Порядок виконання роботи. Метод базується на мінералізації наважки продукту під час нагрівання з концентрованою сірчаною кислотою в присутності каталізаторів

РОБОТА 1. ВИЗНАЧЕННЯ МАСОВОЇ ЧАСТКИ ЗАГАЛЬНОГО АЗОТУ В ХАРЧОВИХ ПРОДУКТАХ МЕТОДОМ К’ЄЛЬДАЛЯ (теоретично)

Метод базується на мінералізації наважки продукту під час нагрівання з концентрованою сірчаною кислотою в присутності каталізаторів. При цьому вуглець та водень органічних сполук окислюються до діоксиду вуглецю та води, азот, що вивільняється у вигляді аміаку, з’єднується в колбі з сірчаною кислотою, утворюючи сульфат амонію. Схематично реакції можуть бути представлені таким чином:

RCHNH₂COOH + H₂SO₄ → CO₂ + SO₂ + H₂O + NH₃;

2 NH₃ + H₂SO₄ → (NH₄)₂SO₄.

На наступних стадіях дистиляції розчин сульфату амонію обробляють концентрованим розчином гідроксиду натрію, при цьому аміак вивільняється та вловлюється титрованим розчином сірчаної кислоти. Надлишок сірчаної кислоти титрують розчином гідроксиду натрію. Метод К’єльдаля застосовують в кількох модифікаціях, які відрізняються в основному умовами мінералізації. Для прискорення процесу вводять різні каталізатори: оксид міді, селен, свинець та інші, підвищують температуру кипіння сірчаної кислоти додаванням солей, сульфату калію або натрію, поєднують додавання каталізатора та солей під час спалювання наважки.

Методом К’єльдаля в будь-якій модифікації визначається кількість загального азоту. Масова частка білка розраховується множенням отриманої величини загального азоту на коефіцієнт 6,25, виходячи з того, що в білках у середньому міститься 16 % азоту. Умовність отриманих результатів у разі такого перерахунку очевидна, оскільки не весь азот харчового продукту знаходиться у формі білка і, крім того, відсотковий вміст азоту в білках коливається як в сторону збільшення, так і в сторону зниження від 16 %. В деяких продуктах азотисті речовини небілкового характеру досягають значної кількості (м’язова тканина риби – 15 %, м'ясо тварин – 10…16 % від загальної кількості азотистих речовин).

Для отримання більш точних результатів необхідно або під час перерахунку загального азоту на білок використовувати різні коефіцієнти залежно від відсоткового співвідношення азоту в білках окремих продуктів: м'ясо та овочі – 6,25; пшениця, жито, горох та ін. – 5,7; гречка, рис – 6,0; молоко – 6,37 і т.д., або білковий азот визначати окремо спеціальними методами.

Прилади, обладнання, матеріали: сито з комірками розміром 0,8 мм, пробірка, зразок продукту, кільце з дроту, аналітичні ваги, колба К’єльдаля, прилад Чижової, піпетка, газовий пальник, концентрована сірчана кислота, водяна баня, циліндри місткістю 10 та 50 см³, каталізатор, витяжна шафа, спеціальна насадка або скляна воронка діаметром 3…4 см, дистильована вода, установка для відгонки аміаку (колба місткістю 2 дм³, скляна трубка довжиною 1 м та діаметром 5…6 мм, воронка для лугу, трійник, гумова трубка з винтовим зажимом, воронка, скляні капіляри, краплевловлювач, холодильник, конічна колба місткістю 150…250 см³), 0,1 моль/дм³ розчин сірчаної кислоти (або 2 %- ний розчин борної кислоти), індикатор, 33 % - ний розчин лугу, 0,1 моль/дм³ розчин гідроксиду натрію.

Наважка для аналізу повинна містити 20…40 мг азоту. Сипкий матеріал (зерно, солод) попередньо подрібнюють так, щоб помел проходив через сито з комірками розміром 0,8 мм.

При аналізі борошна наважку біля 1 г відбирають в суху пробірку та підвішують її за допомогою кільця з дроту до крючка над чашею аналітичних вагів. Пробірку з борошном зважують з точністю до ±0,0002 г. Потім борошно пересипають в колбу К’єльдаля, для чого колбі надають горизонтальне положення, вводять в її горло якомога глибше пробірку і, придержуючи пробірку, ставлять колбу вертикально, слідкуючи, щоб частинки борошна не потрапили на стінки горла. Порожню пробірку зважують та по різниці двох зважувань знаходять величину наважки. Аналіз проводять в двох паралельних пробах та водночас беруть дві наважки для визначення масової частки вологи.

При аналізі рідких продуктів пробу відбирають піпеткою в такому об’ємі, який містив би 20…40 мг азоту. Піпетку з пробою опускають на дно колби К’єльдаля та переводять в колбу пробу рідини. Рідину підкислюють кількома краплями концентрованої сірчаної кислоти та випарюють спочатку на малому вогні газового пальника, а потім на водяній бані до сиропоподібного стану. Під час випарювання не можна допускати підгоряння та обвуглювання рідини на стінках колби.

