Файл: Практикум для студентов специальности 154 01 03 Физикохимические ме тоды и приборы контроля качества продукции.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 07.11.2023
Просмотров: 201
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
латом натрия. Осадок отфильтровывают, а в фильтрате определяют вос- станавливающие (редуцирующие) сахара с использованием гексациано- феррата (III) калия, фелинговой жидкости или йодометрически. Сахарозу
(вместе с редуцирующими сахарами) ее необходимо предварительно гид- ролизовать для определения ее в пищевых продуктах.
Качественный и количественный анализ отдельных сахаров проводят методами газо-жидкостной, ионообменной или высокого разрешения жид- костной хроматографии.
Определение крахмала основано, как правило, на определении полу- ченной при гидролизе глюкозы химическими методами или на способно- сти полученных растворов вращать плоскость поляризации. Для определе- ния крахмала необходимо предварительно освободиться от моно- и олиго- сахаридов экстракцией 80%-ным этанолом. Затем проводят извлечение крахмала из продукта каким-либо способом (например, растворением сна- чала в холодной, потом в горячей воде), освобождаются от белков путем обработки раствора фосфорно-вольфрамовой кислотой, ацетатом цинка, гексацианоферратом (III) калия или другими белковыми осадителями. Оп- ределение крахмала проводят, как правило, путем определения глюкозы после ферментативного или кислотного гидролиза. Для расчета использу- ют соответствующие коэффициенты. Для определения крахмала применя- ется метод поляриметрии.
Декстрины определяют по содержанию глюкозы, используя соответ- ствующие коэффициенты. С этой целью их извлекают теплой (40°С) во- дой, осаждают 96%-ным этанолом и проводят гидролиз.
Используют метод спектрофотометрии, измеряя интенсивность ок- раски йод-крахмального комплекса.
Общее содержание пищевых волокон (лигнина и неусваиваемых уг- леводов) обычно определяют гравиметрическим методом. Анализ заклю- чается в использовании фракционирования – сначала растворяют крахмал и белки при помощи ферментов, имитирующих расщепление их в желу- дочно-кишечном тракте человека (α-амилаза, пепсин, панкреатин), раство- римые пищевые волокна осаждают спиртом, фильтруют, осадок взвеши- вают.
Определение пектина основано на извлечении пектина (растворимо- го пектина и протопектина) из пищевого продукта, осаждении и взвешива- нии. Для извлечения растворимого пектина применяют экстракцию холод- ной водой с последующим кипячением. Для извлечения протопектина применяют кипячение с соляной кислотой после извлечения растворимого пектина.
Гемицеллюлозы (полуклетчатка) гидролизуются труднее, чем пек- тин, поэтому их определяют после удаления пектинов. Определение геми- целлюлоз основано на определении восстанавливающих сахаров, получен- ных при кислотном или щелочном гидролизе. Для расчета используются соответствующие коэффициенты.
Метод определения клетчатки основан на проведении гидролиза лег-
(вместе с редуцирующими сахарами) ее необходимо предварительно гид- ролизовать для определения ее в пищевых продуктах.
Качественный и количественный анализ отдельных сахаров проводят методами газо-жидкостной, ионообменной или высокого разрешения жид- костной хроматографии.
Определение крахмала основано, как правило, на определении полу- ченной при гидролизе глюкозы химическими методами или на способно- сти полученных растворов вращать плоскость поляризации. Для определе- ния крахмала необходимо предварительно освободиться от моно- и олиго- сахаридов экстракцией 80%-ным этанолом. Затем проводят извлечение крахмала из продукта каким-либо способом (например, растворением сна- чала в холодной, потом в горячей воде), освобождаются от белков путем обработки раствора фосфорно-вольфрамовой кислотой, ацетатом цинка, гексацианоферратом (III) калия или другими белковыми осадителями. Оп- ределение крахмала проводят, как правило, путем определения глюкозы после ферментативного или кислотного гидролиза. Для расчета использу- ют соответствующие коэффициенты. Для определения крахмала применя- ется метод поляриметрии.
Декстрины определяют по содержанию глюкозы, используя соответ- ствующие коэффициенты. С этой целью их извлекают теплой (40°С) во- дой, осаждают 96%-ным этанолом и проводят гидролиз.
Используют метод спектрофотометрии, измеряя интенсивность ок- раски йод-крахмального комплекса.
