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

– накопление – –1200 мВ, длительность – 120 с;
– успокоение – –1200 мВ, длительность – 5 с;
– количество измерительных циклов – 3;
– скорость развертки – 500 мВ/с.
Устанавливают стаканчик в держатель, закрепляют электроды, по- гружают их в раствор и проводят электрохимическое накопление ртути на торце рабочего электрода при заданных режимах.
В результате проведенных измерительных циклов сформируется ртутно-пленочный электрод, который и используют для последующего анализа проб на содержание йода.
После подготовки электрода проверяют его работоспособность на контрольных растворах йода.
Подготовка прибора к работе. Анализатор подготавливают к работе в соответствии с руководством по эксплуатации.
Проверка фонового раствора и электрохимической ячейки на чис-
тоту. Устанавливают следующие режимы измерений:
– потенциал регенерации – 600 мВ, длительность регенерации – 5 с;
– потенциал накопления – 0 мВ; длительность накопления – 30 с;
– потенциал успокоения – 0 мВ; длительность успокоения – 5 с;
– скорость развёртки потенциала – от 2 000 мВ/с до 20 000 мВ/с;
– количество циклов – 2.
Условия устанавливаются при помощи программы «Параметры экс- перимента».
Проводят 2 цикла измерений и регистрируют 2 вольтамперные кри- вые фонового раствора.
Проведение испытаний. Для анализа содержания йода в поваренной соли выполняют измерения двух параллельных проб.
Расчет массовой концентрации йода проводят с учетом его содержа- ния в холостой пробе.
Для измерений содержания йода на уровне (1–2) мкг/дм
3
выбираются скорость развертки потенциала 20 000 мВ/с. Для измерений более высоких массовых концентраций йода используют скорость развертки потенциала
10 000 мВ/с.
В стаканчик электрохимической ячейки пипеткой вносят 9,0 см
3 фо- нового раствора. Устанавливают стаканчик в держатель, закрепляют элек- троды, погружают их в раствор.
Устанавливают параметры измерений (см. «проверка фонового рас- твора»). Регистрируют усредненную вольтамперную кривую фона.
В фоновый раствор вводят 1 см
3
подготовленной к измерениям соли.
Проводят анализ и регистрируют усредненную вольтамперную кривую пробы в соответствии с руководством по эксплуатации прибора.
Проводят идентификацию пика йода на усредненной вольтамперной кривой пробы с использованием программного обеспечения «АВА Win».

В раствор с пробой вводят добавку йодид-ионов из градуировочного раствора. Массовая концентрация добавки должна составлять (50 – 150)% от приблизительной массовой концентрации йодид-ионов в растворе пробы.
Рассчитывают объем добавки по формуле д
яч яч
С
V
С
V
д


, где яч
С
– предварительная массовая концентрация йодид-ионов в пробе, мкг/дм
3
; яч
V – общий объем раствора в стаканчике электрохимической ячейки, см
3
; д
С
– массовая концентрация градуировочного раствора, ис- пользуемого для добавки, мкг/дм
3
Объем добавки должен быть не более 1 см
3
Проводят анализ пробы с добавкой и регистрируют усредненную- вольтамперную кривую.
На усредненной вольтамперной кривой пробы с добавкой проводят идентификацию пика йодид-ионов.
Используя программу «Вычесть фон», производят вычитание фона.
Аналогичным образом проводят анализ контрольной (холостой) пробы.
Обработка результатов. Расчет содержания йода в анализируемой пробе проводится программой автоматически («Результат»). При этом по за- просу программы необходимо указать массу исследуемой пробы (1 г), объем аликвоты, взятой для анализа (1 см
3
), объем раствора в ячейке (10 см
3
), объем раствора, приготовленного из окисленной пробы (100 см
3
), концентрацию и объем добавки. Необходимо также учесть содержание йода в контрольной пробе.
Расхождения между двумя параллельными результатами не должны превышать 10%.
2.5. Витамины
Витамины – низкомолекулярные органические соединения различ- ной химической природы, биорегуляторы процессов, протекающих в жи- вом организме. Это важнейший класс незаменимых пищевых веществ. Для нормальной жизнедеятельности человека витамины необходимы в не- больших количествах, но так как организм не может удовлетворить свои потребности в них за счет биосинтеза (он не синтезирует витамины или синтезирует их в недостаточном количестве), они должны поступать с пи- щей в качестве ее обязательного компонента. Из витаминов образуются коферменты или простетические группы ферментов, некоторые из них участвуют в транспортных процессах через клеточные барьеры, в защите компонентов биологических мембран и т. д. Отсутствие или недостаток в организме витаминов вызывает болезни недостаточности: гиповитаминозы
(болезни в результате длительного недостатка) и авитаминозы (болезни в

