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

Вычисления проводят с точностью до второго знака после запятой, с последующим округлением результата до первого знака. Допускаемые расхождения между двумя параллельными определениями приведены в табл. 8.
Таблица 8
Метрологические характеристики метода
Интервалы значений кислотного числа, мг KОН/г
Предел возможных значений погрешно- сти измерений
Допустимое расхождение между результатами двух параллельных определений
Рафинированне масла с кислот- ным числом:
До 0,2 включ.
Свыше 0,2 до 0,4 включ.
Свыше 0,4 до 1,0 включ.
0,01 0,04 0,06 0,015 0,05 0,07
Светлые нерафинированные масла с кислотным числом, %:
До 6,0 включ.
Свыше 6,0 4
6 5
7
Предельно допустимые нормы кислотного числа отдельных масел и жиров представлены в табл. 9
Таблица 9
Кислотных чисел растительных масел
Наименование масел
Кислотное число, мг KОН/г
Подсолнечное масло: рафинированное нерафинированное нерафинированное 1 сорта
0,4 1,5 2,25
Соевое масло: рафинированное гидратированное 1 сорта
0,3 1,0
Кукурузное масло: рафинированное нерафинированное
0,4 5,0
Топленый пищевой жир (говяжий, бараний, свиной): высшего сорта
1 сорта
1,2 2,2
3.Определение кислотного числа растительных масел
титрометрическим методом с потенциометрической индикацией
Средства испытаний: весы лабораторные 4-го класса точности с пределом взвешивания 500 г; рН-метр лабораторный, мешалка магнитная, колбы конические; бюретки вместимостью 5, 25 и 50 см
3
, бумага фильтро- вальная, 0,1 н водный или спиртовой раствор гидроксида калия или на- трия, спирто-эфирная смесь, фенолфталеин.
Подготовка к испытаниям. Аналогична подготовке к испытанию титрометрическим методом с визуальной индикацией.

Проведение испытаний.В стакан отвешивают с записью результа- та до второго десятичного знака 2 –3 г масла и приливают 40 см
3
нейтрали- зованной смеси растворителей. Стакан устанавливают на магнитную ме- шалку, включают ее и затем опускают в стакан электроды рН-метра так, чтобы они были погружены на глубину не менее 3 см.
Потенциометрическое титрование раствора масла проводят в соот- ветствии с инструкцией, приложенной к прибору, до эквивалентной точки.
Обработка результатов. Кислотное число (Чк) в мг КОН г, вы- числяют по формуле
m
V
K 


611
,
5
Ч
к
, где 5,611 – коэффициент, равный значению расчетной массы KОН в 1 мл
0,1 н раствора KОН, а при использовании NaOH этот коэффициент полу- чают путем умножения расчетной массы NaOH в 1 мл 0,1 н раствора (рав- ной 4,0) на 1,4 – отношение молекулярной массы KОН и NaOH;
V
– объем
0,1 н раствора гидроокиси калия или натрия, израсходованный на титрова- ние, мл; К – поправка к титру 0,1 н раствора гидроокиси калия или натрия;
m – масса исследуемого масла, г.
Вычисления проводят с точностью до второго знака после запятой, с последующим округлением результата до первого знака. Допускаемые расхождения между двумя параллельными определениями и погрешности измерений приведены в табл. 10.
Таблица 10