Общее содержание пищевых волокон (лигнина и неусваиваемых уг- леводов) обычно определяют гравиметрическим методом. Анализ заклю- чается в использовании фракционирования – сначала растворяют крахмал и белки при помощи ферментов, имитирующих расщепление их в желу- дочно-кишечном тракте человека (α-амилаза, пепсин, панкреатин), раство- римые пищевые волокна осаждают спиртом, фильтруют, осадок взвеши- вают.
Определение пектина основано на извлечении пектина (растворимо- го пектина и протопектина) из пищевого продукта, осаждении и взвешива- нии. Для извлечения растворимого пектина применяют экстракцию холод- ной водой с последующим кипячением. Для извлечения протопектина применяют кипячение с соляной кислотой после извлечения растворимого пектина.
Гемицеллюлозы (полуклетчатка) гидролизуются труднее, чем пек- тин, поэтому их определяют после удаления пектинов. Определение геми- целлюлоз основано на определении восстанавливающих сахаров, получен- ных при кислотном или щелочном гидролизе. Для расчета используются соответствующие коэффициенты.
Метод определения клетчатки основан на проведении гидролиза лег-
корастворимых углеводов при соответствующих условиях и получении не- гидролизуемого остатка, который взвешивают.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 15
Лабораторная работа № 8
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРАХМАЛА ПОЛЯРИМЕТРИЧЕСКИМ
МЕТОДОМ
Цель работы: определить содержание крахмала в пищевых продук- тах поляриметрическим методом.
Средства испытаний: сахариметр или поляриметр; мельница лабо- раторная; сито № 08; секундомер; весы лабораторные 2-го класса точно- сти; весы лабораторные; соляная кислота, раствор массовой концентраци- ей 11,24 г/дм
3
, для анализа картофеля – 3,77 г/дм
3
; калий железистосинеро- дистый, раствор массовой концентрацией 150 г/дм
3
; раствор сульфата цинка массовой концентрацией 150 г/дм
3
; раствор аммония молибдата массовой концентрацией 100 г/дм
3
; раствор натрия молибдата массовой концентрацией 150 г/дм
3
; фосфорно-вольфрамовая кислота, раствор массо- вой концентрацией 40 г/дм
3
1. Общие сведения
Основными видами крахмалсодержащего сырья являются картофель, зерно и продукты его переработки (крупа, мука). Содержание крахмала в картофеле составляет в среднем 17,5% (или 70–80% его сухой массы).
Крахмал на 96,1–97,7% состоит из полисахаридов, образующихся при кислотном гидролизе глюкозы. Поэтому существующие методы коли- чественного определения крахмала основываются на использовании раз- личных свойств глюкозы: ее редуцирующей способности, оптической ак- тивности и др.
Наиболее распространенными методами являются поляриметри- ческие, колориметрические, гравиметрические.
В крахмало-паточной, бродильной и других отраслях пищевой про- мышленности получили распространение поляриметрические методы.
Крахмал для определения содержания его в растительном сырье ука- занными методами необходимо предварительно перевести в растворимое состояние и гидролизовать, что достигается обработкой исследуемого объ- екта либо соляной кислотой, или хлоридом кальция. С целью удаления со- путствующих веществ, мешающих определению (в основном белков), и для осветления полученного гидролизата раствор обрабатывают реактивом – осадителем: фосфорно-вольфрамовой, пикриновой кислотами, молибдатом аммония, реактивом Карреза (смесью растворов солей гексацианоферрата
(II) калия и сульфата цинка). Затем прозрачный раствор поляриметрируют.
Поляриметрией называютметод, основанный на определении опти- ческого вращения плоскости поляризации света раствором оптически ак- тивного вещества. Оптическому вращению подвергается поляризованный свет
, отличающийся тем, что колебания световых волн в нем происходят
только в одной плоскости, а в неполяризованном – во всех плоскостях.
Плоскость, в которой происходят колебания волн поляризованного света, называют плоскостью поляризации. Отклонение плоскости поляризации в угловых градусах называют углом вращения плоскости поляризации. Угол вращения зависит от природы вещества, его концентрации, толщины слоя, длины волны, температуры. При измерении угла вращения одного и того же вещества в специальных кюветах при постоянной температуре его зна- чение зависит только от концентрации.
