ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУММАРНОГО СОДЕРЖАНИЯ ФЕНОЛЬНЫХ АН-ТИОКСИДАНТОВ В МОДЕЛЬНЫХ СМЕСЯХ ПО МЕТОДУ ФОЛИНА-ЧОКАЛЬТЕУ И ПО МЕТОДУ FRAP

The total content of phenolic antioxidants (PhA) in tea, wine and other foodstuffs is usually determined without their separation. Active oxidizing agents, mainly Folin-Ciocalteu reagent (FC), are used as group reagents. The results obtained with the FC assay and later recalculated to the standard substance vary significantly from the results obtained with the other spectrophotometric assays such as the FRAP assay. In order to elucidate the real reason of the above-mentioned discrepancies, the authors have analyzed the water solutions with the known PhA total content (10-5–10-4 mol/dm3). The correct results were obtained only for one-component solutions. For the model mixtures containing 2 or 3 components, the results of cΣ  measurement with the standard FC procedure were distorted with significant systematic errors. When the universally used standard (gallic acid) has been applied, the error values (δс) were positive to the point of 50 % rel.; for the other standards the corresponding errors were much greater (by modulo). The main source of systematic errors during the PhA total content estimation was an intragroup selectivity of the signals. This effect could be related to the reaction stoichiometry features when FC reacts with the individual polyphenols. The subsidiary source of the systematic errors was the non-additivity of the light absorbance by the reaction products (reduced forms of the FC-reagent). For some mixtures, the deviations from the additivity were near 20% rel., this effect was detected for the first time. The substitution of the FC reagent with a less active oxidizing agent (FRAP reagent: Fe3+ + 2,2'-dipyridil) during cΣdetermination depressed the intragroup selectivity of the signals and totally prevented the non-additivity of the light absorbance. These effects assured more correct estimates of the total PhA content (δс 25 %).  In addition, the FPAP assay was more sensitive and more specific method to determine the total polyphenols than the widely used FC assay. Therefore, authors recommend replacing the FC assay with the FRAP assay in the food industry to improve the quality control performance of tea, wines and other foodstuffs.Keywords: phenolic antioxidants, total content of polyphenols, spectrophotometry, model mixtures, Folin-Ciocalteu assay, FRAP assay, systematic errorsDOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2019.23.3.008(Russian)V.I. Vershinin, E.V. Belova Dostoevsky Omsk State University, Mira str., 55a, Omsk, 644077, Russian FederationСуммарное содержание фенольных антиоксидантов (ФА) в пищевых продуктах обычно определяют без разделения смесей ФА, используя реактив Фолина-Чокальтеу (ФЧ) в качестве группового реагента. Как правило, результаты анализа, полученные методом ФЧ и выраженные в пересчете на стандартное вещество (Хст), намного выше результатов анализа тех же продуктов другими спектрофотометрическими методами, в частности методом FRAP (ferric reducing antioxidant power). Чтобы выяснить причины наблюдаемых расхождений, провели сопоставительный анализ водных растворов с известным содержанием ФА (10-5–10-4 моль/л). Методом ФЧ правильные результаты удается получить только в ходе анализа однокомпонентных растворов. Суммарное содержание ФА в модельных смесях методом ФЧ определяется с большими систематическими погрешностями (δс). При использовании галловой кислоты в качестве Хст значения δс доходят до 50 % отн., результаты анализа обычно завышены. Применение других Хст ведет к еще большим (по модулю) погрешностям. Установлено, что главным источником этих погрешностей является внутригрупповая селективность сигналов, вероятно обусловленная разной стехиометрией окисления индивидуальных ФА. Дополнительным источником погрешностей является неаддитивность светопоглощения продуктов восстановления реактива ФЧ смесями ФА; этот эффект выявлен впервые. Для некоторых смесей отклонения от аддитивности (ОА) доходят до 20 %. Таким образом, независимо от природы выбранного стандарта метод ФЧ не позволяет правильно оценить суммарное содержания ФА в неразделенных смесях. Переход к методу FRAP (система Fe3+ + 2,2'-дипиридил) обеспечил снижение внутригрупповой селективности и аддитивность сигналов. Анализ модельных смесей ФА по методу FRAP дает более правильные результаты (δс 25%). Кроме того, метод FRAP более чувствителен и более специфичен для данной группы аналитов. Поэтому замена метода ФЧ методом FRAP должна повысить надежность контроля качества чая, вин и других пищевых продуктов по показателю «суммарное содержание полифенолов».   Ключевые слова: фенольные антиоксиданты, суммарное содержание полифенолов, модельные смеси, спектрофотометрия, метод Фолина-Чокальтеу, метод FRAP, систематические погрешности.DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2019.23.3.00

