Нефелометричний метод визначення вмісту білка
Метод заснований на вимірюванні інтенсивності світлового потоку, розсіяного твердими чи колоїдними частинками, які знаходяться в розчині у зваженому стані. За інтенсивністю забарвлення, визначають концентрацію досліджуваної речовини.
Прилади, обладнання, матеріали:фотоелектроколориметр, конічні колби 250-300 мл,апарат для струшування, центрифуга, мірні колби 50 мл, піпетки на 5 та 50 мл, сульфосаліцилова кислота.
Наважкуподрібненої середньої проби масою0,5 г зважують на аналітичних вагах з точністю до 0,001 г і поміщають в конічну колбу місткістю 250-300мл з притертою пробкою. В колбу додають 50 мл 0,05 н. розчину гідроксиду натрію.
Закриту пробкою колбу струшують на механічному струшувачі протягом 1 хв. Потім витяжку центрифугують 10 хв при частоті обертання 600 об/хв. Далі 5 мл прозорого центрифуга ту переносять до мірної колби місткістю 50 мл і вміст колби доводять до мітки сульфосаліциловою кислотою
При нефелометричному визначенні отримання правильних результатів в значній мірі залежить від методики одержання суспензії, особливо від порядку змішування розчинів, швидкості змішування. Тому після додавання сульфосаліцилової кислоти колбу швидко перевертають 2-3 рази (не більше!), розчин наливають в п´ятиміліметрову кювету та вимірюють оптичну густину розчину при довжині хвилі 550 нм., оскільки частини білка швидко агрегатують. Вміст білка визначають за калібрувальною кривою. Побудова кривої проводиться аналогічно біуретовому методу визначення білка.
Біуретовий метод визначення білка(в модифікації Дженнінгса)
Метод заснований на використанні кольорової реакції на білки, що містить групування -CO-NH-, яке називається пептидним зв’язком.
Сполука, яка має пептидний зв'язок, в лужному розчині CuSO4 утворюють забарвлені мідно-натрієві (-калієві) комплексні сполуки, оскільки білки дають фіолетове забарвлення, а пептони та поліпептиди – червоно-фіолетове. Інтенсивність забарвлення пропорційна кількості пептидних зв’язків або концентрації білку. Вимірявши оптичну густину забарвленого розчину, за калібрувальною кривою знаходять вміст білків у наважці. Метод відрізняється високою чуттєвістю і дозволяє проводити визначення при розведенні білків 1:10000.
Прилади, обладнання, матеріали: фотоелектроколориметр, конічні колби 250-300 мл, апарат для струшування, центрифуга, піпетки на 100 мл, біуретовий реактив (15 мл 10 н. розчину KOH та 25 г сегнетової солі поміщають в мірну колбу на 1 л і розчиняють в 900 мл дистильованої води. До розчину невеликими порціями при перемішуванні з циліндра додають 30 мл 4%-го розчину CuSO4 та вміст колби доводять до мітки водою), чотирихлористий вуглець.
На аналітичних вагах зважують 1,5±0,001 г досліджуваного продукту і наважку поміщають в суху конічну колбу місткістю 200-300 мл. Зразок повністю змочується 2 мл чотирихлористим вуглецем для вилучення жиру, потім піпеткою додають 100 мл біуретового реактиву. Закрита пробкою колба струшується на механічному струшуванні на протязі 1 год . Паралельно визначають вологість досліджуваного зразку.
Для виділення забарвленого розчину вміст колби переносять у центрифужні стакани і 10 хв центрифугують при частоті обертання 4500 об/хв. Прозорий центрифуга розташовують в п´ятиміліметрову кювету фотоелектроколориметра і вимірюють оптичну густину, за розчин порівняння використовують дистильовану воду. За величиною оптичної густини на калібрувальній кривій знаходять вміст білків у наважці (в мг). Процентний вміст білків в сухих речовинах борошна розраховують за формулою:
Х= 
, (7.2 )
де а – кількість білка в наважці борошна, знайдена за калібрувальною кривою, мг;
Н – наважка досліджуваної сировини, г;
W – вологість досліджуваної сировини,%.
Побудова калібрувальної кривої: калібрувальну криву будують за зразками борошна з різним вмістом білка в діапазоні, який зустрічається в реальних умовах ( від 8 до 20%). Відбирають не менше 10 зразків з інтервалом вмісту білків не більше 1%. Потім проводять визначення оптичної густини білкових витяжок всіх зразків за вище наведеною методикою і будують криву, відкладаючи на осі абсцис значення оптичної густини, а на осі ординат – вміст борошна в наважці (мг) [5]. Одержані результати порівнюють зі стандартами.
Контрольні питання
1. Масова частка азотистих речовин у рослинній сировині.
2. Яку роль відіграє білок в організмі людини?
3. Суть способу визначення загального азоту за методом К´єльдаля.
4. Пояснити поняття «білковий» та «небілковий» азот.
5. Заходи безпеки під час визначення азоту за методом К´єльдаля. Назвати переваги та недоліки цього методу.
6. Методика визначення загального азоту за К´єльдалем.
7. Сутність біуретового методу визначення білкових речовин у харчових продуктах.
8. В чому полягає сутність нефелометричного методу визначення білкових речовин у харчових продуктах.
9. Назвати на яких специфічних властивостях білку засновані методи визначення білкових речовин.
Лабораторна робота № 8
Тема:Методи визначення масової частки жиру в харчових продуктах
Мета:визначити масову частку жирів в сировині та готовій продукції та встановити їх відповідність за даним показником вимогам нормативної документації.
Порядок виконання роботи
Жири є основною групою органічних речовин, які входять до класу ліпідів. Окрім них, до ліпідів відносять жироподібні речовини – воски, стероїди, фосфоліпіди та інші.
За хімічною будовою жири – це тригліцериди – складні ефіри вищих жирних кислот та трьохатомного спирту – гліцерину. До складу природних тригліцеридів в різних співвідношеннях входять десятки органічних кислот, які відрізняються кількістю в молекулі атомів вуглецю, наявністю або відсутністю подвійних зв’язків, вмістом оксигруп в вуглеводневому радикалі і т.д., що і визначає різноманітність природних жирів.
