Файл: Практикум для студентов специальности 154 01 03 Физикохимические ме тоды и приборы контроля качества продукции.pdf

Лабораторная работа 9
ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ РЕДУЦИРУЮЩИХ
ВЕЩЕСТВ, ОБЩЕГО САХАРА И САХАРОЗЫ
Цель работы: освоить методы определения редуцирующих веществ, общего сахара и сахарозы в пищевых продуктах; определить их содержа- ние гексацианоферратным методом.
КОЛОРИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД
Средства испытаний: фотоколориметр; весы лабораторные 2-го класса точности; глюкоза кристаллическая гидратная; гексацианоферрат
(III) калия; гидроксид калия или гидроксид натрия, раствор концентраци- ей NаОН (или КОН) 2,0 М и 1,25 М; кислота хлороводородная, раствор с концентрацией 1 М; хлорид натрия; метиленовый голубой, индикатор (1 г растворяют в 100 см
3
дистиллированной воды и фильтруют); сахароза или сахар-рафинад; раствор сульфата цинка концентрацией 0,5 М.
1. Общие сведения
Для определения редуцирующих веществ, общего сахара и сахарозы используют фотоколориметрический метод.
Фотоколориметрический анализ отличается достаточно высокой чувствительностью (до 1 10
–12
моль/л), воспроизводимостью, избиратель- ностью, простотой выполнения, дешевизной аппаратуры, благодаря чему получил широкое распространение.
На пути светового потока в фотоколориметрах ставятся светофильт- ры, которые пропускают определенную часть спектра. Светофильтры имеют узкую полосу пропускания и применяются для выделения области спектра, максимально поглощаемой веществом, благодаря чему уменьша- ются ошибки и повышается избирательность определений.
Кюветы, применяемые в фотоколориметрии, готовят из кварца или специальных сортов стекла, они имеют определенную толщину, которая учитывается при расчетах.
Определение концентрации растворов на фотоколориметрах прово- дят обычно с помощью калибровочного графика, методами добавок, срав- нения, реже другими методами.
Измерение оптической плотности растворов проводят на фотометре электрическом марки КФК-3, КФК-2МП (рис. 8).
2

1 – колориметрический блок;
2 – вычислительный блок;
3, 4, 6 – ручки;
5 – крышка
Рис. 8. Фотометр электрический марки КФК-2МП:
Фотометр электрический КФК-2МП предназначен для измерения ко- эффициента пропускания и оптической плотности прозрачных жидкост- ных растворов, скорости изменения оптической плотности, концентрации вещества в растворе. Спектральный диапазон работы фотометра от 315 до
990 нм. Пределы измерения: а) коэффициент пропускания – 0,1 – 100%; б) оптическая плотность – 0 – 3.
Источник излучения – лампа галогенная. Приемник излучения – фо- тодиод. Рабочая длина кювет 10, 20, 30 мм, объем кювет соответственно 5,
9, 14 см
3
Принцип действия фотометра основан на сравнении светового пото- ка Ф
0
, прошедшего через растворитель или контрольный раствор, и свето- вого потока Ф, прошедшего через исследуемую среду.
Световые потоки Ф
0
и Ф фотоприемником преобразуются в электри- ческие сигналы, которые обрабатываются микро-ЭВМ фотометра и пред- ставляются на цифровом табло в виде коэффициента пропускания, оптиче- ской плотности, концентрации.
Определение содержания редуцирующих веществ, общего сахара и сахарозы основано на колориметрировании избытка щелочного раствора гексацианоферрата (III) калия после реакции с редуцирующими сахарами продукта. При этом гексацианоферрат (III) восстанавливается до гексациа- ноферрата (II), что ведет к ослаблению окраски, так как K
3
[Fe(СN)
6
] окра- шен значительно интенсивнее, чем K
4
[Fe(СN)
6
].
1
3
4
5
6

