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

2. Порядок проведения испытаний
Подготовка к испытаниям.Подготовка проб. Пробы измельчают на терке до однородной массы или отжимают сок.
Приготовление раствора алюмокалиевых квасцов с массовой долей
1% (экстрагирующий раствор): 10,0 г алюмокалиевых квасцов взвешивают с точностью до первого десятичного знака, переносят в мерную колбу вме- стимостью 1000 см
3
, растворяют в дистиллированной воде и доводят объ- ем до метки.
Приготовление экстрагирующего раствора для определения нит-
ратов в капусте: 10 г алюмокалиевых квасцов взвешивают с точностью до первого десятичного знака, переносят в мерную колбу вместимостью
1000 см
3
, растворяют в дистиллированной воде. Затем 1,0 г марганцево- кислого калия (точность взвешивания до второго десятичного знака) по- мешают в эту же колбу, куда добавляют 0,6 см
3
концентрированной серной кислоты. Полученную смесь взбалтывают до растворения всех ингредиен- тов, раствор доводят до метки дистиллированной водой и хранят в склянке с притертой пробкой не более года.
Приготовление основного раствора азотнокислого калия концен- трацией 0,1 моль/дм
3
(рС
NO3
= – log С
NO3
= 1) : 10,11 г азотнокислого калия, высушенного при температуре 100–106°С до постоянной массы, взвеши- вают с точностью до третьего десятичного знака, помещают в мерную кол- бу вместимостью 1000 см
3
, растворяют в экстрагирующем растворе и до- водят объем до метки тем же раствором.
Растворы сравнения азотнокислого калия готовят из основного рас- твора азотнокислого калия в день проведения анализа, используя для разбав- ления раствор алюмокалиевых квасцов, который применяется для анализа.
Раствор сравнения концентрации NO
3
= 0,01 моль/дм
3
(рС
NO3
= 2): основной раствор азотнокислого калия с концентрацией 0,1 моль/дм
3
раз- бавляют в 10 раз раствором алюмокалиевых квасцов. Для этого в мерную колбу вместимостью 100 см
3
отбирают пипеткой 10 см
3
основного раство- ра с рС
NO3
= 1, доводят до метки раствором алюмокалиевых квасцов и пе- ремешивают.
Раствор сравнения с концентрацией NO
3
= 0,001 моль/дм
3
(рС
NO3
= 3): раствор с концентрацией 0,01 моль/дм
3
разбавляют в 10 раз раствором алю- мокалиевых квасцов.
Раствор сравнения с концентрацией NO
3
= 0,0001 моль/дм
3
(рС
NO3
= 4): раствор с концентрацией 0,001 моль/дм
3
разбавляют в 10 раз раствором алю- мокалиевых квасцов.
Растворы сравнения используют для градуировки прибора и по- строения градуировочного графика. Активность иона нитрата в растворе указанных концентраций азотнокислого калия соответственно равна 2, 3, 4.
Подготовка мембранного ионселективного нитратного электрода и
хлорсеребряного электрода сравнения. Мембранный ионселективный нит- ратный электрод и хлорсеребряный электрод сравнения готовят к работе в соответствии с инструкциями, прилагаемыми к ним.

В промежутках между исследованиями мембранный ионселектив- ный электрод погружают в раствор с рС
NO3
= 4. Если перерывы в работе составляют сутки и более, его хранят в растворе азотнокислого калия кон- центрацией NO
3
= 0,001 моль/дм
3
. При длительных перерывах между ис- следованиями (более 5 сут) электрод хранят на воздухе и перед началом работы вымачивают 1–2 ч в растворе азотнокислого калия концентрации
NO
3
= 0,1 моль/дм
3
. В обоих случаях перед началом измерений электрод промывают в дистиллированной воде не менее 3 раз.
Хлорсеребряный электрод сравнения в перерывах между исследова- ниями погружают в стакан с дистиллированной водой.
Проведение испытаний. 10,0 г взвешенного с точностью до первого десятичного знака измельченного на терке материала помещают в стакан вместимостью 100 см
3
, наливают 50 см
3 1%-ного раствора алюмокалиевых квасцов и перемешивают с помощью мешалки в течение 3 мин.
В полученной суспензии измеряют концентрацию нитрат-иона.
Для растениеводческой продукции, кроме зеленых культур, с целью ускорения и снижения трудоемкости анализа возможно использование для анализа сока. Для получения сока пробы пропускают через электромеха- ническую соковыжималку. Полученный сок выжимают в одну емкость и перемешивают.
От полученного сока с помощью пипетки отбирают аликвотную часть объемом 10,0 см
3
, измеренным с точностью до 0,1 см
3
, помещают ее в стакан вместимостью 100 см
3
, прибавляют 50 см
3 1%-ного раствора алю- мокалиевых квасцов, перемешивают и в полученном растворе измеряют концентрацию нитрат-ионов.
Градуировка иономера проводится в соответствии с инструкцией к прибору.
Градуировку прибора проводят по двум растворам сравнения с рС
NO3
= 2 и рС
NO3
= 4. Начинать градуировку следует с раствора с рС
NO3
= 4. С этой целью электрод ЭИМ-II и вспомогательный электрод погружают в раствор сравнения концентрацией NO
3
= 0,0001 моль/дм
3
(рС
NO3
= 4) и, нажав кла- вишу «рХ», ручкой «Калибровка» устанавливают стрелку прибора на лю- бое оцифрованное деление в центре шкалы (например, 2). Присваивают этому делению величину 4,00 рС
NO3
Нажимают клавишу «t».
Затем вынимают электрода из раствора, промокают фильтровальной бумагой и погружают в раствор с рС
NO3
= 2. Нажимают клавишу «рХ».
Стрелка прибора должна отклониться вправо примерно на два боль- ших деления. Ручками «Крутизна» и «Температура» устанавливают стрел- ку прибора на отметку 4, присвоив ей величину 2,00 рС
NO3
. Нажимают кла- вишу «t». Вынимают электроды из раствора, промывают их дистиллиро- ванной водой и промокают фильтровальной бумагой.
Все операции по градуировке прибора, описанные в предыдущем аб- заце, повторяют до тех пор, пока стрелка не будет точно установлена на отметках 2,00 и 4,00 на вновь присвоенной шкале прибора.