Тваринні жири більш багаті за набором вищих жирних кислот, до їх складу входять кислоти з числом атомів від 20 до 24, причому більшість з них насичені жирні кислоти.
До складу рослинних жирів входять переважно ненасичені жирні кисло-ти – олеїнова, линолева, ліноленова, а з насичених в значній кількості міститься лише пальмітинова кислота.
Характер вищих жирних кислот, що входять до складу жиру визначає його фізичні властивості. Так, якщо в складі тригліцирида переважають насичені жирні кислоти з високою температурою плавлення, то і
тригліцерид – твердий (яловичий жир і т.д.), якщо ж в його складі в основному ненасичені жирні кислоти – при звичайних умовах цей жир рідкий (рослинні олії).
Вміст жиру нормується для багатьох харчових продуктів (хлібобулочні і кондитерські вироби, молочні продукти і т.д.).
Загальною властивістю ліпідів є їх нерозчинність у воді , але гарна розчинність в органічних розчинниках – бензолі, бензині, петролейному, сірчаному ефірах, ацетоні, хлороформі, метиловому та етиловому спирті і т.д. На цій властивості основані майже всі методи кількісного визначення жиру. Під час екстрагування, окрім жирів, одночасно з наважки продукту все розчиняється в даному органічному розчиннику. Так, з жироподібних речовин під час обробки етиловим або петролейним ефіром в розчин переходять воски, стерини, вільні жирні кислоти і т.д. Якщо ефір недостатньо чистий, містить в своєму складі спирт, ацетон, вологу, то в нього можуть переходити речовини, що не відносяться до класу ліпідів – смоли, спирти, барвники, цукри, альдегіди, кетони. Також, якщо в наважці продукту містяться ефірні масла, вони також перейдуть у витяжку. Речовини, що екстрагуються за допомогою розчинника з наважки продукту, умовно називають сирий жир.
| РОБОТА 1. ВИВЧЕННЯ МЕТОДІВ ВИЗНАЧЕННЯ ВМІСТУ ЖИРІВ У ХАРЧОВИХ ПРОДУКТАХ |
Існують чотири групи методів кількісного визначення сирого жиру.
До першої групи відносять методи, що дозволяють практично повністю видалити жир з наважки шляхом багаторазового екстрагування розчинником в спеціальному апараті. З отриманої витяжки проводять відгонку розчинника, а залишок висушують та зважують (метод Сокслета).
Друга група методів передбачає видалення жиру з наважки дослідного продукту шляхом настоювання з розчинником в колбі з притертою пробкою протягом певного проміжку часу. Розчин фільтрують, розчинник відганяють, залишок висушують і зважують.
В третій групі наважку продукту обробляють через повторну екстракцію розчинником до повного видалення жиру з неї. Обезжирений залишок продукту висушують, зважують та за різницею між масою до та після екстракції знаходять вміст жиру в продукті (метод Рушковського).
В четвертій групі методів наважку продукту обробляють розчинником з високим коефіцієнтом заломлення (бромнафталін-α і т.д.) для видалення з неї жиру. Отриману суміш фільтрують, фільтрат наносять на призму рефрактометра і визначають коефіцієнт заломлення розчину жиру в розчиннику. Знаючи коефіцієнт заломлення чистого розчинника, розраховують вміст жиру в продукті (рефрактометричні методи визначення жиру).
Визначення масової частки жиру екстракційним методом з попереднім гідролізом наважки
Даний метод є арбітражним в хлібопекарській промисловості. Метод базується на видаленні жиру з попередньо гідролізованої наважки виробу розчинником та визначенні кількості жиру зважуванням після видалення розчинника із даного об’єму розчину.
Прилади, обладнання, матеріали: технічні ваги, набір різноваг, рефрактометр, плоскодонні та мірні колби, циліндри склянки, піпетки, пікнометри, фарфорові ступки, зворотні холодильники.
Наважку продукту 10 г (якщо жиру у виробі більше 10 %, наважку беруть 5 г), взяту з точністю до 0,05 г, переносять в плоскодонну колбу вмістом 300 м3, доливають 100 см3 1,5 %-ї соляної кислоти (або 100 см3 5 % сірчаної кислоти), кип’ятять в колбі із зворотнім холодильником 30 хв.Проводячи аналіз, слід зважати на те, що після кип'ятіння наважки з розбавленою кислотою треба обов'язково охолодити колбу водою до кімнатної температури і тільки після цього додавати 50 см3 хлороформу, щільно закривають, енергійно збовтують 15 хв, після чого центрифугують 2…3 хв. Верхній водний шар, що утворився, видаляють, піпеткою відбирають хлороформний розчин жиру і фільтрують його через воронку з ватним тампоном. 20 см3 фільтрату вносять в колбу ємністю 100 см3 доведену до постійної маси та зважену на аналітичних вагах. Відбір і фільтрацію проводять протягом 2 хв. Хлороформ з колби відгонять на гарячій бані, користуючись холодильником. Жир, що залишився сушать до постійної маси (звичайно 1…1,5 год) при температурі 100…105 0С, охолоджують та зважують з тією ж точністю.
Паралельно з визначенням жиру треба визначити масову частку вологи в продукті експресним методом на приладі ВНДІХП-ВЧ чи інших марок, щоб результати визначення обчислити в перерахунку на СР.
Дані спостережень і розрахунків записують у процесі виконання роботи в табл. 8.1.
Таблиця 8.1 - Результати спостережень і розрахунків для визначення масової частки жиру
| Показник | Дані спостережень за дослідом | ||
| першим | другим | ||
| Маса колби з висушеним жиром, m1, г порожньої, m2, г Маса продукту m, г Масова частка вологи в продукті W, % Масова частка жиру X, % до СР |
Масову частку жиру (Х), % на СР виробів, обчислюють з точністю до 0,1% як середнє арифметичне двох паралельних визначень, розбіжність між якими не повинна перевищувати 0,5 %:
Х = 
/()
де m1 - маса колби з висушеним жиром, г;
m2 – маса пустої колби, г;
m – маса продукту,г;
50 – об’єм хлороформу, який взяли для розчинення жиру, см3;
20 – об’єм хлороформового розчину, що взяли для відгону, см3;
W – масова частка вологи досліджуваного продукту,%.
