., Зяблов А.Н., 20222022Ву Х., Зяблов А.Н.Vu H., Zyablov A.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/1718

Пьезосенсоры модифицированы молекулярно-импринтированным полимером с отпечатками сорбата калия (МИП-E202) и бензоата натрия (МИП-E211) и апробированы при определении консервантов в безалкогольных напитках. Молекулярно-импринтированные полимеры (МИП) синтезированы методом нековалентного импринтинга на основе сополимера диангидрида 1,2,4,5-бензолтетракарбоновой кислоты и 4,4’-диаминодифенилоксида в N,N-диметилформамиде (ДМФА) в присутствии темплатов. Проведено сравнение пьезосенсоров на основе МИП и на основе полимера (полиимида) без отпечатков. Высокие значения импринтинг-фактора и коэффициента селективности наблюдаются для сенсоров МИП-E202 (IF = 5,4) и МИП-E211 (IF = 6,0), что свидетельствует о лучшей селективности и способности пьезосенсоров на основе МИП распознавать целевые молекулы, чем пьезосенсоров, модифицированных полимером сравнения. Установлено, что диапазон определяемых концентраций составляет 5 – 500 мг/л, предел обнаружения сорбата калия — 1,6 мг/л, бензоата натрия — 2,0 мг/л. Проверку правильности определения сорбата калия и бензоата натрия в модельных растворах проводили методом «введено – найдено». Показано, что сенсоры на основе МИП чувствительны к сорбату калия и бензоату натрия и не чувствительны к мешающим веществам. С использованием метода добавок установлено отсутствие влияния мешающих веществ на величину аналитического сигнала пьезосенсоров, относительное стандартное отклонение проведенных измерений не превышает 4 %. В качестве референтного метода применяли высокоэффективную жидкостную хроматографию (ВЭЖХ). Показано, что результаты определения сорбата калия и бензоата натрия в безалкогольных напитках с использованием пьезосенсоров и методом ВЭЖХ хорошо согласуются. Установлено, что содержание сорбата калия и бензоата натрия в исследованных безалкогольных напитках составляет 130 – 176 и 129 – 146 мг/л соответственно.

The piezosensors modified with a molecularly imprinted polymer (MIP) with potassium sorbate (MIP-E202) and sodium benzoate (MIP-E211) imprints are tested and implemented in the determination of preservatives in soft drinks. Molecularly imprinted polymers were synthesized by noncovalent imprinting on the base of copolymer of 1,2,4,5-benzene tetracarboxylic acid dianhydride and 4,4’-diaminodiphenyl oxide in N,N-dimethylformamide (DMF) in the presence of templates. Piezoelectric sensors based on MIP and non-imprinted polymer (polyimide) were compared. High values of the imprinting factor (IF) and selectivity coefficient (k) obtained for MIP-E202 (IF = 5.4) and MIP-E211 (IF = 6.0) sensors indicated better selectivity and ability of MIP-based sensors to recognize target molecules than piezosensors modified with a reference polymer. The detectable concentrations range within 5 – 500 mg/liter, the detection limits for potassium sorbate and sodium benzoate are 1.6 and 2.0 mg/liter, respectively. Correctness of the preservative determination in model solutions was verified using the spike test. MIP-based sensors appeared sensitive to the preservative determination and insensitive to interfering substances. The matrix composition of the non-alcoholic drinks did not affect the value of the analytical signal of the piezoelectric sensor. High performance liquid chromatography (HPLC) was used as a reference method. The results of potassium sorbate and sodium benzoate determination in non-alcoholic drinks using piezosensors match the HPLC data rather well, their content in the studied soft drinks being 130 – 176 and 129 – 146 mg/liter, respectively.