Nilpotent Classical Mechanics

The formalism of nilpotent mechanics is introduced in the Lagrangian and Hamiltonian form. Systems are described using nilpotent, commuting coordinates $\eta$. Necessary geometrical notions and elements of generalized differential $\eta$-calculus are introduced. The so called $s-$geometry, in a special case when it is orthogonally related to a traceless symmetric form, shows some resemblances to the symplectic geometry. As an example of an $\eta$-system the nilpotent oscillator is introduced and its supersymmetrization considered. It is shown that the $R$-symmetry known for the Graded Superfield Oscillator (GSO) is present also here for the supersymmetric $\eta$-system. The generalized Poisson bracket for $(\eta,p)$-variables satisfies modified Leibniz rule and has nontrivial Jacobiator.Comment: 23 pages, no figures. Corrected version. 2 references adde

Interval estimates of total content of antioxidants for different analytical methods

Определение суммарного содержания (сΣ) однотипных аналитов, выраженного в пересчете на стандартное вещество Хст – широко применяемая, но метрологически некорректная измерительная процедура, ведущая к большим систематическим погрешностям (неопределенности типа B). Альтернативой является интервальная оценка сΣ (В.И. Вершинин и соавт., 2016), не требующая пересчета на Хст и, в отличие от расчета интегральных показателей, практически не зависящая от природы и соотношения компонентов искомой группы, присутствующих в пробе. Такие оценки применяют для определения суммарного содержания антиоксидантов (АО) в пищевых продуктах. Однако не ясно, как зависят эти оценки от выбора группового реагента и методики измерений. Чтобы найти ответ на этот вопрос, готовили и анализировали смеси АО с известными значениями сΣ порядка 10-5–10-4 моль/л. Обобщенные сигналы измеряли спектрофотометрическим методом по методикам Фолина-Чокальтеу (ФЧ) и FRAP, а затем вычисляли и сопоставляли традиционные и интервальные оценки сΣ. Для всех модельных смесей действительные значения сΣ оказалисьв границах вычисленных интервалов, причем в случае ФЧ интервалы были шире и сдвинуты в сторону больших значений сΣ. Методику FRAP модифицировали (выражение концентрации АО в моль-экв/л, уменьшение времени экспозиции, замена вспомогательного реагента), что сблизило коэффициенты чувствительности индивидуальных АО и втрое уменьшило относительную ширину интервалов. Модифицированную методику FRAP использовали для группового анализа вин, чайных настоев и соков. Получены и сопоставлены интервальные оценки сΣ. Обсуждаются нерешенные проблемы и актуальные направления исследований в области интервальных оценок.Determination of total content (сΣ) of similar analytes recalculated to the standard substance Xst is a commonly used but metrologically incorrect measuring procedure leading to significant systematic errors (B-type uncertainties). Interval estimate сΣ is an alternative method (V.I. Vershinin et al., 2016) not requiring recalculation to Xst and, in difference from calculating total indices, not depending on the nature and ratio of the sought group constituents present in the sample. Such estimates are used for evaluating total content of antioxidants (AO) in foodstuffs. However, the dependence of these estimates on the choice of group reagent and signal measuring procedure is uncertain. To address this question, model mixtures of AO with known сΣ values ranging from 10–5 to 10–4 mol/L were prepared and examined. Generalized signals were measured spectrophotometrically using Folin-Ciocalteu (F-C) and FRAP methods, and traditional and interval estimates of сΣ were calculated and compared. The true values of сΣ were within the respective intervals for all model mixtures; in case of F-C method the intervals were wider and shifted towards higher сΣ values. The FRAP procedure was modified by using AO-concentrations in mol-eq/L, reducing the reaction time and substituting the auxiliary reagent. This modification successfully leveled the sensibility coefficients of individual AOs and made the relative width of intervals three times as narrower. Modified FRAP method was used for group analysis of wines, black tea infusions and juices. Corresponding interval estimates of сΣ were obtained and compared. Unresolved issues and future research directions related to interval estimates are discussed.В проведении эксперимента и/или подготовке материалов для публикации принимали участие к.х.н. Н.С. Бриленок и студенты ОмГУ Е.В. Белова, М.В. Бахарева, И.С. Петракова и Л.С. Баженова. В обсуждении результатов исследования участвовала д.х.н. И.В. Власова. Всем им автор приносит глубокую благодарность.Dr. N.S. Brilenok, and students E.V. Belova, M.V. Bakhareva, I.S. Petrakova and L.S. Bazhenova participated in the experimental work or data processing and Prof. I.V. Vlasova took part in the discussion of the results of investigation. The author deeply thanks them all