результате отсутствия или резко выраженного глубокого дефицита вита- минов). Недостаток одного витамина относят к моногиповитаминозам, не- скольких – полигиповитаминозам. При гиповитаминозах наблюдается утомляемость, потеря аппетита, раздражительность, нестойкость к заболе- ваниям, кровоточивость десен. При авитаминозах проявляются болезни, вызванные значительным дефицитом витаминов (бери-бери, цинга, пелла- гра и др.).
Основная причина нехватки витаминов в организме человека – не- достаточное их поступление с пищей (первичные, экзогенные авитамино- зы), однако в отдельных случаях наблюдаются эндогенные или вторичные авитаминозы, связанные с нарушением процессов усвоения витаминов в организме.
При приеме витаминов в количестве, значительно превышающем физиологические нормы, могут развиться гипервитаминозы. Это особенно характерно для жирорастворимых витаминов.
В настоящее время известно свыше тринадцати соединений, относя- щихся к витаминам. Различают собственно витамины и витаминоподобные соединения (полная незаменимость которых не всегда доказана). К ним относятся биофлавоноиды (витамин Р), пангамовая кислота (витамин В
15
), парааминобензойная кислота (витамин Н
1
,), оротовая кислота (витамин
В
13
), холин (витамин В
4
), инозит (витамин Н
3
), метилметионинсульфоний
(витамин U), липоевая кислота, карнитин. Витаминоподобные соединения могут быть отнесены к важным биологически активным соединениям пи- щи, выполняющим разнообразные функции. В отдельных продуктах со- держатся провитамины – соединения, способные превращаться в организ- ме человека в витамины, например β-каротин, превращающийся в витамин
А; эргостеролы, под действием ультрафиолетовых лучей превращающиеся в витамин D.
Так как химическая природа витаминов была открыта после установ- ления их биологической роли, их условно обозначили буквами латинского алфавита (А, В, С, D и т.д.); они сохранились и до настоящего времени.
По растворимости витамины могут быть разделены на две группы
(табл. 18): водорастворимые (В
1
, В
2
, В
6
, РР, С и др.) и жирорастворимые
(А, D, Е, К).
Таблица 18
Номенклатура, классификация витаминов и витаминоподобных
соединений
I. Водорастворимые витамины
Витамины, представленные преимущественно одним соединением
Рекомендуемое наимено- вание
Старые наименования
1 2
Тиамин
Рибофлавин
Пантотеновая кислота
Биотин
Витамин В
1
(анейрин)
Витамин В
2
(лактофлавин)
Витамин В
3
или В
5
Витамин Н