консервантсорбат калиябензоат натрияполиимидмолекулярно-импринтированные полимерыимпринтинг-факторпьезосенсорpreservativepotassium sorbatesodium benzoatepolyimidemolecularly imprinted polymersimprinting factorpiezosensorReferencesMota F. J. M., Ferreira I. M. P. L. V. O., Cunha S. C., et al. Optimisation of extraction procedures for analysis of benzoic and sorbic acids in foodstuffs / Food Chem. 2003. Vol. 82. N 3. P. 469 – 473. DOI: 10.1016/s0308-8146(03)00116-xMota F. J. M., Ferreira I. M. P. L. V. O., Cunha S. C., et al. Optimisation of extraction procedures for analysis of benzoic and sorbic acids in foodstuffs / Food Chem. 2003. Vol. 82. N 3. P. 469–473. DOI: 10.1016/s0308-8146(03)00116-xТочилина Р. П., Склепович Т. С., Захаров М. А. Определение массовой концентрации бензойной кислоты в безалкогольной и слабоалкогольной продукции спектрофотометрическим методом / Вест. ВГУИТ. 2020. Т. 82. № 3. С. 117 – 122. DOI: 10.20914/2310-1202-2020-3-117-122Tochilina R. P., Sklepovich T. S., Zakharov V. A. Determination of the mass concentration of benzoic acid in non-alcoholic and low-alcohol products by the spectrophotometric method / Vestn. VGUIT. 2020. Vol. 82. N 3. P. 117–122 [in Russian]. DOI: 10.20914/2310-1202-2020-3-117-122Yen T. H. Hoang, An T. L. Vu. Sodium Benzoate and Potassium Sorbate in Processed Meat Products Collected in Ho Chi Minh City, Vietnam / Int. J. Adv. Sci. Eng. Inf. Technol. 2016. Vol. 6. N 4. P. 477 – 482. DOI: 10.18517/ijaseit.6.4.876Yen T. H. Hoang, An T. L. Vu. Sodium Benzoate and Potassium Sorbate in Processed Meat Products Collected in Ho Chi Minh City, Vietnam / Int. J. Adv. Sci. Eng. Inf. Technol. 2016. Vol. 6. N 4. P. 477–482. DOI: 10.18517/ijaseit.6.4.876Petanovska-Ilievska B., Velkoska-Markovska L., Jankulovska M. S. Development of Reverse-Phase High-Performance Liquid Chromatography Method for Simultaneous Determination of Sodium Benzoate and Potassium Sorbate in Beverages / Acta Chromatogr. 2017. Vol. 29. N 3. P. 345–358. DOI: 10.1556/1326.2017.29.3.05Petanovska-Ilievska B., Velkoska-Markovska L., Jankulovska M. S. Development of Reverse-Phase High-Performance Liquid Chromatography Method for Simultaneous Determination of Sodium Benzoate and Potassium Sorbate in Beverages / Acta Chromatogr. 2017. Vol. 29. N 3. P. 345–358. DOI: 10.1556/1326.2017.29.3.05Mahboubifar M., Sobhani Z., Dehghanzadeh G., et al. A Comparison between UV Spectrophotometer and High-performance Liquid Chromatography Method for the Analysis of Sodium Benzoate and Potassium Sorbate in Food Products / Food Anal. Methods. 2011. Vol. 4. N 2. P. 150–154. DOI: 10.1007/s12161-010-9158-0Mahboubifar M., Sobhani Z., Dehghanzadeh G., et al. A Comparison between UV Spectrophotometer and High-performance Liquid Chromatography Method for the Analysis of Sodium Benzoate and Potassium Sorbate in Food Products / Food Anal. Methods. 2011. Vol. 4. N 2. P. 150–154. DOI: 10.1007/s12161-010-9158-0Ogunleye D. T., Oyeyiola A. O., Onwordi C. T., et al. Spectrophotometric and high performance liquid chromatograhic determination of sodium benzoate and potassium sorbate in some soft drinks / Unilag J. Med. Sci. Technol. 