ОЦЕНКА АНТИОКСИДАНТНОЙ АКТИВНОСТИ ПОЛИФЕНОЛОВ ПО МЕТОДУ FRAP В ПРИСУТСТВИИ КОМПЛЕКСАНТОВ

The influence of foreign substances on the results of spectrophotometric determination of polyphenol antioxidants by FRAP assay is investigated. The assay is based on the reduction of Fe3+ ions by polyphenols in the presence of 2,2'-dipyridyl. Quercetin, rutin and gallic acid were used as model compounds. The absorbance at 520 nm is measured 60 minutes after mixing the reagents. The sensitivity of polyphenols determination  decreases in the presence of fluorides, phosphates, citrates, tartrates and other substances not forming their own analytical signals but binding Fe3+ ions in the stable complex compounds. This effect can be predicted by the calculation of complexation degree and taking into account the ligand concentration and pH value. The increase of the initial concentration of Fe(III) up to 10-3 M decreases the effect of fluorides, but leads to side processes involving phosphates or salicylates. Binding of iron(III)  leads to the systematic error when the total antioxidant capacity (TAC) is determined with a calibration curve (underestimation). The analysis of model mixtures with the additives method significantly reduces the impact of complexants and the abovementioned error. Foodstuffs which contain 10-4 M complexants or more have to be analyzed by the method of standard additives, which leads to higher TAC values than using of traditional TAC determination with calibration curve; the difference is about 20-50%. For the majority of examined foodstuffs the difference in the mean results for these analytical methods is statistically valid. The accuracy of the proposed method for some products (wine, beer, tea etc.) was confirmed with the added–found standard technique. Keywords: foodstuff, food analysis, polyphenols, complexants, FRAP assay, antioxidant activityDOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2016.20.3.004 N.S. Brilenok, V.I. Vershinin, M.V. Bakhareva Dostoevsky Omsk State University (OmGU)55A Mira pr., Omsk, 644077,Russian Federation   Исследовано влияние посторонних веществ на результаты спектрофотометрического определения антиоксидантов полифенольного типа методом FRAP, основанным на восстановлении Fe(III) полифенолами в присутствии 2,2'-дипиридила.В качестве модельных соединений применяли кверцетин, рутин и галловую кислоту. Оптическую плотность измеряли при 520 нм через 60 минут после смешивания реагентов. Чувствительность определения полифенолов снижается в присутствии фторидов, фосфатов, цитратов, тартратов и других веществ, не формирующих собственные аналитические сигналы, но связывающих ионы Fe3+ в прочные комплексные соединения. Влияние комплексантов можно прогнозировать, рассчитывая закомплексованность Fe(III) с учетом концентрации лиганда и значения рН. Увеличение исходной концентрации реагента до 10-3 М несколько снижает влияние фторидов, но приводит к побочным процессам с участием фосфатов и салицилатов. Cвязывание Fe3+ комплексантами  приводит к возникновению мультипликативной систематической погрешности при определении обобщенной антиоксидантной активности (АОА) модельных смесей по градуировочному графику; величина АОА оказывается сильно заниженной. Переход к определению АОА модельных смесей по способу добавок значительно уменьшает влияние всех комплексантов. Поэтому анализ пищевых продуктов, содержащих комплексанты на уровне 10-4 М и выше, рекомендуется проводить по способу добавок, что ведет к более высоким (на 20-50 %)  значениям АОА, чем при использовании традиционных методик анализа тех же продуктов. Для большинства исследованных продуктов  различия результатов анализа статистически достоверны. Приблизительная правильность результатов анализа пищевых продуктов по разработанным методикам подтверждена по способу «введено-найдено».   Ключевые слова: анализ пищевых продуктов, полифенолы, комплексанты,  метод FRAP, обобщенная антиоксидантная  активность,  селективность,  способ добавок DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2016.20.3.00