Проверку калибровки проводят, погружая электроды в раствор срав- нения с рС
NO3
= 3. Стрелка прибора должна останавливаться на делении
3,00. Допустимые отклонения +0,04 рС
NO3
. Проверку калибровки проводят не менее 3 раз в течение рабочего дня.
Для измерения концентрации нитратов в испытуемом растворе элек- троды погружают в раствор и нажимают клавишу «рХ». Показания прибо- ра считывают не ранее чем через 1 мин после прекращения дрейфа показа- ний прибора. Перед каждым измерением электроды ополаскивают дистил- лированной водой и промокают фильтровальной бумагой.
Полученные значения рС
NO3
переводят в микрограммы NO
3 на кило- грамм продукта.
Обработка результатов.Если при анализе использовалась навеска измельченной пробы, то массовую долю нитратов в испытуемом материале
X, мг/кг, рассчитывают по формуле
m
m
W
V
X















1000 10 10 62 10 100 3
3
pC
NO3
, где 62 – молярная масса нона нитрата, г; m – масса пробы, взятой для анализа, г; V объем экстрагирующего раствора, см
3
;
NO3
pC
10

– концентрация нитрата в вытяжке, моль/дм
3
; 1000 – коэффициент перевода дециметров кубических в сантиметры кубические; W – массовая доля воды в пробе,
%; 100 – коэффициент перевод процентов в доли единиц; 10 3
– коэффици- ент перевода граммы в килограммы; 10 3
– коэффициент перевода долей единицы в миллиграммы (мг/кг).
Принимая V = 50 см
3
, m = 10 г и проводя соответствующие преобра- зования, получаем следующую формулу для расчета
6200 10
)
10 50
(
NO3
pC





W
X
При разбавлении пробы результат анализа увеличивают во столько раз, во сколько балы разбавлена проба.
Вычисления проводят до целых чисел (мг/кг). За окончательный ре- зультат принимают среднее арифметическое (Х) результатов двух парал- лельных определений, допускаемое расхождение между которыми не должно превышать предела сходимости (r), рассчитанного по формуле
X
r
08
,
0 8
,
13


Полученное значение концентрации нитратов сравнивают с предель- но допустимыми (ПДК), приведенными в СанПин 13 63 РБ.
3.3. Ароматические углеводороды
Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) являются од- ними из загрязнителей пищевых продуктов и относятся к наиболее силь- ным канцерогенным веществам. Основными источниками ПАУ в окру-