1. Общие сведения
Число омыления (Ч
О
) - количество миллиграммов гидроксида калия, необходимое для омыления триглицеридов (связанных жирных кислот) и свободных жирных кислот, входящих в состав 1 г исследуемого жира.
Число омыления – достаточно стабильный показатель, который колеблется для одного и того же вида масла или жира в узких пределах. Число омыле- ния зависит от состава масел и жиров. С увеличением молекулярной массы ацилов жирных кислот оно уменьшается. Чем больше в маслах моно- и диацилглицеридов, тем ниже этот показатель. Так, для восков Ч
О
значи- тельно ниже, чем для триглицеридов.
Метод определения числа омыления основан на обработке жира ус- тановленным количеством 0,5 моль/л раствора гидроксида калия до полно- го омыления триглицеридов и жирных кислот, избыток гидроксида калия титруется кислотой. Для обеспечения полноты омыления и подавления гидролиза образующихся солей (мыла) реакцию с гидроксидом калия про- водят в спиртовом растворе, преимущественно в этаноле. При этом дости- гается полная гомогеназация реагирующих веществ. Это объясняется тем, что триглицериды при нагревании с раствором гидроксида калия в этаноле вступают с ним в реакцию алкоголиза. В результате образуются этиловые эфиры жирных кислот, которые хорошо растворяются в спирте и в даль- нейшем легко и полностью омыляются гидроксидом калия по реакции:
RC(O)OCH
2
CH
3
+ KОН  RCOOK + СН
3
СН
2
ОН.
Для полного омыления навески жира избыток гидроксида калия должен быть не менее 100%, а продолжительность омыления – не менее 1 ч.
2. Порядок проведения испытаний
Проведение испытаний.На лабораторных весах в колбе взвешива- ют 1,0–1,5 г исследуемого жира с точностью ±0,0005 г, приливают из бю- ретки 25 мл спиртового раствора гидроксида калия концентрацией
0,5 моль/л, присоединяют обратный холодильник и омыляют на водяной бане в течение 1 ч при температуре 80°С. После окончания омыления со- держимое колбы должно представлять собой однородный и прозрачный раствор. Одновременно в тех же условиях в другой колбе кипятят в тече- ние 1 ч 25 мл спиртового раствора гидроксида калия концентрацией
0,5 моль/л без навески жира (холостая проба). Затем титруют в горячем со- стоянии содержимое обеих колб раствором соляной кислоты концентрацией
0,5 моль/л. При титровании исследуемой пробы нейтрализуется избыточ- ный гидроксид калия, не использованный при реакции омыления жира.
В случае омыления светлых жиров и масел при титровании приме- няют в качестве индикатора фенолфталеин, при омылении темных масел – тимолфталеин.
Необходимо титровать еще не остывший мыльный раствор, так как спиртовой раствор гидроксида калия постепенно насыщается из воздуха диоксидом углерода, образуя карбонат и бикарбонат, что вносит ошибку в

определение.
Обработка результатов. Число омыления (Ч
О
), в миллиграммах
KОН на 1 грамм жира рассчитывают по формуле
m
V
V
K
)
(
05
,
28
Ч
1
О


, где 28,05 – титр 0,5 моль/л раствора соляной кислоты по гидроксиду калия, мг/мл; K – поправка к титру соляной кислоты;
V
– объем раствора соляной кислоты концентрацией 0,5 моль/л, израсходованный на титрование рас- твора гидроксида калия в холостой пробе, мл;
1
V – объем раствора соляной кислоты концентрацией 0,5 моль/л, израсходованный на титрование сво- бодного гидроксида калия, оставшегося после омыления в исследуемой пробе, мл; m – масса исследуемого жира, г;
Вычисления проводят до первого десятичного знака и округляют до целого числа. Относительное значение допускаемых расхождений между двумя параллельными определениями не должно превышать 3%.
Лабораторная работа № 5
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЙОДНОГО ЧИСЛА РАСТИТЕЛЬНОГО
МАСЛА
Цель работы: определить йодное число растительных масел.
Средства испытаний: весы лабораторные 2-го класса точности; ве- сы лабораторные 4-го класса точности; сушильный шкаф; бромид натрия; метанол; бром; хлороформ; йодид калия; тиосульфат натрия концентрацией
0,1 моль/л; раствор крахмала.
1. Общие сведения
Йодное число (Ч
Й
) показывает количество граммов йода, эквива- лентное галогену, присоединившемуся по месту двойных связей к 100 г исследуемого жира, и выражается в процентах йода.
Йодное число жира колеблется в определенных пределах и является одним из важнейших показателей масел и жиров, который характеризует степень непредельности жира, способность его к окислению, высыханию, присоединению водорода и т. д.
При действии галогена на каждую двойную связь расходуется одна его молекула по реакции:
СН
3
(СН
2
)
7
СН=СН(СН
2
)
7
СООН + Х
2
→ СН
3
(СН
2
)
7
СНХ–СНХ(СН
2
)
7
СООН
Сам йод присоединяется медленно, некоторое количество йода нахо- дится в равновесии даже в присутствии большого избытка двойных связей.
Создав определенные условия, можно добиться количественного насыще- ния непредельных связей в жире или жирной кислоте. В лабораторной практике для насыщения двойных связей используют обычно бром или со- единения галогенов друг с другом: хлорйод (ClI) или бромйод (ВrI). Эти