ТОЧНОСТЬ ИК-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКИХ ОЦЕНОК СУММАРНОГО СОДЕРЖАНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ В ИХ МОДЕЛЬНЫХ СМЕСЯХ ПРИ РАЗНЫХ СПОСОБАХ ИЗМЕРЕНИЯ ОБОБЩЕННОГО АНАЛИТИЧЕСКОГО СИГНАЛА

Problem. To evaluate the total concentration (сΣ) of hydrocarbons (HBs) in natural and waste waters it is necessary to extract all HBs, separate them from non-HB substances and measure the generalized signal in the certain IR spectral region. Then one may to determine total HB index (с*) recalculated to the certain standard substance. The error δс = (с* - сΣ) / сΣ has to depend on the method of signal measuring but no systematic investigations of this problem  were early conducted.          Experiment.  The model mixtures of alkanes, cycloalkanes and alkilarenes in CCl4 were prepared. Two methods of generalized signal measuring were used.    Namely, one-wave IR-spectrometry (FT-801 Fourier-spectrometer) and IR-photometry (concentratometer ICN-025 with interference filters). The total HB index was determined for each sample, the same standard (Simard mixture) was used for all determinations. The  both  estimations for each sample were compared.          Results. For both methods resulting δс–values are repeatable and significant.  The measurement of the average absorbance near 3.3-3.5 mcm by IKN-025 concentratometer leads to more accurate (±20-30 % rel.) estimations of the total hydrocarbon content than the measurement of the monochromatic absorbance near 3.42 mcm by the FT-801 Fourier-spectrometer (errors to the point of 80 % rel.), with other equal conditions. The one-wave IR spectrometry in comparison with IR-photometry  has the only benefit - low LODs of  hydrocarbons. Discussion. Irrespective of the way to measure the signal, the error δс  arises mainly because the real mismatch of standard and model mixtures in composition exists. The other factor is the inequality of the absorption coefficients for different HBs. This hypothesis is confirmed, as we are able to predict δс–values taking into the consideration the absorption coefficients and the composition of mixtures to investigate.  The leveling of these absorption coefficients for various HBs leads  to more reliable estimations for сΣ. The probable mechanism for absorption coefficients leveling  is proposed  on the basis of  spectral data. Evidently, the multiwave IR-spectrometry and integral intensities measuring have to show the best accuracy of hydrocarbon content estimations and the low LODs simultaneously.  In the ”Conclusion” the fundamental and applied significances of the investigation are characterized.    Key words: aqueous analysis, total indices, petroleum products, one wave IR spectrometry, IR photometry, concentratometers, errors of the analysis, limits of detection.  (Russian)DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2014.18.1.010 M.A. Fedorova,  S.V. Usova,  V.I. Vershinin Dostoevsky Omsk State University, Omsk, Russian FederationПроблема. Для оценки суммарного содержания (сΣ) углеводородов (УВ) в природных и сточных водах их экстрагируют, очищают экстракт от неуглеводородных компонентов, измеряют обобщенный сигнал в ИК-области спектра и находят интегральный показатель «содержание нефтепродуктов» (с*) в пересчете на стандартное вещество. Погрешность  δс = (с* - сΣ) / сΣ  должна зависеть от способа измерения сигнала, но систематически этот вопрос ранее не  исследовался.  Эксперимент. Готовили модельные смеси алканов, циклоалканов и алкиларенов в CCl4. Обобщенные сигналы смесей измеряли методом  одноволновой ИК-спектрометрии (Фурье-спектрометр FT-801) и методом ИК-фотометрии (концентратомер ИКН-025 с интерференционными светофильтрами). Во всех случаях рассчитывали с* в пересчете на смесь Симарда и сравнивали значения δс, полученные при разных способах измерения сигнала. Результаты. В обоих случаях значения δс статистически значимы и хорошо воспроизводимы. При прочих равных условиях ИК-фотометрические измерения в области 3.3-3.5 мкм вели к более правильным оценкам суммарного содержания УВ,чем одноволновая ИК-спектрометрия при 3.42 мкм. Преимущество одноволновой ИК-спектрометрии по сравнению с ИК-фотометрией – более низкие пределы обнаружения.Обсуждение результатов. Независимо от способа измерения сигнала, погрешность δс возникает в основном из-за несовпадения состава анализируемой смеси и состава стандартного вещества, а также из-за разной чувствительности определения различных УВ. Это предположение подтверждается возможностью прогнозирования δс с учетом состава исследуемой смеси и коэффициентов поглощения ее компонентов. Нивелирование чувствительности определения разных УВ при измерении их сигнала с помощью концентратомера приводит к  более точным оценкам суммарных содержаний. На основании литературных данных  о спектрах поглощения УВ в ИК-области предложен вероятный  механизм нивелирующего эффекта. В «Заключении» охарактеризованы теоретическая и прикладная значимость проведенного исследования.  Ключевые слова: гидрохимический анализ, интегральные показатели, нефтепродукты,  погрешности анализа, ИК-спектрометрия, ИК-фотометрия,  концентратомеры,  пределы обнаружения.  DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2014.18.1.010