Окончание табл. 18 1
2
Аскорбиновая кислота
Витамин С
Семейства витаминов
Рекомендуемое групповое название
Индивидуальные представители
Витамин В
6
Ниацин (витамин РР) Фо- лацин
Кобаламины
(витамин
В
12
)
Пиридоксин; пиридоксаль; пиридоксамин
Никотиновая кислота; никотинамид
Фолиевая кислота; тетрагидрофилиевая кислота и ее про- изводные
Цианокобаламин; оксикобаламин; метилко-баламин
II. Жирорастворимые витамины
Рекомендуемое групповое название
Индивидуальные представители
Витамин А
Витамин D (кальциферо- лы)
Витамин Е
Витамин K
Ретинол; ретинилацетат; ретиналь; ретиноевая кислота
Эргокальциферол (витамин D
2
); холекальци-ферол (вита- мин D
3
)
α,β, γ, σ – токоферолы; а α,β, γ, σ – токотриенолы
2-Метил-3-фитил-1,4-нафтохинон (филлохинон, витамин
K
1
,); менахиноны (витамины K
2
); 2-метил-1,4-нафтохинон
(менадион, витамин K
2
)
III. Витаминоподобные соединения
Технологическая функ- ция
Наименование соединения
Незаменимые пищевые вещества с пластической функцией
Холин; инозит (миоинозит, мезоинозит)
Биологически активные вещества, синтезируе- мые в организме челове- ка
Липоевая кислота; оротовая кислота; карнитин
Фармакологически ак- тивные вещества пищи
Биофлавоноиды; метилметионинсульфоний (витамин U); пангамовая кислота (витамин В
15
)
Факторы роста микроор- ганизмов
Парааминобензойная кислота
В качестве единицы измерения содержания витаминов используют миллиграмм (мг), микрограмм на 1 г продукта (мкг/г) или миллиграмм ви- таминов на 100 г продукта (мг%) и микрограмм витаминов на 100 г про- дукта (мкг% ).
Потребность человека в витаминах зависит от его возраста, состоя- ния здоровья, условий жизни, характера деятельности, содержания в пище основных компонентов питания.

Лабораторная работа № 14
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВИТАМИНА С
Цель работы: освоить методики определения витамина С, опре- делить его содержание в пищевых продуктах.
1. Общие сведения
Витамин С (L-аскорбиновая кислота) впервые выделен из лимона. В химическом отношении представляет собой
γ
-лактон 2,3-дегидро-4- гулоновой кислоты, легко переходит в окисленную форму – L- дегидроаскорбиновую кислоту.
Необходим для нормальной жизнедеятельности человека: участвует во многих видах окислительно-восстановительных процессов, положи- тельно действует на центральную нервную систему, повышает сопротив- ляемость человека к экстремальным воздействиям, участвует в обеспече- нии нормальной проницаемости стенок капиллярных сосудов, повышает их прочность и эластичность, способствует лучшему усвоению железа, нормальному кроветворению. При нехватке витамина С наблюдается сон- ливость, утомляемость, снижается сопротивляемость организма человека к простудным заболеваниям, при авитаминозе развивается цинга. Важней- шая физиологическая функция витамина – способность обратно окислять- ся в дегидроаскорбиновую кислоту под действием аскарбатоксидазы с об- разованием окислительно-восстановительной системы и переносом прото- нов и электронов.
Все необходимое количество витамина С человек получает с пищей.
Основные его источники – овощи, фрукты, ягоды: в свежем шиповнике
300–20 000 мг%, черной смородине 200–500, капусте 50–70, молодом кар- тофеле 20–30. Витамин С крайне нестоек, легко разрушается кислородом воздуха в присутствии следов железа и меди, более устойчив в кислой сре- де, чем в щелочной, мало чувствителен к свету. В силу нестойкости его со- держание в овощах и плодах при их хранении быстро снижается. Исклю- чение – свежая и квашеная капуста. При тепловой обработке пищи разру- шается на 25–60%.
Для определения витамина С и аскорбиновой кислоты (АК) исполь- зуются следующие методы: титрометрический, фотометрический и флуо- риметрический. Титрометрический метод с потенциометрическим титро- ванием, фотометрический и флуориметрический методы распространяются на все виды сырья и пищевых продуктов; титрометрический метод с визу- альным титрованием – только на продукты, дающие неокрашенные экс- тракты.
Титрометрический метод основан на экстракции АК раствором ки- слоты (соляной, трихлоруксусной, щавелевой, метафосфорной или смесью уксусной и метафосфорной) с последующим титрованием визуально до ус- тановления светло-розовой окраски или потенциометрически.
Фотометрический метод основан на экстрагировании аскорбиновой

