Применение МИП-сенсоров для определения консервантов в безалкогольных напитках

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.

1. Mota 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-x

2. Точилина 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: 10.20914/2310-1202-2020-3-117-122

3. Yen 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.6.4.876

4. Petanovska-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: 10.1556/1326.2017.29.3.05

5. Mahboubifar 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/s12161-010-9158-0

6. 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.

7. 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/RC2006v075n10ABEH003618

8. Turiel 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.2010.04.019

9. Unger 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.2021.104855

10. Бессонов М. И. Полиимиды — новый класс термостойких полимеров. — Л.: Наука, 1983. — 328 с.

11. 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/RCR4542

12. Dmitrienko 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.2281

13. Ву 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.2021.21/3469

14. Зяблов 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: 10.26896/1028-6861-2022-88-2-15-20

15. Zhao 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.2017.03.316

16. Karaseva 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.2018.10.022

17. Sroysee 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.2019.100016

18. Pan 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/s18061870

19. Ермолаева 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/S0044450219090172

20. Као 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: 10.26896/1028-6861-2019-85-4-11-16

21. Дворкин В. И. Метрология и обеспечение качества химического анализа. — М.: Техносфера, 2019. — 318 с.