Подготовка к испытаниям.Приготовление раствора гексациано-
феррата (III) калия – основной реактив. Взвешивают 8 г Кз[Fe(СN)
6
] и 20 г NаОН (или 28 г КОН). Отдельно растворяют в небольшом количе- стведистиллированной воды. Затем оба раствора сливают в мерную колбу вместимостью 1000 см
3
и доводят до метки дистиллированной водой. Рас- твор готов к использованию через сутки. Раствор можно хранить в склянке из темного стекла в течение 2 мес.
Приготовление стандартного раствора глюкозы. 1,6000 г безвод- ной глюкозы взвешивают с точностью до 0,0002 г и растворяют в мерной колбе вместимостью 1000 см
3
. Предварительно глюкозу выдерживают в эксикаторе над свежепрокаленным хлоридом кальция в течение 3 сут. По- сле растворения навески раствор в колбе доводят до метки. Если раствор готовят на месяц, необходимо внести в колбу 150 г хлорида натрия и хра- нить в холодильнике.
Построение градуированного графика. В 6 конических колб вмести- мостью 100 см
3
вносят пипеткой по 25 см
3
щелочного раствора гексациа- ноферрата (III) калия и по 7,0; 7,5; 8,0; 8,5; 9,0; 9,5 см
3
стандартного рас- твора глюкозы. Из бюретки соответственно приливают 9,0; 8,5; 8,0; 7,5;
7,0; 6,5 см
3
дистиллированной воды, тем самым доводят объем жидкости в каждой колбе до 41 см
3
. Содержимое каждой колбы нагревают до кипения за 3 мин и кипятят в течение 1 мин, закрыв часовым стеклом. Затем охлаж- дают и измеряют оптическую плотность на ФЭК со светофильтром, имеющим эфф
λ
= 440 нм (синий светофильтр). Раствором сравнения служит дистиллированная вода. Кювету (10, 20 или 30 мм) подбирают такого раз- мера, чтобы оптическая плотность была в пределах 0,3–0,6 оптической плотности раствора, содержащего 8,5 см
3
раствора глюкозы. Оптическую плотность определяют в каждом растворе не менее 3 раз и из полученных данных берут среднее арифметическое значение. Строят график зависимо- сти величины оптической плотности от концентрации глюкозы в растворе.
Полученный график используют для определения содержания общего са- хара, восстанавливающих сахаров и сахарозы.
Приготовление исследуемого раствора. Продукт тщательно измель- чают в ступке. Затем готовят его водную вытяжку. Массу навески m , г, рассчитывают по формуле
P
V
C
m


, где V – вместимость колбы, см
3
; Р – предполагаемое содержание общего сахара в объекте исследования, %; С – оптимальная для данного метода кон- центрация сахаров в водной вытяжке на 100 см
3
(принимают равной 0,16 г).
Растворение навески и осаждение несахаров проводят следующим образом. Образец измельченного исследуемого изделия взвешивают с по- грешностью не более 0,01 г из такого расчета, чтобы в 100 см
3
полученного

раствора содержалось 0,3–0,4 г редуцирующих веществ. Массу навески m , г, вычисляют по формуле
P
V
C
m


, где С – оптимальное содержание редуцирующих веществ в 100 см
3 раство- ра навески, г; V – вместимость мерной колбы, см
3
; Р – предполагаемая мас- совая доля редуцирующих веществ в исследуемом изделии, %.
Навеску растворяют в стакане в дистиллированной воде, нагретой до
60–70°С. Если продукт растворяется без остатка, то полученный в стакане раствор охлаждают и переносят в мерную колбу вместимостью 250 см
3
, доводят объем раствора до метки дистиллированной водой и хорошо пе- ремешивают. Если продукт в своем составе имеет вещества, нераствори- мые в воде (мешающие несахара – белки, жиры, пектины, крахмал и т. д.), то навеску в стакане переносят в мерную колбу вместимостью 250 см
3
, смывая нерастворимые частицы в колбу дистиллированной водой пример- но до половины объема колбы. Органические кислоты, содержащиеся в навеске, нейтрализуют раствором углекислого натрия до рН 7,0, применяя для контроля универсальную индикаторную или лакмусовую бумагу. Кол- бу помещают в водяную баню, нагретую до 60°С, при этой температуре, временами взбалтывая, выдерживают в течение 15 мин. Охладив раствор до комнатной температуры, осаждают мешающие несахара, прибавляя к раствору в колбе 10 см
3 1М раствора сульфата цинка, если масса навески была менее 5 г, и 15 см
3
, если масса навески была более 5 г, и такой объем
1М раствора гидроксида натрия, который установлен отдельным опытом при титровании соответствующего объема раствора сульфата цинка с фе- нолфталеином.
Содержимое колбы взбалтывают, доводят дистиллированной водой до метки, перемешивают и фильтруют в сухую колбу, которую предвари- тельно ополаскивают 1–2 раза небольшой порцией фильтрата.
Допускается осаждение несахаров другими осадителями: растворами ацетата свинца и фосфата (или сульфата) натрия и растворами гексациано- феррата (II) калия и ацетата цинка. При осаждении несахаров ацетатом свинца к охлажденному до комнатной температуры раствору прибавляют мерным цилиндром 7 см
3
раствора ацетата свинца, хорошо перемешивают и оставляют стоять 5 мин. Появление прозрачного слоя жидкости над осадком указывает на полноту осаждения, в противном случае вносят до- полнительно по каплям раствор ацетата свинца до появления прозрачного слоя жидкости. Затем в эту же колбу для удаления избытка ацетата свинца вносят 18–20 см
3
раствора фосфата (или сульфата) натрия.
Содержимое колбы взбалтывают, осадку дают отстояться. Для осаж- дения избытка ацетата свинца фосфатом натрия достаточно 10 мин. При мутном растворе жидкость отстаивается 24 ч. После отстаивания проверя- ют полноту осаждения, приливая по стенке горлышка колбы нескольких капель раствора фосфата или сульфата натрия. При помутнении жидкости