THE MULTIWAVE IR-SPECTROMETRY AS THE TOOL FOR TOTAL HYDROCARBON ESTIMATIONS

 Problem. To evaluate the total concentration (сΣ) of hydrocarbons (HСs) in natural or waste waters, it is possible to extract all HCs and to measure the generalized analytical signal in the certain IR spectral region. Then the total TPH index (с*) can be determined in terms of the certain standard substance Xst. The error of this estimation δс = (с* - сΣ) / сΣoften exceeds 50 % rel. Specialists believe that the transition to multiwavelength signal measurement using n analytical wavelength values (n 1) improves the accuracy of сΣ estimations. No systematic investigations of this problem were conducted earlier.          Experiment. The model mixtures of alkanes, cycloalkanes and arenes in CCl4 were prepared to simulate the composition of refined extracts. IR-spectra were registered with FT-801 Fourier-spectrometer. The absorbance of each mixture was measured  by three methods: (1) – only with 2930 cm-1; (2) – with 2930, 2960 and 3030 cm-1; (3) – with 2855, 2930, 2960 and 3030 cm-1. The generalized signal was calculated for each mixture by summation of the measurands for different analytical wavelength values (AWV). Corresponding formulae with weighting factors were derived beforehand by the technique of least squares. The total index value (c*) was determined by the calibration curve АΣ= f(сx), and  Simard mixture was used as Xst  in all cases. Calculated δс values for standard methods (1) and (2) were compared with the data obtained using the new method (3). To interpret the results, the absorbance factors were compared for certain individual HCs.           Results. The precision of generalized signals slightly decreases when the number of AWV grows. Simultaneous LODs are raised and the absorbance factors for individual HCs are leveled. The errors of сΣ evaluation via c* for all methods are statistically significant but they diminish when n grows. RMSEP parameter decreases with the methods line (1) (2) (3). Standard methods (1) and (2) do not provide the level of the result accuracy which is necessary according to Russian standards. The new multiwavelength method (3) provides the estimation accuracy which is required. For this method δс values do not exceed 15 % in modulo, even for mixtures with the high content of arenes.Discussion. Our experiment showed that the simultaneous use of some AWVs really provides more reliable сΣ estimations. The main reason for this effect is the leveling of the absorption coefficients for various HCs, particularly for alkanes and arenes. Subsequent reduction of systematic errors may be secured if we will not use the univariate calibration curves.  The multivariate calibration, obtained from the training set of the spectral data (method 3a), leads to accurate сΣ  estimations. In this case δс values do not exceed 8 %, and for the most part of model mixtures systematic errors are not statistically significant. In “Conclusion” the fundamental significances of obtained results and perspectives of their application in aqueous analysis are discussed.            Key words: aqueous analysis, total indices, total content of hydrocarbons, multiwave IR spectrometry, systematic errors(Russian)DOI:http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2015.19.1.011S.V. Usova, М.А. Fedorova, S.V. Petrov, V.I. VershininDostoevsky Omsk State University (OmGU), Omsk, Russian Federatio