Одержані результати порівнюють з нормативними і роблять висновки про відповідність зразків вимогам нормативної документації, які заносять у таблицю 8.2.
Таблиця 8.2 - Результати визначення масової частки жиру в
харчових продуктів
| Назва продукту | Вимоги нормативного документа | Дані аналізу продукту | Висновок про відповідність вимогам нормативного документа |
Визначення масової частки жиру рефрактометричним методом
Рефрактометричний метод (прискорений) базується на видаленні жиру з виробу розчинником і визначенні його масової частки за різницею коефіцієнтів заломлення розчинника і розчину жиру у розчиннику.
Прилади, обладнання, матеріали: технічні ваги, набір різноваг, рефрактометр, плоскодонні та мірні колби, циліндри склянки, піпетки, пікнометри, фарфорові ступки, зворотні холодильники.
Коефіцієнт заломлення розчинника температурою 20 °С визначають, наносячи 1…2 краплі на призму рефрактометра. Густину розчинника визначають пікнометрично. Подрібнену наважку продукту 2 г, що взята з похибкою не більше 0,01 г, кладуть у ступку, доливають 4 см3 розчинника з піпетки, енергійно розтирають протягом 3 хв. Суміш переносять із ступки на складчастий фільтр. За допомогою рефрактометра визначають коефіцієнт заломлення фільтрату. Бубличні і сухарні вироби, а також хлібобулочні вироби з борошна з міцною клейковиною аналізують таким чином: подрібнену наважку продукту 2 г, взяту з похибкою не більше 0,01 г, кладуть у ступку, додають 2 г чистого сухого піску і 2 см3 80 %-ї оцтової кислоти, розтирають протягом 2 хв і витримують на киплячій водяній бані 3 хв. При аналізі сухарів, сушок перед доданням піску наважку змочують 1 см3 води. Масу охолоджують, доливають точно 4 …6 см3 розчинника, розтирають 3 хв, додають 2 г безводного карбонату натрію, перемішують і фільтрують крізь складчастий фільтр. За допомогою рефрактометра визначають коефіцієнт заломлення, наносячи на його призму 2…3 краплі фільтрату. Визначення проводять при температурі 20 ± 0,2 °С. При будь-якій іншій температурі показник заломлення розчину приводять до температури 20 °С.
За результат приймають середнє арифметичне не менше трьох визначень.
Масову частку жиру (X), % на СР, обчислюють за формулою:
Х = 
де VР — об'єм розчинника, взятий для вилучення жиру, см3;
δж — відносна густина жиру температурою 20 °С, г/см3;
Зр — коефіцієнт заломлення розчину жиру у розчиннику;
Зж — коефіцієнт заломлення жиру;
g — наважка речовини, г;
W — вологість продукту, %.
Розбіжність результатів при паралельних визначеннях не повинна перевищувати 0,5 %, а при визначенні в різних лабораторіях — 1,0 %. При обчисленні масової частки жиру користуються показниками заломлення та густини жирів, наведеними у табл. 8.3.
Таблиця 8.3. - Коефіцієнти заломлення і густини жирів
| Назва жиру | Коефіцієнт заломлення | Густина, кг/м3 |
| Кунжутна олія | 1,4730 | |
| Соняшникова олія | 1,4736 | |
| Арахісова олія | 1,4696 | |
| Гірчична олія | 1,4769 | |
| Коров'яче масло | 1,4605 | |
| Маргарин | 1,4690 |
Якщо виріб містить невідомий жир або суміш жирів, роблять таким чином: 5…10 г подрібненого продукту заливають потрійною кількістю розчинника, збовтують 15 хв, витяжку фільтрують, розчинник відганяють, залишок підсушують та визначають його коефіцієнт заломлення.
Для суміші жирів або невідомого жиру густина приймається рівною 925 кг/м3.
При хорошому розтиранні наважки з розчинником у ступці дозволяється наносити краплі розчину жиру на призму рефрактометра, не чекаючи, коли профільтрується уся суміш.
Вся робота з органічними розчинниками повинна здійснюватись у витяжній шафі або у добре вентильованій камері.
Одержані результати порівнюють з нормативними і роблять висновки про відповідність зразків вимогам нормативної документації, які оформлюють аналогічно табл. 8.2.
Контрольні питання
1.Чим визначається різноманітність жирів у природі і які їх властивості?
2. На чому основані методи визначення жиру?
3. Вкажіть особливості жирів тваринного і рослинного походження.
4. Які речовини використовуються в якості розчинника при визначенні жиру?
5. Що входить в поняття сирий жир?
6. Охарактеризуйте основні групи кількісного визначення жиру.
7. На чому оснований рефрактометричний метод визначення жиру?
Лабораторна робота №9
Тема: Методи визначення масової частки вуглеводів у харчових продуктах
Мета –ознайомитися з методами визначення вмісту вуглеводів, дати оцінку точності кожного з них. Навчитися визначати вміст вуглеводів у різних об’єктах, дати оцінку їх якості за результатами аналізу.
Порядок виконання роботи
У технології виробництва усіх галузей харчової промисловості велике значення має контроль якісного та кількісного складу вуглеводів у продуктах, оскільки він значною мірою визначає їх якість і повноцінність. При дослідженні вуглеводів важливо знати в якій кількості та в яких співвідношеннях вони зустрічаються в досліджуваному продукті.
РОБОТА 1. ВИВЧЕННЯ МЕТОДІВ ВИЗНАЧЕННЯ МАСОВОЇ ЧАСТКИ ВУГЛЕВОДІВ У ХАРЧОВИХ ПРОДУКТАХ
Залежно від властивостей цукрі (як відновник, оптично-активних речовин, здатності давати забарвлені розчини з окремими сполуками, піддаватися дії ферментів) методи їх визначення поділяються на чотири групи:
· хімічні;
· фізичні;
· фізико-хімічні;
· біологічні.
Хімічні методи визначення вмісту цукрів ґрунтуються на здатності цукрі окислюватися різними окисниками (табл. 9.1).