соединения ведут себя более активно, чем йод, и не так активны, как чис- тый хлор или бром. Степень присоединения галогенов к двойным связям жирных кислот зависит от положения их в углеродной цепи: чем ближе связь находится к карбоксильной группе, тем меньше степень насыщения.
Йодное число изменяется в зависимости от длины углеродной цепи жирных кислот и, следовательно, от их молекулярной массы. С увеличени- ем молекулярной массы йодное число уменьшается при одном и том же числе двойных связей. С увеличением количества двойных связей в нена- сыщенных жирных кислотах йодное число возрастает. При наличии в мо- лекулах жирных кислот нескольких изолированных двойных связей они насыщаются галогеном последовательно, причем в первую очередь реаги- руют наиболее удаленные от карбоксильной группы. Продолжительность полного насыщения кислот с увеличением числа двойных связей возрастает.
Насыщение жирных кислот с сопряженными двойными связями идет не полностью, и определяемое йодное число ниже теоретического; йодные числа таких кислот определяют специальными методами, обеспечиваю- щими присоединение галогена ко всем сопряженным связям. В основном это методы Гюбля, Гануса и Кауфмана. Для жиров, ацилы которых содер- жат сопряженные двойные связи, применяются методы Вобурна и Марго- шеса. Стандартизированными являются методы Кауфмана, Гюбля и Висса.
Эти методы основаны на использовании одного из указанных галогенов или их соединений, обеспечивающих полное насыщение непредельных связей.
При определении йодного числа для предотвращения побочной ре- акции замещения водорода в метиленовых и метальных группах преду- сматривается точное соблюдение условий. Для количественного насыще- ния двойных связей необходим 100%-ный избыток галогена, строгое со- блюдение времени реакции насыщения двойных связей, проведение реак- ции в темноте в колбах с пришлифованными пробками. Избыток галогена закладывается в зависимости от ожидаемого йодного числа (таблица), та- кой прием позволяет обеспечить получение сопоставимых результатов.
Неприсоединившийся избыток галогена оттитровывают тиосульфатом на- трия Na
2
S
2
O
3
. Предварительно в реакционную среду вводят раствор йодида калия и воды, что приводит к выделению эквивалентного количества йода избыточным количеством галогена.
При этом протекают реакции:
СlI + KI → KCl + I
2
,
I
2
+ 2Na
2
S
2
O
3
→ 2NaI + Na
2
S
4
O
6
Особенностью метода Кауфмана является то, что для насыщения двойных связей используется непрочное соединение, которое образуется при растворении в метаноле брома и бромида натрия (раствор Кауфмана).
В присутствии ненасыщенных жирных кислот бром из соединения
NaBr·Br
2
отщепляется и присоединяется к двойным связям жирных кислот по реакции

NaВrВr
2
+ –СН=СН– → –CНВг–СНВг– + NaВr.
Растворы брома в метаноле имеют характерный резкий запах брома и свойственный ему чайный цвет. В растворах, содержащих бромид на- трия, цвет изменяется от желтого до слабо-оранжевого. Запах брома от- сутствует. Время полного насыщения двойных связей масел 1–1,5 ч. Масла с большим числом кратных связей следует выдерживать до 1,5 ч.
Метод Кауфмана применяется в исследовательской работе, при идентификации жиров и контроле производственных процессов.
2. Порядок проведения испытаний
Подготовка к испытаниям. Приготовление раствора Кауфмана.
Для приготовления раствора Кауфмана в 1 л перегнанного над оксидом кальция метанола растворяют 140 г бромида натрия, предварительно вы- сушенного при 130°С. Раствор хорошо взбалтывают, оставляют на 24 ч, за- тем фильтруют через бумажный фильтр. В полученный раствор прибавля- ют 5,1 мл брома и перемешивают встряхиванием. Через 10–15 мин раствор готов к использованию. Раствор Кауфмана готовят в вытяжном шкафу.
Проведение испытаний. На лабораторных весах отвешивают в кол- бу необходимое количество исследуемого масла (табл. 11), прибавляют
10–15 мл хлороформа и осторожно взбалтывают содержимое до полного растворения. Затем прибавляют из бюретки точно 20 мл раствора Кауфма- на, перемешивают, закрывают колбу притертой пробкой, смоченной йоди- дом калия, и оставляют для насыщения двойных связей в темном месте при температуре 20°С на 1–1,5 ч. Одновременно в аналогичных условиях ставят контрольный опыт без навески жира.
Таблица 11
Масса навески масла для определения йодного числа
Ожидаемое йодное число, % йода
Масса масла, г
От 5 до 20 включительно
1,0
Свыше 20 до 50 включительно
0,6
Свыше 50 до 100 включительно
0,3
Свыше 100 до 150 включительно
0,2
Свыше 150 до 200 включительно
0,15
Свыше 200 0,10
Перед титрованием в колбы приливают по 20 мл 10%-ного раствора йодида калия и 50–60 мл дистиллированной воды, взбалтывают и выде- лившийся йод титруют, перемешивая, раствором тиосульфата натрия кон- центрацией 0,1 моль/л до получения светло-желтой окраски. Затем при- бавляют 1–2 мл раствора крахмала и продолжают титрование до полного исчезновения синего окрашивания.
Обработка результатов. Йодное число Ч
Й
, в граммах на 100 г жи- ра, вычисляют по формуле
m
V
V
K
100
)
(
01269
,
0
Ч
1
Й