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУММАРНОГО СОДЕРЖАНИЯ ФЕНОЛЬНЫХ АН-ТИОКСИДАНТОВ В МОДЕЛЬНЫХ СМЕСЯХ ПО МЕТОДУ ФОЛИНА-ЧОКАЛЬТЕУ И ПО МЕТОДУ FRAP

The total content of phenolic antioxidants (PhA) in tea, wine and other foodstuffs is usually determined without their separation. Active oxidizing agents, mainly Folin-Ciocalteu reagent (FC), are used as group reagents. The results obtained with the FC assay and later recalculated to the standard substance vary significantly from the results obtained with the other spectrophotometric assays such as the FRAP assay. In order to elucidate the real reason of the above-mentioned discrepancies, the authors have analyzed the water solutions with the known PhA total content (10-5–10-4 mol/dm3). The correct results were obtained only for one-component solutions. For the model mixtures containing 2 or 3 components, the results of cΣ  measurement with the standard FC procedure were distorted with significant systematic errors. When the universally used standard (gallic acid) has been applied, the error values (δс) were positive to the point of 50 % rel.; for the other standards the corresponding errors were much greater (by modulo). The main source of systematic errors during the PhA total content estimation was an intragroup selectivity of the signals. This effect could be related to the reaction stoichiometry features when FC reacts with the individual polyphenols. The subsidiary source of the systematic errors was the non-additivity of the light absorbance by the reaction products (reduced forms of the FC-reagent). For some mixtures, the deviations from the additivity were near 20% rel., this effect was detected for the first time. The substitution of the FC reagent with a less active oxidizing agent (FRAP reagent: Fe3+ + 2,2'-dipyridil) during cΣdetermination depressed the intragroup selectivity of the signals and totally prevented the non-additivity of the light absorbance. These effects assured more correct estimates of the total PhA content (δс 25 %).  In addition, the FPAP assay was more sensitive and more specific method to determine the total polyphenols than the widely used FC assay. Therefore, authors recommend replacing the FC assay with the FRAP assay in the food industry to improve the quality control performance of tea, wines and other foodstuffs.Keywords: phenolic antioxidants, total content of polyphenols, spectrophotometry, model mixtures, Folin-Ciocalteu assay, FRAP assay, systematic errorsDOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2019.23.3.008(Russian)V.I. Vershinin, E.V. Belova Dostoevsky Omsk State University, Mira str., 55a, Omsk, 644077, Russian FederationСуммарное содержание фенольных антиоксидантов (ФА) в пищевых продуктах обычно определяют без разделения смесей ФА, используя реактив Фолина-Чокальтеу (ФЧ) в качестве группового реагента. Как правило, результаты анализа, полученные методом ФЧ и выраженные в пересчете на стандартное вещество (Хст), намного выше результатов анализа тех же продуктов другими спектрофотометрическими методами, в частности методом FRAP (ferric reducing antioxidant power). Чтобы выяснить причины наблюдаемых расхождений, провели сопоставительный анализ водных растворов с известным содержанием ФА (10-5–10-4 моль/л). Методом ФЧ правильные результаты удается получить только в ходе анализа однокомпонентных растворов. Суммарное содержание ФА в модельных смесях методом ФЧ определяется с большими систематическими погрешностями (δс). При использовании галловой кислоты в качестве Хст значения δс доходят до 50 % отн., результаты анализа обычно завышены. Применение других Хст ведет к еще большим (по модулю) погрешностям. Установлено, что главным источником этих погрешностей является внутригрупповая селективность сигналов, вероятно обусловленная разной стехиометрией окисления индивидуальных ФА. Дополнительным источником погрешностей является неаддитивность светопоглощения продуктов восстановления реактива ФЧ смесями ФА; этот эффект выявлен впервые. Для некоторых смесей отклонения от аддитивности (ОА) доходят до 20 %. Таким образом, независимо от природы выбранного стандарта метод ФЧ не позволяет правильно оценить суммарное содержания ФА в неразделенных смесях. Переход к методу FRAP (система Fe3+ + 2,2'-дипиридил) обеспечил снижение внутригрупповой селективности и аддитивность сигналов. Анализ модельных смесей ФА по методу FRAP дает более правильные результаты (δс 25%). Кроме того, метод FRAP более чувствителен и более специфичен для данной группы аналитов. Поэтому замена метода ФЧ методом FRAP должна повысить надежность контроля качества чая, вин и других пищевых продуктов по показателю «суммарное содержание полифенолов».   Ключевые слова: фенольные антиоксиданты, суммарное содержание полифенолов, модельные смеси, спектрофотометрия, метод Фолина-Чокальтеу, метод FRAP, систематические погрешности.DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2019.23.3.00