Таблиця 9.1 - Хімічні методи визначення цукрів
| Окисник Cu2+ | |||||
| Перманганатні методи | Йодометричні методи | Методи титрування цукром лужного розчину міді | |||
| Відновлення цукром Cu2+ до Cu+ у лужному середовищі | Відновлення цукром Cu2+ до Cu+ у кислому середовищі | Відновлення цукром Cu2+ до Cu+ і окиснення Cu+ вільним йодом | Відновлення цукрм Cu2+ до Cu+ і відновлення іонами йоду не-прореагованого Cu2+ | З титруванням досліджуваним розчином цукру | З дотитро-вуванням стандартним розчином цукру |
| Методи Бертрана, мікрометод Аблова і Батира, ГОСТ кондитерської промисловості | Методи Євстратової, Зіхерта і Блейєра | Методи Бланшитьєра, Мюлера, консервного виробництва | Методи Шорля, напівмікрометод ВНИИХП, мідноцитратний метод Люфа | Методи Соксклета, Лейна і Ейнона, метод Аблова і Батира | Методи ВНИИКП і Карташова |
| Окисник Fe3+ | Окисник J2 | ||||
| Методи титрування цукром лужного розчину К3Fe(CN)6 | Йодометричні методи | Йодометричні методи | |||
| З титруванням досліджуваним розчином цукру | З титруванням стандартним розчином цукру | Відновлення цукром Fe3+ до Fe2+, надлишок Fe3+ відновлюється іонами йоду | Окиснення цукру молекулярним йодом | ||
| Методи Іонеску-Матіу, Любіна і Бухман, Коля, Сабурова і Коперіної | Метод ВНИИКП | Методи Хагедорна-Ієнсена, Іссекутца, Линовського і Гіса | Методи Вільштеттера і Шудля, Кольтгофа |
Фізичні методи застосовуються при наявності у досліджуваному продукті якого-небудь одного цукру і ґрунтуються на вимірюванні фізичних характеристик досліджуваних розчинів (оптична густина, оптична активність, коефіцієнт рефракції і т. п.), за якими потім визначаються в харчовій промисловості, поділяються на дві групи: поляриметричні та рефрактометричні (табл. 9.2).
| Поляриметричні методи | Рефрактометричні методи |
| Методи Щербакова і Кравченко (крохмале-патокове в-цтво), Востокова і Лепешкіна (цукрове в-цтво), Кафка і Лур´є (кондитерське в-цтво). | Методи Баранова (кондитерське в-цтво), Петеріна (виноробство), Каганова (цукрове в-цтво), Островського (хлібопекарне в-цтво) |
Таблиця 9.2 - Фізичні методи визначення вмісту цукрі
Фізико-хімічні методи визначення цукрі ґрунтується на проведенні хімічної реакції з подальшим вимірюванням певної фізичної характеристики на приладі.
До них належать, насамперед, колориметричні (ґрунтуються на властивостях цукрі вступати з різноманітними реагентами у реакції, що супроводжуються зміною забарвлення реакційних розчинів), які відзначаються швидкістю виконання та високою точністю аналізу і мають широке застосування. Вони поділяються на методи, які ґрунтуються на взаємодії цукрі з:
· неорганічними речовинами;
· органічними сполуками (табл. 9. 3).
Таблиця 9.3 - Фізико-хімічні методи визначення вмісту цукрі (колориметричні)
| Методи, що ґрунтуються на реакції цукрі з неорганічними сполуками | |||||
| Вимірювання оптичної густини реакційних сумішей | Вимірювання оптичної густини залишку реактиву окисника | ||||
| Фероцианід (лужний розчин) | Біхромат калію (сульфатнокислий розчин) | Сульфат міді (мідно-цитратний реактив Люфа) | |||
| Методи Лур´є і Попова ( визначення РР у присутності сахарози) | Методи Лур´є (прискорене визначення загального цукру) | Методи Кафка і Лур´є (визначення РР у присутності сахарози) | |||
| Вимірювання оптичної густини одержаних забарвлених розчинів | |||||
| Кремнемолібденова кислота | Молібдат амонію (сульфатнокислий розчин) | ||||
| Методи Хрустальова ( визначення РР у присутності сахарози у лужному середовищі та кетоцукрів у кислому середовищі) | Метод Рухлядевої та Чередниченко (визначення вуглеводів) | ||||
| Методи, що ґрунтуються на реакції цукрі з органічними сполуками | |||||
| Вимірювання оптичної густини одержаних забарвлених розчинів | |||||
| Антрон (р-н в H2SO4) | Фенол ( р-н в H2SO4) | Резорцин (р-н в HCl) | Дифеніламін (р-н в H2SO4) | Індол | |
| Методи Тревольяна і Харрісона (визн. вуглеводів) | Метод Гіня (визн. вуглеводів) | Метод Кулька (визн. кетоз) | Метод Церевітінова і Радзевич (визн. кетоз) | Метод Карвонен і Мальм (визн. фруктози) | |
| Пікринова кислота (лужне середов.) | 3,5-динітросаліцилова кислота (лужне серед.) | 2,4-динітрофенолят натрію (лужне серед.) | Орто- і мета динітробензол (лужне серед.) | n-нітробензальдегіди (лужне серед.) | |
| Метод Левіса і Бенедикта (визн. глюкози) | Метод Розанова (визн. глюкози) | Метод По та Едсона (визн. вуглеводів) | Метод Боза (визн. РР) | Метод Боза (визн. РР) | |
Методи віднесені до цих двох груп, можна віднести на три підгрупи:
· методи, в яких вимірюються значення світло поглинання залишку непрореагованого з цукром реактиву-окисника (зі збільшенням концентрації цукру оптична густина розчину зменшується);
· методи, в яких вимірюють значення світло поглинання забарвленого продукту, що утворився при взаємодії цукрів з рактивом (зі збільшенням концентрації цукру оптична густина розчину збільшується);
· методи, в яких вимірюють значення світло поглинання реакційної суміші, забарвлення якої залежить від забарвлення реактиву-окисника і кольору утвореного продукту. Оптична густина розчину зі збільшенням концентрації цукру може збільшуватися, або зменшуватися.
Біологічні методи передбачають проведення біохімічних (ферментативних) реакцій для кількісного визначення крохмалю та деяких цукрі.
Використання ферментів для виявлення та кількісного визначення однієї речовини в суміші з іншими ґрунтується на специфічності їх дії.