кислоты, восстановлении ее 2,6-дихлорфенолиндофенолятом натрия ас- корбиновой кислоты с последующей экстракцией органическим раствори- телем (ксилолом или бутилацетатом) избытка 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия и фотометрировании этого экстракта при 490 нм.
2. Титрометрический метод
Средства испытаний: весы лабораторные общего назначения 2-го и
4-го класса точности; рН-метр-милливольтметр; мешалка магнитная; се- кундомер; воронки лабораторные стеклянные; колбы мерные вместимо- стью 50, 100 и 250 см
3
; микробюретка с ценой деленияне более 0,01 см
3
; пипетки мерные стеклянные.
Подготовка к испытаниям. Приготовление экстрагирующего рас-
твора. В качестве экстрагирующего раствора используют растворы кислот соляной или щавелевой с массовой долей 2%, метафосфорной с массовой долей 3% или смеси уксусной и метафосфорной кислот, которую готовят следующим образом: 15 г метафосфорной кислоты растворяют в 250 см
3 воды (без нагревания во избежание гидролиза до ортофосфорной кислоты), прибавляют 40 см
3 ледяной уксусной кислоты, доводят водой объем до
500 см
3
, перемешивают и фильтруют в склянку с притертой пробкой. Хра- нят в холодильнике не более 10 дней.
Приготовление стандартных растворов аскорбиновой кислоты. Для приготовления раствора аскорбиновой кислоты с концентрацией 1,0 г/дм
3 взвешивают 0,1000 г аскорбиновой кислоты (с погрешностью не более
0,0001 г), растворяют в экстрагирующем растворе в мерной колбе вмести- мостью 100 см
3
, доводят до метки тем же раствором и перемешивают.
Для приготовления раствора концентрации 0,1 г/дм
3
вносят пипеткой
10 см
3 раствора аскорбиновой кислоты концентрации 1,0 г/дм
3
в мерную колбу вместимостью 100 см
3
, доводят до метки экстрагирующим раство- ром и перемешивают.
Растворы аскорбиновой кислоты неустойчивы, поэтому их готовят перед проведением испытания.
Приготовление раствора 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия и
определение его титра. 0,05 г 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия рас- творяют приблизительно в 150 см
3
горячей, предварительно кипяченой в течение 30 мин или содержащей 0,02 г двууглекислого натрия воде, охла- ждают до комнатной температуры, доводят объем до 200 см
3
той же охла- жденной водой, перемешивают и фильтруют в темную склянку. Раствор хранят в холодильнике не более 10 дней.
Титр раствора 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия устанавливают по стандартному раствору аскорбиновой кислоты с концентрацией
0,1 г/дм
3
в день проведения испытания. Для этого в две колбы вместимо- стью 50 или 100 см
3
, в которые предварительно прибавлено по 9 см
3
воды, вносят пипеткой по 1 см
3
раствора аскорбиновой кислоты и быстро титру- ют раствором 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия до светло-розовой ок- раски, не исчезающей в течение 15–20 с.

Одновременно проводят контрольное испытание. Для этого в колбу вместимостью 50 или 100 см
3 вносят 1 см
3
экстрагирующего раствора, 9 см
3
дистиллированной воды и титруют раствором 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия.
Титр раствора 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия в милиграммах аскорбиновой кислоты, эквивалентного
1 см
3
раствора
2,6- дихлорфенолиндофенолята натрия, вычисляют по формуле
2 1
V
V
m
T