Способность вещества вращать плоскость поляризации характери- зуют удельным вращением – вращением плоскости поляризации в правую или левую сторону, происходящим при прохождении поляризованного света через слой раствора в 1 дм, имеющего концентрацию 1 г/см
3
(кг/дм
3
).
Удельное вращение обозначают
20
Д
α
, буква «Д» указывает на используе- мую при измерениях длину волны света линии Д в спектре натриевой лам- пы, а индекс 20 обозначает температуру раствора, обычно равную 20°С.
Правое удельное вращение обозначают знаком «+», левое – знаком «−»
(табл.13 ).
Таблица 13
Значения удельного вращения
20
Д
α
некоторых веществ в воде
Вещество
20
Д
α
Вещество
20
Д
α
Глюкоза
Сахароза
Фруктоза
Аскорбиновая ки- слота
+53,1
+66,4
–93,0
+23,0
Молочный сахар
Миндальная кислота
Никотин
+53,5
+156,0
–164,0
Удельное вращение определяют по формуле
– для жидкости:
ρ
α
α
20
Д
l
,
– для растворов:
l
С
100
α
α
20
Д
, где
α
– угол вращения, град.;
l
– толщина слоя жидкости, дм; С – концен- трация раствора, % ;
ρ
– плотность жидкости, кг/дм
3
Измерение угла вращения проводят на специальных приборах – поля- риметрах. Удельное вращение является константой, используемой для идентификации веществ.
Расчет концентрации оптически активных веществ в растворе, если известно его удельное вращение, производят по формуле
l
С
20
Д
α
100
α
,
Плоскость, в которой происходят колебания волн поляризованного света, называют плоскостью поляризации. Отклонение плоскости поляризации в угловых градусах называют углом вращения плоскости поляризации. Угол вращения зависит от природы вещества, его концентрации, толщины слоя, длины волны, температуры. При измерении угла вращения одного и того же вещества в специальных кюветах при постоянной температуре его зна- чение зависит только от концентрации.
Способность вещества вращать плоскость поляризации характери- зуют удельным вращением – вращением плоскости поляризации в правую или левую сторону, происходящим при прохождении поляризованного света через слой раствора в 1 дм, имеющего концентрацию 1 г/см
3
(кг/дм
3
).
Удельное вращение обозначают
20
Д
α
, буква «Д» указывает на используе- мую при измерениях длину волны света линии Д в спектре натриевой лам- пы, а индекс 20 обозначает температуру раствора, обычно равную 20°С.
Правое удельное вращение обозначают знаком «+», левое – знаком «−»
(табл.13 ).
Таблица 13
Значения удельного вращения
20
Д
α
некоторых веществ в воде
Вещество
20
Д
α
Вещество
20
Д
α
Глюкоза
Сахароза
Фруктоза
Аскорбиновая ки- слота
+53,1
+66,4
–93,0
+23,0
Молочный сахар
Миндальная кислота
Никотин
+53,5
+156,0
–164,0
Удельное вращение определяют по формуле
– для жидкости:
ρ
α
α
20
Д
l
,
– для растворов:
l
С
100
α
α
20
Д
, где
α
– угол вращения, град.;
l
– толщина слоя жидкости, дм; С – концен- трация раствора, % ;
ρ
– плотность жидкости, кг/дм
3
Измерение угла вращения проводят на специальных приборах – поля- риметрах. Удельное вращение является константой, используемой для идентификации веществ.
Расчет концентрации оптически активных веществ в растворе, если известно его удельное вращение, производят по формуле
l
С
20
Д
α
100
α
,
где
20
Д
α
– удельное вращение, град.
Поляриметрию применяют для определения концентрации оптиче- ски активных веществ, их идентификации и обнаружения фальсификации продовольственных товаров. Общий вид поляриметра кругового СМ-3 представлен на рис. 7.
Рис.7. Общий вид поляриметра СМ-3
2. Порядок проведения испытаний
Подготовка к испытаниям. Пробы, влажность которых превышает
17%, предварительно подсушивают на воздухе или в сушильном шкафу при температуре воздуха не более 50°С. Пробу тщательно перемешивают, измельчают до такой степени, чтобы весь размолотый материал прошел при просеивании через сито из проволочной сетки № 8.
Одновременно с взятием навесок для анализа берут навески для опре- деления влажности по действующим для данного продукта ТНПА.