Для спалювання відміряють циліндром 10 см³ концентрованої сірчаної кислоти, невеликою її кількістю повністю змочують наважку (або випарену колбу), потім кислотою, що залишилася, обмивають стінки колби, додають 0,5…1 г каталізатора, колбу закривають спеціальною насадкою або скляною воронкою діаметром 3…4 см та під нахилом встановлюють у витяжній шафі на сітці над пальником. Гази, що виділяються під час згорання, сильно спінюють масу і на початку спалювання нагрівання регулюють так, щоб маса не піднімалася в горло колби та не відбувався її викид. Коли спучування закінчиться і маса стане рідкою, нагрівання підсилюють та під час слабкого кипіння закінчують озолення до повного освітлення розчину. Під час озолення треба слідкувати за тим, щоб сильно не нагрівалося горло колби, на якому повинні конденсуватися пари сірчаної кислоти, бо відбудеться швидке випарювання кислоти та можливий частковий розклад сульфату амонію.

В процесі озолення колбу періодично струшують та перегортають так, щоб кислота і конденсат парів кислоти, що стікають, послідовно омивали всю внутрішню поверхню колби, не залишаючи на ній обвуглених частинок. Після того як розчин набуде синьо-зелений без бурого відтінку колір, кип’ятіння продовжують ще 10…15 хв. Потім нагрівання припиняють і колбі дають охолодитися. Під час згорання дверцята витяжної шафи повинні бути закритими, повинно бути забезпечено повне видалення отруйних газів.

В охолоджену колбу по стінці невеликими порціями під час перемішування приливають 30 см³ дистильованої води та приступають до відгонки аміаку на стандартній установці (рис. 3.1). В якості пароутворювача можна брати колбу на 2 дм³. В пробку цієї колби вставляють запобіжник у вигляді скляної трубки довжиною біля 1 м та діаметром 5…6 мм. Кінець трубки не доходить до дна колби на 3…5 см. Для регулювання кипіння між пароутворювачем та воронкою для лугу вставляють трійник, на вільний кінець якого надягають гумову трубку з винтовим зажимом. Кінець трубки опускають в склянку, де збирається конденсат. Відгонка аміаку за допомогою пари з тієї ж колби, в якій відбувалось згорання аналізованої проби, виключає можливість втрат аміаку.

В пароутворювач 1 через воронку 2 наливають трохи більше половини об’єму дистильованої води, для запобігання від поштовхів під час кипіння кидають туди скляні капіляри, відкривають зажими 3, 4 та нагрівають воду до кипіння. Запасну порожню колбу К’єльдаля 5 надягають на гумову пробку, в яку вставлені краплевловлювач 10 та воронка для лугу 9. Холодильник 6 підключають до водопроводу, під холодильник підставляють порожню конічну колбу 7. Після того, як вода закипить, в пароутворювачі закривають зажим 3 і протягом 5…10 хв пропарюють установку, очищаючи її та видаляючи сліди аміаку. Відкривають зажим 3, 8

Рис. 3.1. Установка для відгонки аміаку

1 – пароутворювач; 2 – воронка;

3, 4 – зажими; 5 – колба К’єльдаля; 6 – холодильник; 7 – конічна колба; 8 – кран; 9 – воронка для лугу;

10 - краплевловлювач

та кран, а інший зажим 4 закривають; відставляють конічну колбу з-під холодильника. В іншу конічну колбу на 150…250 см³ з бюретки відміряють 25 см³ 0,1 моль/дм³ розчину сірчаної кислоти (або 25 см³ 2 %-го розчину борної кислоти), додають 3…4 краплі індикатора та підставляють її під холодильник так, щоб кінець його трубки був занурений у розчин кислоти. Замість запасної колби К’єльдаля на пробку надягають колбу К’єльдаля, в якій відбувалося згорання. Кран 8 закривають і у воронку 9 наливають 35…40 см³ 33 %-го розчину лугу, після чого невеликими порціями спускають його в колбу, обережно перемішуючи вміст колби похитуванням. Потім кран 8 закривають, відкривають зажим 4, закривають зажим 3 та пропускають пару через рідину в колбі К’єльдаля. Кипіння не повинно бути бурхливим, щоб краплі лугу не потрапляли в краплевловлювач.

Через 15…20 хв від початку перегонки аміаку приймальну колбу опускають так, щоб кінець холодильника був вище рівня рідини в колбі, та продовжують перегонку ще 5…10 хв. Швидкість перегонки регулюють за допомогою нагріву або зажимом так, щоб до кінця перегонки об’єм рідини в колбі збільшився вдвічі. По закінченню перегонки відкривають зажим 3 та кран 8, а інший зажим 4 закривають. Кінець холодильника з промивалки обмивають водою, не виймаючи з колби, та титрують надлишок Н₂SO₄ 0,1 моль/дм³ розчином NaOH до появи зеленого кольору.

Вміст азоту Х, % до СР, розраховують

де – кількість 0,1 моль/дм³ Н₂SO₄, взята в приймальну колбу для відгонки, см³;

- кількість 0,1 моль/дм³ NaOH, що пішла на титрування надлишку кислоти, см³;

- маса пробірки з наважкою, г;

- маса порожньої пробірки (після висипання зразка в колбу К’єльдаля), г;

– масова частка вологи в зразку, %.