прибавляют дополнительно один из указанных выше растворов (1–2 см
3
), затем содержимое колбы взбалтывают, дают отстояться и снова проверяют полноту осаждения. При отсутствии помутнения в месте соприкосновения жидкостей содержимое колбы доводят до метки дистиллированной водой, перемешивают и фильтруют в сухую колбу.
При осаждении несахаров раствором гексацианоферрата (II) калия к охлажденному до комнатной температуры раствору прибавляют пипеткой
2 см
3
раствора гексацианоферрата (II) калия, взбалтывают, добавляют 2 см
3
раствора ацетата цинка, снова взбалтывают и дают отстояться 5 мин. Если раствор над осадком остается мутным, добавляют большее количество указанных растворов в равных объемах. Содержимое колбы доводят водой до метки, перемешивают и фильтруют в сухую колбу. Во всех случаях фильтрат должен быть прозрачным.

V
– объем исследуемого раствора, приготовленного из навески, см
3
;
1
V
– объем раствора, взятый для реакции с гексацианоферратом калия, см
3
; m – масса навески объекта исследования, мг.
Для определения содержания общего сахара, выраженного в сахаро- зе, результат, полученный по формуле, умножают на 0,95. Если калибров- ку проводят с использованием раствора гидролизованной сахарозы, ре- зультат сразу выражают в процентах сахарозы. Для расчета содержания сахарозы из данных анализа общего сахара, выраженного в глюкозе, вы- читают результат анализа содержания восстанавливающих сахаров и раз- ницу умножают на коэффициент 0,95.
Вычисления проводят до второго десятичного знака. За результат измерения принимают среднее арифметическое значение результатов двух параллельных определений (
1
Х ) и выражают целым числом с одним деся- тичным знаком.
Допустимые расхождения между результатами двух параллельных
(r) определений не должны превышать
X
r
03
,
0 02
,
0


, но не более
0,5% абсолютного содержания сахара в продукте, где X – среднее арифме- тическое значение двух параллельных определений.
2. Титрометрический метод
Метод основан на титровании избытка гексацианоферрата калия стандартным раствором глюкозы в присутствии метиленового голубого до полного обесцвечивания.
Подготовка к испытаниям. Подготовку к анализу проводят анало- гично описанному выше
Проведение испытаний. Определение восстанавливающих сахаров.
В коническую колбу вместимостью 100–150 см
3
вносят 10 см
3
раствора пробы, 25 см
3
щелочного раствора гексацианоферрата калия. Колбу нагре- вают до кипения за 3 мин, кипятят ровно 3 мин и вводят 2 капли метилено- вого голубого, дотитровывают без прекращения кипячения раствором глюкозы до исчезновения синей окраски. Содержание сахаров определяют по формуле представленной выше.
Холостой опыт проводят в тех же условиях, отбирая вместо 10 см
3
раствора пробы 10 см
3
стандартного раствора глюкозы.
Количество стандартного раствора глюкозы VI, пошедшее на титро- вание 25 см
3
щелочного раствора гексацианоферрата (III) калия, суммиру- ется как 10 см
3
глюкозы, взятые на анализ, и объем глюкозы, который по- шел на дотитровывание.
Определение общего сахара.Проводят предварительный гидролиз сахарозы аналогично описанному выше. Затем вносят 25 см
3
щелочного раствора гексацианоферрата (III) калия и далее проводят кипячение и тит- рование, как и для определения восстанавливающих сахаров.
Обработка результатов. Содержание общего сахара oc
X
, %, выра-