У харчовій промисловості найбільше застосування мають хімічні методи визначення цукрі, які ґрунтуються на їх відновлюючих (редукуючих) властивостях. Під редукуючими розуміють відновні властивості цукрі, зумовлені присутністю в їх молекулах вільної карбонільної групи (альдегідної або кетонової), яка визначає високу здатність цукрі до реакції окиснення з утворенням, залежно від умов, різних продуктів. Редукуючи властивості характерні для всіх моноцукрів – глюкози, фруктози, лактози і для деяких дицукрів (мальтоза). Сахароза належить до нередукуючих цукрів.
РОБОТА 2. ПОЛЯРИМЕТРИЧНИЙ МЕТОД ВИЗНАЧЕННЯ МАСОВОЇ ЧАСТКИ РЕДУКУЮЧИ РЕЧОВИН У КРОХМАЛЬНІЙ ПАТОЦІ
Крохмальна патока є в’язкою, солодкою, прозорою рідиною, яку отримують шляхом оцукрення (гідролізу) картопляного чи кукурудзяного крохмалю. Гідроліз проводять розведеними мінеральними кислотами (соляною чи сірчаною) чи ферментами (α-, ß-амілазою і глюкоамілазою) зернового, грибного чи бактеріального походження.
Патока є в’язкий продукт, безпосередній аналіз якого за деяким показникам якості практично не можливий. Тому для визначення масової частки редукуючи речовин, кислотності та інших показників якості патоки готують 20%-ий розчин і називають його основним розчином патоки.
Приготування основного розчину патоки: в попередньо зваженому стаканчику зважують 50 г патоки з точністю до 0,01г. Досліджуваний зразок кількісно переносять гарячою дистильованою водою (температура 60 -70оС) в мірну колбу об’ємом 250 см3. Після охолодження до 20оС колбу доводять дистильованою водою до мітки і ретельно перемішують.
Від масової частки редукуючих речовин патоки залежить її антикристалізаційних властивостей та гігроскопічності. Визначати фактичний вміст кожного редукую чого цукру в патоці та їх суму дуже важко,тому масову частку редукуючи речовин виражають в умовному перерахунку на глюкозу.
ГОСТ 5194-68 передбачає два методи визначення масової частки редукуючи речовин в патоці: полярометричний та йодометричний.
Поляриметричний метод заснований на вимірюванні кута повороту площини поляризації при проходженні поляризованого світла через оптично активні речовини.
Прилади за допомогою яких вимірюють величину кута повороту площини поляризації світла, називають поляриметрами.
Найбільш розповсюджені в цукровій, крохмале-паточній та інших галузях харчової промисловості одержали цукроміри – поляриметри, в яких шкала проградуйована по сахарозі.
Прилади, обладнання, матеріали: основний розчин патоки, поляриметр.
Основний розчин патоки поляризують в трубці довжиною 100 мм в цукрометрі.
В чисту трубку через воронку наливають досліджуваний розчин у такій кількості , щоб верхній меніск його виступав над краями трубки; температура розчину повинна бути 20оС. Чекають деякий час, щоб бульбашки повітря з розчину піднялися до верху. Потім швидко накривають трубку зверху покрівельним склом або задвигаючи його на торець трубки. Нагвинчують гайку, слідкуючи за тим, щоб під склом не залишалися бульбашки повітря. Трубку витирають фільтрувальним папером та розміщують в камеру приладу.
Підрахунок за шкалою цукрометрі проводять 3-4 рази та беруть середнє арифметичне. Показники цукрометра Рх (в град) перераховують на сухі речовини патоки за формулою :
,
де Ро – підрахунок за шкалою цукрометра;
А - масова частка вологи в патоці,%.
За величиною Рх в табл.9.4. знаходять масову частку редукуючих речовин у відсотках в перерахунку на сухі речовини патоки.
Одержані результати аналізу порівнюють зі стандартом.
РОБОТА 3. ВИЗНАЧЕННЯ МАСОВОЇ ЧАСТКИ КРОХМАЛЮ У ПШЕНИЧНОМУ БОРОШНІ ПОЛЯРИМЕТРИЧНИМ МЕТОДОМ ЕВЕРСА
Метод Еверса – основний стандартний метод визначення масової частки крохмалю при визначенні оцінки якості зерна та продуктів їх перероблення.
Прилади , обладнання, матеріали: 0,31 н. розчин соляної кислоти ( або 1,124%-ий розчин), 25%-ий розчин соляної кислоти; реактив Карреза І та ІІ або 2,5%-ий розчин молібдату амонію, або 4%-ий розчин фосфорно-вольфрамової кислоти; мірна колба об’ємом 100 см3, бюретка, циліндр об’ємом на 10 та 50 см3, водяна баня, сахариметр.
Реактив Карреза І: зважують 15 г [K4Fe(CN)]6×3H2O з точністю ±0,01 г, розчиняють у мірній колбі об’ємом 100см3 дистильованою водою і доводять до мітки.
Реактив Карреза ІІ: 30 г ZnSO4×7H2O, взятих із похибкою ±0,01 г, розчиняють у мірній колбі об’ємом 100см3 дистильованою водою і доводять до мітки.