У разі використання Н₂ВO₃ перегонка аміаку ведеться так само, але вміст приймальної колби титрують 0,1 моль/дм³ розчином Н₂SO₄ до переходу зеленого забарвлення в червоно-фіолетове (в формулі немає).

Результати аналізу виражають з точністю до 0,01 %, а розходження між двома паралельними дослідами не повинно перевищувати ±0,3 %.

В лабораторній практиці для відгонки аміаку використовують також спрощений прилад. Тоді у відгінну колбу вносять шамот, щоб не пінився розчин.

Для перерахунку кількості азоту на СР визначають масову частку вологи експресним методом.

Кількість азоту перераховують на білок множенням отриманої величини на коефіцієнт 6,25, порівнюють з очікуваним вмістом білка в продукті, встановлюють причини відхилення та його величину.

РОБОТА 2. ВИЗНАЧЕННЯ МАСОВОЇ ЧАСТКИ БІЛКОВИХ РЕЧОВИН В ХАРЧОВИХ ПРОДУКТАХ БІУРЕТОВИМ МЕТОДОМ

Специфічною реакцією на вміст білка є біуретова реакція, оскільки її дають поліпептидні зв’язки. Вона отримала свою назву від похідного сечовини – біурета, який утворює в лужному розчині мідного купоросу забарвлену комплексну сполуку. Інтенсивність забарвлення пропорційна вмісту пептидних зв’язків, а отже, і концентрації білка в розчині.

Біуретову реакцію дають всі білки, пептони та поліпептиди, починаючи з тетрапептидів.

Ця реакція тривалий час використовувалася як якісна реакція на білок. Далі вона стала застосовуватися для кількісного визначення білка в різних об’єктах. Біуретовий метод використовують в різних модифікаціях, які відрізняються умовами екстрагування білка, способами внесення біуретового реактиву та технікою колориметрування.

Нижче наведено біуретовий метод визначення масової частки білка в харчових продуктах модифікації Дженнінгса, експериментальна перевірка якого виявила ряд його переваг перед іншим модифікаціями.

Прилади, обладнання, матеріали: зразок продукту, аналітичні ваги, конічна колба місткістю 250…300 см³, пробка, циліндр місткістю 2 см³, чотирьоххлористий вуглець, біуретовий реактив, піпетка місткістю 50 см³, механічний струшувач, центрифуга, кювети з товщиною шару розчину 5 мм, фотоелектроколориметр, прилад Чижової.

Схема визначення масової частки білків біуретовим методом:

1,5 г продукту зважити з точністю до 0,001 г в конічну колбу на 250 см³

додати 2 см³ чотирьоххлористого вуглецю

(длявилучення жиру зі зразку)

додати піпеткою 100 см³ біуретового реактиву

закрити колбу пробкою

60 хв струшувати на механічному струшувачі

10 хв центрифугувати (частота обертання 4500 хв^-1)

центрифугат налити в кювети фотоелектроколориметра

з товщиною шару розчину 5 мм

виміряти на приладі оптичну густину (довжина хвилі 550 нм)

За величиною оптичної густини білкової витяжки визначають вміст білка в наважці (мг) за допомогою калібрувальної кривої (рис. 3.2).

Розраховують масову частку білка у % на сухі речовини:

де - кількість білка у взятій наважці, мг;

- маса наважки харчового продукту, г;

- масова частка вологи в продукті, %.

Побудова калібрувальної кривої - для побудови калібрувальної кривої підбирають зразки з різною масовою часткою білка в діапазоні, які зустрічаються в реальних умовах (від 8 до 20 %). Інтервал у вмісті білка зразків повинен знаходитися в межах не більше 1 %. Кількість зразків не повинна бути менше 10. Зі збільшенням їх числа точність визначень зростає.  

Рис. 3.2. Калібрувальна крива для

визначення масової частки білка

біуретовим методом

Потім приведеним вище методом Дженнінгаса визначають оптичну густину білкових витяжок всіх зразків.

При побудові кривої на осі абсцис відкладають величини оптичної густини, а на осі ординат – вміст білка в наважці в мг.

Для перерахунку вмісту білка на СР продукту слід визначити масову частку вологи в ньому експресним методом. Дані оформлюють у вигляді таблиці (табл. 3.1).

Середнє значення порівнюють з очікуваним вмістом білка в продукті, встановлюють причини розходжень та їх величину.

Таблиця 3.1 - Результати спостережень та розрахунків для визначення масової частки білка в харчовому продукті біуретовим методом

Показник	Результати досліду
першого	другого
Маса наважки, г
Значення оптичної густини, од. приладу, за відліком: першим другим третім
Середнє значення, од. приладу
Вміст білка за калібрувальним графіком у наважці продукту, мг
Вміст білка у продукті, %
Масова частка вологи в продукті, %
Вміст білка, % до СР
Середнє значення, % до СР

Дата добавления: 2015-05-24