Проведение испытаний. Из аналитической пробы берут навеску массой 5 г с погрешностью не более ±0,01 г, помещают в 100 см
3
центри- фужный стакан, доливают 18 см
3 10%-ного раствора этанола и перемеши- вают стеклянной палочкой. Стеклянную палочку ополаскивают 2 см
3
рас- твора этанола. Закрывают центрифужный стакан резиновой пробкой и вручную сильно встряхивают в течение 2 мин.
После встряхивания стенки центрифужного стакана и резиновую пробку ополаскивают 25 см
3 этанола. Затем в течение 20 мин пробу цен- трифугируют при 4000 об/мин, после чего прозрачный центрифугат сли- вают. К остатку постепенно добавляют 20 см
3 соляной кислоты с концен- трацией 11,24 г/дм
3
, перемешивают стеклянной палочкой до образования суспензии и переносят в мерную колбу на 100 см
3
. Прилипшие к стенкам центрифужного стакана и к стеклянной палочке остатки пробы многократ- но ополаскивают раствором соляной кислоты в мерную колбу; общее ко- личество раствора соляной кислоты составляет 50 см
3
Мерную колбу при постоянном встряхивании погружают в кипящую водяную баню. По секундомеру встряхивают мерную колбу в течение
3 мин, при этом колбу из водяной бани не поднимают. После этого выдер-
20
Д
α
– удельное вращение, град.
Поляриметрию применяют для определения концентрации оптиче- ски активных веществ, их идентификации и обнаружения фальсификации продовольственных товаров. Общий вид поляриметра кругового СМ-3 представлен на рис. 7.
Рис.7. Общий вид поляриметра СМ-3
2. Порядок проведения испытаний
Подготовка к испытаниям. Пробы, влажность которых превышает
17%, предварительно подсушивают на воздухе или в сушильном шкафу при температуре воздуха не более 50°С. Пробу тщательно перемешивают, измельчают до такой степени, чтобы весь размолотый материал прошел при просеивании через сито из проволочной сетки № 8.
Одновременно с взятием навесок для анализа берут навески для опре- деления влажности по действующим для данного продукта ТНПА.
Проведение испытаний. Из аналитической пробы берут навеску массой 5 г с погрешностью не более ±0,01 г, помещают в 100 см
3
центри- фужный стакан, доливают 18 см
3 10%-ного раствора этанола и перемеши- вают стеклянной палочкой. Стеклянную палочку ополаскивают 2 см
3
рас- твора этанола. Закрывают центрифужный стакан резиновой пробкой и вручную сильно встряхивают в течение 2 мин.
После встряхивания стенки центрифужного стакана и резиновую пробку ополаскивают 25 см
3 этанола. Затем в течение 20 мин пробу цен- трифугируют при 4000 об/мин, после чего прозрачный центрифугат сли- вают. К остатку постепенно добавляют 20 см
3 соляной кислоты с концен- трацией 11,24 г/дм
3
, перемешивают стеклянной палочкой до образования суспензии и переносят в мерную колбу на 100 см
3
. Прилипшие к стенкам центрифужного стакана и к стеклянной палочке остатки пробы многократ- но ополаскивают раствором соляной кислоты в мерную колбу; общее ко- личество раствора соляной кислоты составляет 50 см
3
Мерную колбу при постоянном встряхивании погружают в кипящую водяную баню. По секундомеру встряхивают мерную колбу в течение
3 мин, при этом колбу из водяной бани не поднимают. После этого выдер-
живают колбу без встряхивания для всех крахмалосодержащих продуктов, кроме картофеля, 12 мин (при определении массовой доли крахмала в кар- тофеле – 27 мин) по секундомеру.
По истечении в общей сложности 15 мин для всех крахмалсодер- жащих продуктов, кроме картофеля (для картофеля – 30 мин), колбу вы- нимают из бани и быстро приливают столько холодной воды, чтобы до мерной черты оставался объем не более 10–15 см
3
. Содержимое колбы ох- лаждают в проточной воде до температуры 20°С.