Таблиця 9.4 Масова частка редукуючих речовин, % на СР
| Поляризація Рх, град цукрометра в перерахунку на СР | Масова частка редукуючих речовин, % на СР | |||||||||
| Десяті частки градуса цукрометра | ||||||||||
| 57,42 56,39 55,36 54,33 53,30 52,27 51,23 50,20 49,17 48,14 47,11 46,08 45,05 44,02 42,99 41,96 40,92 39,89 38,86 37,83 36,80 35,77 34,74 33,71 32,68 31,65 30,61 29,58 28,55 27,52 26,49 | 57,32 56,29 55,25 54,22 53,19 52,16 51,13 50,10 49,07 48,04 47,01 45,98 44,95 43,92 42,89 41,86 40,82 39,79 38,75 37,73 36,70 35,67 34,64 33,61 32,58 31,55 30,51 29,49 28,45 27,42 26,38 | 57,21 56,18 55,15 54,12 53,09 52,05 51,03 50,00 48,97 47,94 46,91 45,88 44,85 43,82 42,79 41,76 40,72 39,69 38,65 37,62 36,60 35,57 34,54 33,51 32,48 31,45 30,41 29,38 28,35 27,32 26,28 | 57,11 56,08 55,05 54,02 52,99 51,96 50,93 49,89 48,86 47,83 46,80 45,77 44,74 43,71 42,68 41,65 40,61 39,58 38,54 37,52 36,49 35,46 34,43 33,40 32,37 31,34 30,30 29,27 28,24 27,21 26,17 | 57,01 55,98 54,95 53,91 52,88 51,85 50,83 49,79 48,76 47,73 46,70 45,67 44,64 43,61 42,58 41,55 40,51 39,48 38,44 37,42 36,39 35,36 34,38 33,30 32,27 31,24 30,20 29,17 28,14 27,11 26,07 | 56,91 55,87 54,84 53,81 52,78 51,75 50,72 49,69 48,66 47,63 46,60 45,57 44,54 43,51 42,48 41,45 40,41 39,37 38,34 37,31 36,29 35,2634,23 33,20 32,17 31,14 30,10 29,07 28,04 27,00 25,9 7 | 56,80 55,77 54,74 53,72 52,68 51,65 50,62 49,58 48,55 47,52 46,49 45,46 44,43 43,40 42,37 41,34 40,30 39,26 38,23 37,21 36,18 35,15 34,12 33,10 32,06 31,03 30,00 28,96 27,93 26,90 25,86 | 56,70 55,67 54,54 53,61 52,58 51,55 50,52 49,48 48,45 47,42 46,39 45,36 44,33 43,30 42,27 41,24 40,20 39,16 38,13 37,11 36,08 35,05 34,02 33,00 31,96 30,93 29,89 28,86 27,83 26,80 25,76 | 56,60 55,56 54,63 53,50 52,47 51,44 50,41 49,38 48,53 47,32 46,29 45,26 44,23 43,20 42,17 41,13 40,10 39,06 38,03 37,00 35,98 34,95 33,92 32,89 31,86 30,82 29,79 28,76 27,73 26,70 25,66 | 56,49 55,46 54,43 53,40 52,37 51,34 50,31 49,27 48,24 47,21 46,18 45,15 44,12 43,09 42,06 41,03 39,99 38,96 37,93 36,90 35,87 34,84 33,81 32,79 31,75 30,74 29,69 28,65 27,62 26,59 25,55 |
В суху мірну колбу об’ємом 100 см3 вносять із бюретки 25 см3 0,31н. розчину соляної кислоти та додають через воронку при постійному перемішуванні наважку борошна масою 5 г, зваженою з точністю ±0,01 г. Коли сировина буде повністю суспендована, промивають воронку і горловину колби новою порцією (25 см3) тієї ж кислоти. Колбу при постійному перемішуванні занурюють в киплячу водяну баню і збовтують на протязі 3 хв. Нагрівання продовжують ще 12 хв. По закінченні 15 хв з моменту занурення колби в баню її виймають, доливають циліндром 40 см3 холодної дистильованої води та швидко охолоджують під краном до 20оС.
Для осадження білків та освітлення розчину в колбу приливають циліндром реактиви-осаджувачі: по 2 см3 реактиву Карреза І та ІІ або 5 см3 розчину фосфорно-вольфрамової кислоти, або 6 см3 розчину молібдату амонію. Через 5 хв вміст колби доводять дистильованою водою до мітки, збовтують та фільтрують через складаний фільтр в суху колбу. Перші порції фільтрату ( до 10 см3) не використовують. Прозорим фільтратом з температурою 20оС наповнюють поляризаційну трубку довжиною 200 мм та вимірюють кут повороту площини поляризації на цукрометрі.
Паралельно проводять контрольний дослід для внесення поправки на оптично активні водорозчинні речовини, що не осаджуються реактивами-осаджувачами та знаходяться в розчині (виключно вуглеводи).
Контрольний дослід – зважують 5 г продукту,переносять в мірну колбу об’ємом 100 см3, додають циліндром 70 см3 води та збовтують на протязі 15 хв. Потім змивають горловину колби 10 см3 дистильованою водою,освітлюють реактивом освітлювачем, що використовується в основному досліді. Збовтують 5 хв, доводять вміст колби до мітки дистильованою водою, перемішують і фільтрують. Відбирають піпеткою 50 см3 фільтрату, переносять в мірну колбу на 100 см3 , додають 2 см3 25%-ного розчину соляної кислоти, витримують 15 хв на киплячій водяній бані, охолоджують до 20оС та поляризують в трубці довжиною 200 мм на цукрометрі.
Вміст крохмалю розраховують за формулою:
С= 
де С – масова частка крохмалю, % на сухі речовини;
αод – величина кута повороту площини поляризації, одержана оптично активними речовинами в основному досліді, град цукрометра;
αк – величина кута повороту площии поляризації, що здійснюється водорозчинними оптично активними речовинами ( не крохмалем) в контрольному досліді, град цукрометра;
(αод-αк) – величина кута повороту площини поляризації, отримана розчиненою наважкою крохмалю, град цукрометра;
m – маса продукту, взятого для аналізу, г (5 г);
l – довжина поляризаційної трубки, мм (200 мм);
[α]D20 – питома обертальна здатність крохмалю досліджуваного продукту, град;
W – масова частка вологи досліджуваного продукту,%;
F – коефіцієнт Еверса, що дорівнює 1000/[α]D20 (табл. 9.5).
Таблиця 9.5- Коефіцієнти Еверса та показники питомої обертальної здатності для різних видів крохмалю
| Крохмаль | [α]D20 | F |
| Рисовий Пшеничний Кукурудзяний Картопляний Житній Ячмінний Овсяний | 185,9 182,7 184,6 194,5 184,0 181,5 181,3 | 1,886 1,898 1,879 1,775 1,885 1,912 1,914 |
Результати дослідження заносять до таблиці 9.6.
Таблиця 9.6 – Поляриметричний метод Еверса визначення
масової частки крохмалю в борошні
| αод, град | αк, град | (αод-αк), град | F | W,% |
РОБОТА 4. ВИЗНАЧЕННЯ МАСОВОЇ ЧАСТКИ ЦУКРУ В БОРОШНІ ПРИСКОРЕНИМ НАПІВМІКРОМЕТОДОМ
Метод базується на визначенні кількості окисної міді до та після відновлення лужного розчину міді цукром.