2017. Vol. 5. N 1. P. 168–178.Ogunleye D. T., Oyeyiola A. O., Onwordi C. T., et al. Spectrophotometric and high performance liquid chromatograhic determination of sodium benzoate and potassium sorbate in some soft drinks / Unilag J. Med. Sci. Technol. 2017. Vol. 5. N 1. P. 168–178.Лисичкин Г. В., Крутяков Ю. А. Материалы с молекулярными отпечатками: синтез, свойства, применение / Успехи химии. 2006. Т. 75. № 10. С. 998–1017. DOI: 10.1070/RC2006v075n10ABEH003618Lisichkin G. V., Krutyakov Yu. A. Molecularly imprinted materials: synthesis, properties, applications / Russ. Chem. Rev. 2006. Vol. 75. N 10. P. 998–1017 [in Russian]. DOI: 10.1070/RC2006v075n10ABEH003618Turiel E., Martín-Esteban A. Molecularly imprinted polymers for sample preparation: a review / Anal. Chim. Acta. 2010. Vol. 668. P. 87–99. DOI: 10.1016/j.aca.2010.04.019Turiel E., Martín-Esteban A. Molecularly imprinted polymers for sample preparation: a review / Anal. Chim. Acta. 2010. Vol. 668. P. 87–99. DOI: 10.1016/j.aca.2010.04.019Unger C., Lieberzeit P. A. Molecularly imprinted thin film surfaces in sensing: Chances and challenges / React. Funct. Polym. 2021. Vol. 161. P. 1–10. DOI: 10.1016/j.reactfunctpolym.2021.104855Unger C., Lieberzeit P. A. Molecularly imprinted thin film surfaces in sensing: Chances and challenges / React. Funct. Polym. 2021. Vol. 161. P. 1–10. DOI: 10.1016/j.reactfunctpolym.2021.104855Бессонов М. И. Полиимиды — новый класс термостойких полимеров. — Л.: Наука, 1983. — 328 с.Bessonov M. I. Polyimides — a new class of heat-resistant polymers. — Leningrad: Nauka, 1983. — 328 p. [in Russian].Дмитриенко Е. В., Пышная И. А., Мартьянов О. Н., Пышный Д. В. Молекулярно-импринтированные полимеры для биомедицинских и биотехнологических применений / Успехи химии. 2016. Т. 85. № 5. С. 513–536. DOI: 10.1070/RCR4542Dmitrienko E. V., Pyshnaya I. A., Martyanov O. N., Pyshnyi D. Molecularly imprinted polymers for biomedical and biotechnological applications / Russ. Chem. Rev. 2016. Vol. 85. N 5. P. 513–536 [in Russian]. DOI: 10.1070/RCR4542Dmitrienko E. V., Bulushev R. D., Haupt K., et al. A simple approach to prepare molecularly imprinted polymers from nylon-6 / J. Mol. Recognit. 2013. Vol. 26. N 8. P. 368–375. DOI: 10.1002/jmr.2281Dmitrienko E. V., Bulushev R. D., Haupt K., et al. A simple approach to prepare molecularly imprinted polymers from nylon-6 / J. Mol. Recognit. 2013. Vol. 26. N 8. P. 368–375. DOI: 10.1002/jmr.2281Ву Хоанг Иен, Као Ньят Линь, Зяблов А. Н. Анализ свойств пленок молекулярно-импринтированных полимеров на основе полиимида / Сорбционные и хроматографические процессы. 2021. Т. 21. № 3. С. 360–368. DOI: 10.17308/sorpchrom.2021.21/3469Vu Hoang Yen, Cao Nhat Linh, Zyablov A. N. Analysis of the properties of films of moleculary imprinted polymers based on polyimide / Sorb. Khromatogr. Prots. 2021. Vol. 21. N 3. P. 360–368 [in Russian]. DOI: 10.17308/sorpchrom.2021.21/3469Зяблов А. Н., Шаповалова А. А. Определение остаточных количеств цефотаксима в жидких средах пьезоэлектрическими сенсорами / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2022. Т. 88. № 2. С. 15–20. DOI: 10.26896/1028-6861-2022-88-2-15-20Zyablov A. N., Shapovalova A. A. Determination of the residual amounts of cefotaxime in liquid media using piezoelectric sensors / Zavod. Lab. Diagn. Mater. 