,

где 0,01269 – титр раствора тиосульфата натрия концентрацией 0,1 моль/л по йоду, г/мл; K – поправка к титру раствора тиосульфата натрия концен- трацией 0,1 моль/л;
V
– объем раствора тиосульфата натрия концентраци- ей 0,1 моль/л, израсходованный на титрование контрольного опыта, мл;
1
V – объем раствора тиосульфата натрия концентрацией 0,1 моль/л, израс- ходованный на титрование навески исследуемого жира, мл; 100 – коэффи- циент пересчета результата на 100 г жира; m – масса исследуемого образ- ца, г.
Йодное число некоторых жиров и масел представлено в табл. 12.
Таблица 12
Значения йодных чисел некоторых жиров и масел
Наименование масел и жиров
Йодное число, г/100 г жира
Масло: подсолнечное соевое горчичное хлопковое оливковое кукурузное коровье
125–145 120-140 102–108 102–117 75–85 111–133 22–40
Жир: говяжий бараний
32–47 35–40
За окончательный результат принимают среднее арифметическое двух параллельных определений, расхождение между которыми не должно превышать 1 % от величины йодного числа.
2.2 Белки
Среди азотистых веществ, входящих в состав пищевых продуктов, важнейшая роль принадлежит белкам.
Белки, или протеины, – высокомолекулярные азотсодержащие орга- нические соединения, молекулы которых построены из остатков амино- кислот.
В природе существует примерно от 10 10
до 10 12
различных белков, составляющих основу 1,2·10 6
видов живых организмов, начиная от вирусов и заканчивая человеком. Огромное разнообразие белков обусловлено спо- собностью 20 протеиногенных α-аминокислот взаимодействовать друг с другом с образованием полимерных молекул. Например, включение в со- став белка остатков только 15 аминокислот приводит к получению прибли- зительно 1,3·10 12
изомеров. Поэтому нетрудно представить, какое много- образие белков со всеми особенностями структурной организации возмож- но в природе при условии включения в полимерную цепь около сотни и более протеиногенных аминокислот.
Аминокислоты являются полифункциональными соединениями, со-

держащими по меньшей мере две разные химические группировки, спо- собные реагировать друг с другом с образованием ковалентной пептидной связи – амино (–NH
2
) и карбоксильная (–COOH).
Некоторые аминокислоты не синтезируются организмом и поэтому называются незаменимыми. К ним относятся: лейцин, лизин, метионин, фенилаланин, триптофан, треонин и валин.
Каждый вид живых организмов характеризуется индивидуальным набором белков, определяемым наследственной информацией, закодиро- ванной в ДНК.
Элементарный состав белка следующий: углерод – 50–55,5%; водо- род – 6,5–7,3 %, азот – 15–18%, кислород – 21–24%, сера – 0–2,4%.
Основное значение белков заключается в незаменимости другими компонентами пищи. Белки составляют основу процессов жизнедеятель- ности организма. Необходимость их постоянного обновления лежит в ос- нове обмена веществ.
Попадая в организм, они расщепляются под действием ферментов до аминокислот, часть из которых распадается на органические кетокислоты; из них вновь синтезируются необходимые организму аминокислоты, белки и вещества белковой природы.
Белки в организме выполняют структурную (построение тканей и клеточных компонентов) и функциональную (ферменты, гормоны, дыха- тельные пигменты и др.) роль. Дефицит белка в пищевом рационе повы- шает восприимчивость организма к инфекционным заболеваниям, нару- шает процессы (кроветворения, обмен лицидов, витаминов и др. У детей при белковой недостаточности замедляются рост и умственное развитие.
Длительный избыток белка в питании также отрицательно сказывается на жизнедеятельности организма, вызывая перенозбудимость нервной систе- мы, нарушение обменных процессов, перегрузку печени и почек.
В ежедневном рационе взрослого человека белки должны составлять около 14% общей калорийности и сочетаться в определенном соотноше- нии с другими пищевыми веществами.
Известно, что растительные белки усваиваются организмом не пол- ностью по сравнению с животными. Так, белки молока и яиц усваиваются на 96%, белки рыбы и мяса – на 95%, белки хлеба – на 85%, белки карто- феля, хлеба из обойной муки, бобовых – на 70%. С учетом того, что расти- тельные белки менее полноценны по составу незаменимых аминокислот, чем животные, потребление определенного количества животных белков совершенно необходимо. Для взрослого человека доля животных белков в среднем должна составлять около 55% общего количества белка в рационе.
Методы определения. Присутствие белков в пищевых объектах ус- танавливается с помощью качественных реакций, которые условно разде- ляют на две группы: а) цветные реакции; б) реакции осаждения.
Среди первой группы различают универсальные реакции (биурето- вая на пептидные связи и нингидриновая на α-аминокислоты) и специфи- ческие, обусловленные присутствием в белках остатков определенных