Прилади, обладнання, матеріали: конічна колба об’ємом 50 см3, мірна піпетка на 10 см3,електроплитка, годинник, мікробюретка,мірна колба обємом 100 см3, водяна баня, піпетка об’ємом 50 см3, мірний цилінд обємом 25 см3, 15 %-ий розчин ZnSO4 та 1 н. розчин NaOH.6,9 %-ний розчин CuSO4,лужний розчинкалію-натрію виннокислого, 30 %-ний розчин йодиду калію, 25%-ний розчин сірчаної кислоти, 1 %-ний розчин крохмалю, 0,1 н розчин тіосульфату натрію.
Приготування фільтрату з борошна.
Для приготування витяжки з борошна беруть10 г борошна, зваженого з похибкою не більше 0,05 г, кількісно переносять у мірну колбу об’ємом 100 см3 при температурі 27 °С. колбу наважкою поміщають у водяну баню або термостат температурою 27 °С на 15 хв для прогрівання. Потім в колбу додають піпеткою 50 см3 дистильованої води температурою 27 оС, швидко та ретельно перемішують до однорідного стану (без комочків) та термостатують при тій же температурі на протязі 1 год, збовтуючи суміш кожні 15 хв. На даному етапі відбувається гідроліз крохмалю борошна під дією власних амілолітичних ферментів. З плином 1 год проводять інактивацію ферментів додаючи в колбу циліндром 15 см3 15 %-ного ZnSO4 та 15 см3 1 н. розчину NaOH, безперервно перемішуючи суміш. Потім доводять водою до мітки, перемішують 3 хв, відстоюють 3-5 хв та фільтрують через складаний фільтр в суху колбу.
Масову частку цукру, що утворилася визначають у прозорому фільтраті.
В конічну колбу об’ємом 50 см3 відміряють піпеткою 3 см3 одержаного фільтрату, 1 см3 6,9 %-ного розчину CuSO4, 1 см3 лужного розчину калію-натрію виннокислого (346 г калію—натрію виннокислого+100 г NaOH в 1 дм3 розчину). Колбу розташовують на електроплиту, доводять на протязі 3 хв до кипіння, кип’ятять 2 хв з моменту закипання та охолоджують. Потім в колбу додають 1 см3 розчину 30 %-ного йодида калію 1 см3 25%-ного розчину сірчаної кислоти та титрують йод, що виділився 0,1 н розчином тіосульфата натрію (із мікробюретки) до світло-жовтого забарвлення. Потім додають 3-4 краплі 1 %-ного розчину крохмалю та продовжують титрування до зникнення синього забарвлення. В цих умовах проводять контрольний дослід, беручи замість фільтрату 3 см3 дистильованої води.
При високому вмісті цукру у фільтраті його беруть в об’ємі 1 см3 або 2 см3, додаючи до 3 см3 відповідну кількість дистильованої води.
Масова частка цукру (Х), % на СР, обчислюють за формулою:
Х= 
де С – різниця у кількості точно 0,1 моль/дм3 розчину тіосульфату натрію, що пішов на титрування у контрольному досліді та визначенні, см3;
Ф – фактор перерахунку на даний вид цукру (для глюкози — 3,3; фруктози— 3,7; сахарози — 3,4; мальтози — 5,4);
м – маса речовини у взятій на визначення витяжці, мг;
W – вологість продукту, що аналізується, %. Обчислення здійснюють з точністю до 0,1%.
За кінцевий результат приймають середнє арифметичне двох паралельний визначень, допустимі розбіжності не повинні перевищувати 0,5% у одній лабораторії і 1% у різних.
Результати дослідження заносять до таблиці 9.7.
Таблиця 9.8 – Визначення масової частки цукру в борошні
прискореним напівмікрометодом
| Ск, см3 | Сд, см3 | м, г | F | W,% |
Контрольні питання:
1. Назвати на які групи поділяються методи визначення масової частки вуглеводів у харчових продуктах.
2. На чому ґрунтуються хімічні, фізичні, фізико-хімічні та біологічні методи визначення масової частки цукрів у харчових продуктах.
3. Якими методами визначається масова частка редукуючих речовин в патоці?
4. Назвати основну крохмалевмісну сировину.
5. Сутність поляриметричного методу визначення масової частки редукуючи речовин у крохмальній патоці?
6. Що називають основним розчином патоки?
7. Етапи одержання крохмальної патоки.
8. Що таке питома обертальна здатність?
9. Сутність та хімізм йодометричного напівмікрометоду визначення масової частки цукрів у борошні.
Лабораторна робота № 10
Тема: Методи визначення масової частки етилового спирту
В харчових продуктах
Мета: вивчити методи визначення вмісту етилового спирту в харчових продуктах; визначити масову частку етилового спирту у вині; порівняти результати досліджень з фактичним вмістом спирту у продукті та з вимогами нормативної документації; зробити висновок про стандартність алкогольних напоїв.
Порядок виконання роботи
Етиловий спирт міститься у виноматеріалах та вині, пиві, квасі внаслідок зброджування вуглеводів. Для виготовлення спиртованих соків, морсів, настоянок його використовують як розчинник та консервант. До складу лікеро-горілчаних напоїв етиловий спирт входить як сировина.
Кількісне визначення етилового спирту у сировині, напівфабрикатах чи готових алкогольних та слабоалкогольних напоях є одним з основних завдань технохімічного контролю бродильних виробництв.
Масову частку етилового спирту в розчинах виражають в об’ємних, масових та молярних відсотках.
Вміст етилового спирту визначають фізичними, фізико-хімічними та хімічними методами. Суть фізичних методів визначення концентрації етилового спирту полягає у вимірюванні фізичних параметрів досліджуваного розчину (густини, показника заломлення, різниці показників заломлення аналізованих речовини та води). Визначають концентрацію спирту за таблицями чи графічними залежностями між концентрацією спирту та фізичними константами водних розчинів спирту.