2022. Vol. 88. N 2. P. 15–20 [in Russian]. DOI: 10.26896/1028-6861-2022-88-2-15-20Zhao C., Jia G., Lu W., et al. A piezoelectric magnetic molecularly imprinted surface sensor for the detection of Sudan I / J. Alloys Compd. 2017. Vol. 710. P. 711–716. DOI: 10.1016/j.jallcom.2017.03.316Zhao C., Jia G., Lu W., et al. A piezoelectric magnetic molecularly imprinted surface sensor for the detection of Sudan I / J. Alloys Compd. 2017. Vol. 710. P. 711–716. DOI: 10.1016/j.jallcom.2017.03.316Karaseva N. A., Pluhar B., Beliaeva E. A., et al. Synthesis and application of molecularly imprinted polymers for trypsin piezoelectric sensors / Sens. Actuators B. 2019. Vol. 280. P. 272–279. DOI: 10.1016/j.snb.2018.10.022Karaseva N. A., Pluhar B., Beliaeva E. A., et al. Synthesis and application of molecularly imprinted polymers for trypsin piezoelectric sensors / Sens. Actuators B. 2019. Vol. 280. P. 272–279. DOI: 10.1016/j.snb.2018.10.022Sroysee W., Suticha Chunta S., Amatatongchai M., et al. Molecularly imprinted polymers to detect profenofos and carbofuran selectively with QCM sensors / Phys. Med. 2019. Vol. 7. P. 1–7. DOI: 10.1016/j.phmed.2019.100016Sroysee W., Suticha Chunta S., Amatatongchai M., et al. Molecularly imprinted polymers to detect profenofos and carbofuran selectively with QCM sensors / Phys. Med. 2019. Vol. 7. P. 1 – 7. DOI: 10.1016/j.phmed.2019.100016Pan M., Li R., Xu L., et al. Reproducible molecularly imprinted piezoelectric sensor for accurate and sensitive detection of ractopamine in swine and feed products / Sensors. 2018. Vol. 18. P. 1870–1882. DOI: 10.3390/s18061870Pan M., Li R., Xu L., et al. Reproducible molecularly imprinted piezoelectric sensor for accurate and sensitive detection of ractopamine in swine and feed products / Sensors. 2018. Vol. 18. P. 1870 – 1882. DOI: 10.3390/s18061870Ермолаева Т. Н., Фарафонова О. В., Бессонов О. И. Синтез и применение тонких пленок полимеров с молекулярными отпечатками сальбутамола в пьезоэлектрических сенсорах / Журн. аналит. химии. 2019. Т. 74. № 9S. С. S5–S12. DOI: 10.1134/S0044450219090172Ermolaeva T. N., Farafonova O. V., Bessonov O. I. Synthesis and use of thin polymer films with molecular imprints of salbutamol in quartz crystal microbalance sensors / J. Anal. Chem. 2019. Vol. 74. N 9 Suppl. P. S1–S8. DOI: 10.1134/S106193481909017XКао Ньят Линь, Дуванова О. В., Никитина С. Ю., Зяблов А. Н. Применение пьезосенсоров для определения карбоновых кислот в промежуточных продуктах производства пищевого этанола / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2019. Т. 85. № 4. С. 11–16. DOI: 10.26896/1028-6861-2019-85-4-11-16Cao Nhat Linh, Duvanova O. V., Nikitina S. Yu., Zyablov A. N. The use of piezosensors for determination of carboxylic acids in the intermediate products of edible ethanol production / Zavod. Lab. Diagn. Mat. 2019. Vol. 85. N 4. P. 11–16 [in Russian]. DOI: 10.26896/1028-6861-2019-85-4-11-16Дворкин В. И. Метрология и обеспечение качества химического анализа. — М.: Техносфера, 2019. — 318 с.Dvorkin V. I. Metrology and quality assurance of chemical analysis. — Moscow: Tekhnosfera, 2019. — 318 p. [in Russian].

The authors declare that there are no conflicts of interest present.