жающей среде и далее в пищевых продуктах являются техногенные вы- бросы металлургических, коксохимических и ряда других производств, те- пловых и электрических станций, выхлопные газы автомобилей и ряд тех- нологических обработок пищевых продуктов (копчение, сушка).
Канцерогенной и мутагенной активностью обладают ПАУ, содер- жащие от 4 до 7 ароматических колец в молекуле. Канцерогенное действие таких ПАУ, как бенз(а)пирен, дибенз(а,h)антрацен, дибенз(a,i)пирен, про- является на очень низких уровнях, составляющих доли миллиграмма или даже микрограмма. Умеренно активным является – бенз(h)флуорантен, менее активными – бенз(е)пирен, бенз(а)антроцен, дибенз(а,с)антрацен, хризен и др.
Мониторинг загрязнений ПАУ включает анализ до десятка и более соединений, из которых в качестве тестового, как правило, используется без(а)пирен, присутствующих во всех загрязненных объектах окружающей среды.
Загрязнение пищевых продуктов ПАУ может происходить несколь- кими путями. Прежде всего – это загрязнение окружающей среды техно- генными факторами. Например, рыба из экологически неблагополучных районов моря может содержать ПАУ на уровне 10 мкг/кг и более. То же наблюдается в зерне, овощах и фруктах, выращенных в районах с загряз- ненным воздухом, почвой или водой. Еще больший уровень загрязненно- сти ПАУ – порядка нескольких сотен мкг/кг может быть достигнут при не- которых технологических обработках пищевых продуктов, например при горячем копчении или обжаривании на углях или дымовой сушке зерна.
Многообразие форм поступления ПАУ в пищевые продукты, их хи- мическая стабильность в окружающей среде и высокая канцерогенная и мутагенная активность требуют контроля за их содержанием.
Угледовороды определяются в продуктах животного происхождения
(мясо и мясопродукты, яйца, животные жиры), рыбопродуктах, раститель- ных маслах, продуктах растительного происхождения.
Методы контроля заключаются в выделении углеводородов из не- омыляемой фракции липидов, получаемой при обработке образца спирто- вым раствором щелочи. Затем углеводороды экстрагируются гексаном пу- тем хроматографического разделения экстракта. Идентификация и количе- ственное определение углеводородов осуществляется с помощью газовой хроматографии, высокоэффективной жидкостной хроматографии, спек- трофотометрии и спектрофлуориметрии, а также хромато-масс- спектрометрии.
Для выделения суммы углеводородов используется разделение экс- тракта на колонке с окисью алюминия или же на колонке, состоящей из двух слоев – силикагеля и окиси алюминия. Из этой суммы углеводородов с помощью тонкослойной хроматографии на силикагеле выделяют сумму насыщенных углеводородов и сумму ароматических углеводородов. Ана- лиз этих соединений осуществляют методами газовой хроматографии и высокоэффективной жидкостной хроматографии. При этом методом высо-

коэффективной жидкостной хроматографии можно определить как содер- жание отдельных компонентов фракции ароматических углеводородов, так и ее суммарное содержание и групповой состав. Метод газовой хромато- графии позволяет определить суммарное содержание насыщенных углево- дородов и состав этой фракции.
Другим вариантом разделения неомыляемой фракции липидов явля- ется последовательная хроматография на колонке с силикагелем и в тон- ком слое окиси алюминия, что позволяет выделить фракцию насыщенных углеводородов и отдельно фракции моно-, би-, трициклических ароматиче- ских углеводородов. Анализ этих соединений проводят методами газовой хроматографии и ультрафиолетовой (УФ) спектрофотометрии соответст- венно. УФ-спектрофотометрический метод дает возможность определить содержание фракций моно-, би- и трициклических ароматических углево- дородов в образце.
Арбитражным методом является хромато-масс-спектрометриию.
Метод является сложным и мало доступным. Однако, как единственный прямой метод идентификации компонентов сложных углеводородных сме- сей, позволяющий проводить и количественный анализ, он полезен в особо сложных нерутинных исследованиях, а также на подготовительных стади- ях анализа, например при построении градуировочных графиков по нефтя- ным фракциям. Для анализа этим методом рекомендуется использовать фракции насыщенных углеводородов и узкие фракции ароматических уг- леводородов.
Выделение полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) осуществляют двумя способами. Первый включает переэкстракцию ПАУ из гексанового раствора неомыляемой фракции липидов комплексообразо- вателем – диметилформамидом и хроматографнческую очистку экстракта на колонке с сефадексом LH-20. Второй способ заключается в разделении неомыляемой фракции липидов на колонке с дезактивированной окисью алюминия. Анализ ПАУ проводят с помощью высокоэффективной жидко- стной хроматографии или низкотемпературной спектрофлуориметрии.
Ввиду того, что бенз(а)пирен рассматривают в качестве индикатора загрязнения ПАУ, разработаны методики его выделения и определения.
Первый способ позволяет определить бенз(а)пирен в сумме ПАУ методом низкотемпературной спектрофлуориметрии, второй предполагает его вы- деление из суммы ПАУ в тонком слое ацетилированной целлюлозы и оп- ределение более простым, чем низкотемпературный, методом спектроф- луориметрии при комнатной температуре.
Для анализа рыбопродуктов разработаны методики выделения от- дельных групп углеводородов из липидного экстракта, а не из неомыляе- мой фракции липидов. Экстракция липидов осуществляется флороформом.
Из липидного экстракта путем колоночной хроматографии на окиси алю- миния, импрегнированной азотистокислым натрия, выделяют фракции на- сыщенных углеводородов, а также бициклических ароматических углево- дородов. Наличие последних в образце рыбы свидетельствует о возможном