Наявність екстрактивних речовин у досліджуваному продукті викривляє дійсні показники. Тому продукти, до складу яких входять екстрактивні речовини, перед визначенням переганяють, спирт визначають у дистиляті.
Один з найпоширеніших методів визначення концентрації спирту - ареометричний. Для визначення масової частки спирту у водно-спиртових розчинах використовують ареометри спеціального призначення – спиртометри. У ректифікованому та сирому спиртах, що містять до 4…5 об.% води, спиртометром безпосередньо визначають за температури 20 °С справжню міцність. У горілках чи водних розчинах спирту визначають так звану видиму міцність або їх попередньо переганяють та у дистиляті визначають справжню (істинну) міцність.
РОБОТА 1. ВИВЧЕННЯ МЕТОДІВ ВИЗНАЧЕННЯ МАСОВОЇ ЧАСТКИ СПИРТУ У ВИНІ
Метод ґрунтується на визначенні масової частки етилового спирту спиртометром в дистиляті, одержаному після перегонки проби вина.
Прилади, обладнання, матеріали: зразок продукту (вино), мірна колба місткістю 250 см3, круглодонна перегінна колба місткістю 500…750 см3, прямоточний або кульковий холодильник, капілярна трубка, спиртометр вищого класу точності, циліндри місткістю 50 см3 та 250 см3, термометр, дистильована вода, 1 моль/дм3 розчин гідроксиду натрію, індикаторний папір.
Переносять 250 см3 вина за температури 20 °С з мірної колби в перегінну. Мірну колбу ополіскують 2…3 рази дистильованою водою (по 20 см3), зливаючи промивну воду у перегінну колбу. Вино нейтралізують 1 моль/дм3 розчином гідроксиду натрію за допомогою індикаторного паперу. Після цього перегінну колбу з’єднують з холодильником. Як приймальну колбу використовують мірну колбу, якою відміряли вино. Нижній кінець холодильника з’єднують з капілярною трубкою. Перед початком перегонки в приймальну колбу наливають 15…20 см3 дистильованої води. Колбу з’єднують з холодильником так, щоб кінець капіляра занурювався у воду. Приймальну колбу вміщують у воду з льодом. Під час перегонки дистилят періодично перемішують, обертаючи колбу. Коли приймальна колба наповнюється більше, ніж на половину, капіляр виймають з дистиляту, ополіскують його 4…5 см3 дистильованої води та продовжують перегонку без водного затвора, тобто так, щоб кінець капіляра не торкався дистиляту. Перегонку завершують, коли в приймальній колбі збереться близько 200…225 см3 дистиляту. Дистилят доводять до мітки за температури 20 °С та перемішують. Переливають в циліндр, куди опускають спиртометр. Знімають покази спиртометра, визначають температуру дистиляту. У разі вимірювання за температури, що не дорівнює 20 °С вміст спирту визначають за таблицями з урахуванням поправки на температуру дистиляту.
Контрольні питання
1. Значення вмісту етилового спирту в бродильних виробництвах. Одиниці вимірювання.
2. Методи визначення масової частки етилового спирту в алкогольних та слабоалкогольних напоях.
3. Суть фізичних методів визначення концентрації етанолу в розчинах.
4. Поняття «істинна» та «видима» міцність.
5. Метод визначення вмісту етилового спирту в продуктах, що містять екстрактивні речовини.
6. Фактори, що впливають на точність визначення масової частки етилового спирту в алкогольних та слабоалкогольних напоях.
Лабораторна робота №11
Тема: Методи визначення фальсифікації молока та молочних продуктів
Мета –ознайомитися з ідентифікаційними ознаками молока та молочних продуктів. Навчитися визначати густину молока та розпізнавати інші способи фальсифікації молока, дати оцінку якості його за одержаними результатами аналізу.
Порядок виконання роботи
Молоко серед інших продуктів харчування займає одне з провідних місць. Наявність в ньому легкозасвоюваних органічних речовин (білків,жирів, вуглеводів), а також мінеральних елементів, необхідних для молодого організму, роблять його незамінним харчовим продуктом.
В молоці містяться вітаміни A, C, D, E, K, вітаміни групи B (B1, B2, PP, B6, B12, біотин та інш). Дякуючи високому вмісту найбільш дефіцитних незамінних амінокислот (лізину, триптофану, метіоніну), молоко відносять до продуктів, які підвищують повноцінність білків рослинного походження, бідних за вмістом незамінних амінокислот. Висока ступінь дисперсності білкових речовин молока забезпечує піддатливість їх дії ферментів травного тракту. Жир в молоці в основному міститься у вигляді тригліцеридів різних жирних кислот. Миристинова, пальмітинова, стеаринова та олеїнова кислоти складають більше 70% складових тригліцеридів, леткі низькомолекулярні кислоти (масляна, капронова, каприлова, капронова та лауринова) 8-10%. В невеликих кількостях містяться також поліненасилені жирні кислоти: лінолева та ліноленова. Вміст арахідонової кислоти приблизно 1,2%. Молочний добре засвоюється, оскільки знаходиться в молоці у вигляді тонко дисперсної емульсії чи суспензії. Цукор в молоці міститься у вигляді лактози. Лактоза, на відміну від інших цукрі, зброджується лише тими дріжджами, які продуктами своєї життєдіяльності дезінфікують травний тракт організму. Мінеральні речовини молока в основному складаються із фосфорнокислих і хлористих солей Ca, Mg, K и Na. Молочні продукти є найбільш багатим джерелом кальцію.
За останні роки асортимент молока і, особливо, кисломолочних продуктів в нашій країні значно розширився як за рахунок вітчизняних, так і за рахунок імпортних продуктів. Тому проблема встановлення натурального молока й молочних продуктів, що надходять у роздрібну торговельну мережу та у підприємства громадського харчування, сьогодні стоїть дуже гостро.
У процесі встановлення натуральності молока й молочних продуктів можуть вирішуватися такі дослідження:
· ідентифікація виду молока й молочних продуктів;
· способи фальсифікації цих продуктів та методи її виявлення.
Молоко являє собою продукт, щ о виділяється молочними залозами ссавців. Воно має матово білий колір з жовтуватим відтінком (залежно від вмісту жиру) і специфічним запахом та ледве солодкуватим смаком.