The multiwave IR-spectrometry as the tool for total hydrocarbon estimations

Проблема. Чтобы оценить суммарное содержание ( с Σ) углеводородов (УВ) в природных или сточных водах, их экстрагируют, измеряют обобщенный сигнал ( А Σ) в ИК-области спектра и находят показатель «содержание нефтепродуктов» ( с *) в пересчете на стандартное вещество Xст. Погрешность определения δс = ( с* - с Σ) / с Σ нередко превышает 50 % отн. Считают, что измерение сигнала при n аналитических длинах волн ( n > 1) повышает точность оценки с Σ, но исследования в этой области не проводились. Эксперимент. Готовили смеси алканов, циклоалканов и аренов в CCl₄, моделируя состав очищенных экстрактов. ИК-спектры регистрировали с помощью фурье-спектрометра FT-801. Поглощение каждой смеси измеряли тремя способами: 1 - при 2930 см⁻¹; 2 - при 2930, 2960 и 3030 см⁻¹; 3 - при 2855, 2930, 2960 и 3030 см⁻¹. Обобщенный сигнал вычисляли, суммируя результаты измерений при разных аналитических длинах волн (АДВ) по заранее выведенным формулам, включающим весовые коэффициенты. Показатель с * рассчитывали по градуировкам вида АΣ = f ( с ₓ); во всех случаях Хст - смесь Симарда. Находили и сравнивали значения δс при разных способах измерения АΣ. Чтобы объяснить выявленные закономерности, сопоставляли удельные коэффициенты поглощения разных УВ для каждого способа измерения А Σ. Результаты. При переходе от одноволновой к многоволновой спектрометрии сходимость результатов незначительно уменьшается, пределы обнаружения УВ растут, а коэффициенты поглощения индивидуальных УВ достоверно сближаются. Значения δс во всех случаях статистически значимы. Обобщающий их параметр RMSEP снижается в ряду (1) > (2) > (3). Методика (3) обеспечивает требуемую стандартами РФ точность оценки с Σ; даже для проб с высоким содержанием аренов δс < 15 % отн. Обсуждение результатов. Эксперимент показал, что одновременное использование нескольких АДВ при измерении аналитического сигнала действительно повышает точность оценки суммарного содержания УВ. Этот эффект объясняется нивелированием чувствительности определения разных УВ, например, алканов и аренов. Дальнейшее снижение погрешностей (при том же наборе АДВ) требует отказа от применения одномерных градуировок вида А Σ = f ( с ₓ). Если применять многомерную градуировку, заранее построенную по спектрам множества модельных углеводородных смесей (методика 3а), значения δс не превышают 8 % отн. В этом случае для большинства модельных смесей систематическая составляющая общей погрешности оказывается статистически незначимой. В « Заключении » охарактеризованы теоретическая значимость полученных результатов и перспективы их использования в гидрохимическом анализе.Problem. To evaluate the total concentration ( с Σ) of hydrocarbons (HСs) in natural or waste waters, it is possible to extract all HCs and to measure the generalized analytical signal in the certain IR spectral region. Then the total TPH index ( с *) can be determined in terms of the certain standard substance Xst. The error of this estimation δ с = ( с* - с Σ) / с Σ often exceeds 50 % rel. Specialists believe that the transition to multiwavelength signal measurement using n analytical wavelength values ( n > 1) improves the accuracy of с Σ estimations. No systematic investigations of this problem were conducted earlier. Experiment. The model mixtures of alkanes, cycloalkanes and arenes in CCl₄ were prepared to simulate the composition of refined extracts. IR-spectra were registered with FT-801 Fourier-spectrometer. The absorbance of each mixture was measured by three methods: (1) - only with 2930 cm⁻¹; (2) - with 2930, 2960 and 3030 cm⁻¹; (3) - with 2855, 2930, 2960 and 3030 cm⁻¹. The generalized signal was calculated for each mixture by summation of the measurands for different analytical wavelength values (AWV). Corresponding formulae with weighting factors were derived beforehand by the technique of least squares. The total index value ( c *) was determined by the calibration curve АΣ = f ( с ₓ), and Simard mixture was used as Xst in all cases. Calculated δ с values for standard methods (1) and (2) were compared with the data obtained using the new method (3). To interpret the results, the absorbance factors were compared for certain individual HCs. Results. The precision of generalized signals slightly decreases when the number of AWV grows. Simultaneous LODs are raised and the absorbance factors for individual HCs are leveled. The errors of сΣ evaluation via c* for all methods are statistically significant but they diminish when n grows. RMSEP parameter decreases with the methods line (1) > (2) > (3). Standard methods (1) and (2) do not provide the level of the result accuracy which is necessary according to Russian standards. The new multiwavelength method (3) provides the estimation accuracy which is required. For this method δ с values do not exceed 15 % in modulo, even for mixtures with the high content of arenes. Discussion. Our experiment showed that the simultaneous use of some AWVs really provides more reliable с Σ estimations. The main reason for this effect is the leveling of the absorption coefficients for various HCs, particularly for alkanes and arenes. Subsequent reduction of systematic errors may be secured if we will not use the univariate calibration curves. The multivariate calibration, obtained from the training set of the spectral data (method 3a), leads to accurate с Σ estimations. In this case δ с values do not exceed 8 %, and for the most part of model mixtures systematic errors are not statistically significant. In “Conclusion” the fundamental significances of obtained results and perspectives of their application in aqueous analysis are discussed