, где m – масса аскорбиновой кислоты, содержащейся в 1 см
3
стандартного раствора, мг;
1
V – объем раствора 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия, израсходованный на титрование стандартного раствора аскорбиновой ки- слоты, см
3
;
2
V – объем раствора 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия, из- расходованный на контрольное испытание, см
3
Приготовление раствора ацетатного буфера с рН 4,0. Растворяют
300 г безводного уксуснокислого натрия в 700 см
3
дистиллированной во- ды, добавляют 1000 см
3
ледяной уксусной кислоты, перемешивают и с по- мощью рН-метра устанавливают рН 4,0, добавляя при необходимости сно- ва кислоту.
Проведение испытаний. Экстрагирование. Для приготовления экс- тракта навеску пробы массой от 5 до 50 г в зависимости от предполагаемо- го содержания в продукте витамина взвешивают с погрешностью ±0,01 г.
Экстрагирующий агент выбирают с учетом рекомендаций, приве- денных в табл. 19.
Навеску продукта гомогенизируют с небольшим количеством экст- рагирующего раствора кислоты или смеси кислот, переносят количествен- но в мерную колбу или цилиндр на 100 см
3
и доводят до метки, используя экстрагент. Перемешивают, выдерживают 10 мин и фильтруют.
Таблица 19
Характеристика экстрагирующих агентов
Экстрагирую- щий агент
Денатурирует белки
(ферменты)
Стабилизирует
АК
Область применения
2%-ная соляная кислота
–
–
Газированные напитки, су- хие смеси для напитков, компоты
3%-ная трихло- руксусная ки- слота
+
+
Для всех видов пищевых продуктов, кроме свежих овощей и фруктов
6%-ная мета- фосфорная кислота
+
+
Для всех видов продуктов
Смесь уксусной и метафосфор- ной кислот
+
+
То же

Визуальное титрование (для неокрашенных экстрактов). В колбу вместимостью 50 или 100 см
3 пипеткой вносят от 1 до 10 см
3 экстракта, до- водят объем экстрагентом до 10 см
3 и титруют раствором 2,6-дихлорфенол- индофснолята натрия до появления слабо-розовой окраски, не исчезающей в течение 15–20 с.
Одновременно проводят контрольное испытание на содержание в продукте редуцирующих примесей. Для этого в колбу помещают такой же объем экстракта, как было описано выше, прибавляют равный ему объем ацетатного буферного раствора, 36–40%-ный раствор формальдегида в объеме, равном половине объема буферного раствора, перемешивают и выдерживают в течение 10 мин, закрыв предварительно колбу пробкой, за- тем содержимое титруют раствором 2,6-дихлорфенол-индофснолята на- трия до появления слабо-розовой окраски, не исчезающей в течение 15–20 с.
Потенциометрическое титрование (для окрашенных экстрактов).
В стакан вместимостью 50 см
3 вносят пипеткой объем экстракта, содержа- щий около 0,1 мг АК (но не более 25 см
3
), прибавляют экстрагирующий раствор до объема
30 см
3
, погружают электроды рН-метра- милливольтметра так, чтобы при перемешивании они не касались магнит- ного стержня мешалки. Затем титруют потенциометрически из микробюрет- ки раствором
2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия.
Раствор
2,6- дихлорфенолиндофенолята натрия прибавляют порциями по 0,1–0,2 см
3
при постоянном перемешивании. Записывают показание прибора в милливоль- тах, соответствующее каждому прибавленному объему раствора 2,6- дихлорфенолиндофенолята натрия. Объем раствора 2,6-дихлорфенолин- дофенолята натрия, соответствующий точке эквивалентности и, следователь- но, израсходованный на титрование объема, устанавливают по максимальной разнице (скачку) двух соседних показаний прибора или по потенциометриче- ской кривой зависимости величины потенциала в милливольтах от объема раствора 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия в сантиметрах кубических.
Одновременно проводят контрольное испытание на содержание в продукте редуцирующих веществ так, как указано выше. Раствор титруют потенциометрически.
За результат титрования принимают среднее арифметическое ре- зультатов двух определений. При повторном титровании в области пред- полагаемой точки эквивалентности раствор 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия прибавляют по 1-2 капли.
Обработка результатов. Содержание аскорбиновой кислоты X, мг/ на 100 г продукта вычисляют по формуле
m
V
V
T
V
V
X






4 3
2 1
100
)
(
, где
1
V – объем раствора 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия, израсхо- дованный на титрование экстракта пробы, см
3
;
2
V – объем раствора 2,6- дихлорфенолиндофенолята натрия, израсходованный на контрольное ис-