Белковые вещества в растворе осаждают добавлением 2 см
3
раствора калия железистосинеродистого (150 г/дм
3
) и после перемешивания 2 см
3
раствора цинка сульфата с концентрацией 150 г/дм
3
(или 5 см
3
раствора аммония молибдата (100 г/дм
3
), или 5 см
3
раствора фосфорно- вольфрамовой кислоты (40 г/дм
3
), или 3 см
3
раствора натрия молибдата с концентрацией 165 г/дм
3
. Затем мерную колбу в течение 10–15 мин вы- держивают при комнатной температуре, доводят дистиллированной водой до метки, перемешивают в течение 5 мин и дают отстояться. Содержимое колбы через сухой складчатый фильтр фильтруют в сухую коническую колбу, первые несколько капель фильтрата отбрасывают. Прозрачным фильтром заполняют трубку поляриметра и в поляриметре измеряют опти- ческое вращение. Угол вращения испытуемого раствора в трубке поляри- метра измеряют 5 раз.
До начала и после каждого второго измерения производят контроль установки поляриметра на нуль. Средняя величина 5 измерений использу- ется для дальнейших вычислений массовой доли крахмала.
Обработка результатов.Массовую долю крахмала X, %, вычисля- ют по следующим формулам.
При использовании сахариметра с нормальной шкалой:
а
Х
К
, или при использовании поляриметра с круговой шкалой:
3468
,
0
К а
Х
, где К – переводной коэффициент, который при длине трубки 2 дм равен: для пшеницы – 1 ,898, кукурузы – 1 ,879, ржи – 1 ,885, ячменя – 1,912, риса –
1,866, проса – 1,818, гречихи – 1,805, картофеля – 1,855, вики, гороха, че- чевицы – 1,747, овса – 1,914; а – показатель сахариметра или поляриметра в градусах шкалы (переводные коэффициенты К для длины трубки 1 дм умножают на 2).
Допустимые расхождения между результатами двух параллельных определений (r) не должны превышать значений:
1 04
,
0 03
,
0
X
r
, но не более 0,5% абсолютного содержания крахмала в продукте, где
1
X – среднее арифметическое двух параллельных определений.
По истечении в общей сложности 15 мин для всех крахмалсодер- жащих продуктов, кроме картофеля (для картофеля – 30 мин), колбу вы- нимают из бани и быстро приливают столько холодной воды, чтобы до мерной черты оставался объем не более 10–15 см
3
. Содержимое колбы ох- лаждают в проточной воде до температуры 20°С.
Белковые вещества в растворе осаждают добавлением 2 см
3
раствора калия железистосинеродистого (150 г/дм
3
) и после перемешивания 2 см
3
раствора цинка сульфата с концентрацией 150 г/дм
3
(или 5 см
3
раствора аммония молибдата (100 г/дм
3
), или 5 см
3
раствора фосфорно- вольфрамовой кислоты (40 г/дм
3
), или 3 см
3
раствора натрия молибдата с концентрацией 165 г/дм
3
. Затем мерную колбу в течение 10–15 мин вы- держивают при комнатной температуре, доводят дистиллированной водой до метки, перемешивают в течение 5 мин и дают отстояться. Содержимое колбы через сухой складчатый фильтр фильтруют в сухую коническую колбу, первые несколько капель фильтрата отбрасывают. Прозрачным фильтром заполняют трубку поляриметра и в поляриметре измеряют опти- ческое вращение. Угол вращения испытуемого раствора в трубке поляри- метра измеряют 5 раз.
До начала и после каждого второго измерения производят контроль установки поляриметра на нуль. Средняя величина 5 измерений использу- ется для дальнейших вычислений массовой доли крахмала.
Обработка результатов.Массовую долю крахмала X, %, вычисля- ют по следующим формулам.
При использовании сахариметра с нормальной шкалой:
а
Х
К
, или при использовании поляриметра с круговой шкалой:
3468
,
0
К а
Х
, где К – переводной коэффициент, который при длине трубки 2 дм равен: для пшеницы – 1 ,898, кукурузы – 1 ,879, ржи – 1 ,885, ячменя – 1,912, риса –
1,866, проса – 1,818, гречихи – 1,805, картофеля – 1,855, вики, гороха, че- чевицы – 1,747, овса – 1,914; а – показатель сахариметра или поляриметра в градусах шкалы (переводные коэффициенты К для длины трубки 1 дм умножают на 2).
Допустимые расхождения между результатами двух параллельных определений (r) не должны превышать значений:
1 04
,
0 03
,
0
X
r
, но не более 0,5% абсолютного содержания крахмала в продукте, где
1
X – среднее арифметическое двух параллельных определений.