Experimental Modeling of Combined and Sequential Use of Transosseous and Intramedullary Blocking Osteosynthesis

Background. The introduction of the combined and sequential application of transosseous and intramedullary blocked osteosynthesis in limb lengthening requires an experimental study of the features of distraction regenerate. For small animals (in particular rabbits), special models are required.Aims. To develop experimental models of sequential and combined use of transosseous and intramedullary osteosynthesis in limb lengthening and substantiate their effectiveness.Materials and methods. A comparative study was carried out on 30 rabbits of the Soviet Chinchilla breed. Experimental models of sequential (EM-1) and combined (EM-2) application of transosseous and intramedullary osteosynthesis with preservation of the apparatus during the fixation period to simulate blockage were studied in the main groups. For comparison, sequential (comparison model 1 – CM-1) and combined (comparison model 2 – CM-2) use of transosseous and intramedullary osteosynthesis with dismantling of the apparatus at the end of distraction were modeled. The control was a regenerate formed according to the classical Ilizarov method. Radiographs were performed in dynamics, CT and morphological studies – at the end of the fixation period.Results. It was noted that regenerates of the same type in structure were formed in the EM-1 and CM-1 groups, as in the EM-2 and CM-2 groups. With successive methods, the spindle-shaped form of the regenerate prevailed, the formation of a pronounced periosteal component was noted. Powerful cortical plates, according to morphological studies, are formed from the periosteal and intermediate zones. With combined techniques, the cortical plates are formed thinner and predominantly from the periosteal component, the shape of the regenerate is closer to fusiform. In the comparison groups, the total time of surgical interventions was 25–50 % longer, in 50 % of cases there was a loss of length or deformation of the regenerate.Conclusions. The developed models of sequential and combined use of transosseous and intramedullary osteosynthesis for limb lengthening with preservation of fixation with an apparatus to simulate blocking have proven to be reliable in terms of fixation and easy to use on small laboratory animals.