Лабораторная работа № 10. Измерительные методы оценки качества товаров (химические методы)

Цель работы – ознакомиться с основными измерительными методами, изучить сущность методов и приобрести умения в выполнении классических методик по определению химического состава и пищевой ценностипищевых продуктов. Изучить сущность двух методов – определения жира (по Сокслету) и белка (по Кьельдалю). Уметь собрать и разобрать установки для определения жира и белка, запустить их в работу.

1. Определение жира по методу Сокслета

Метод основан на экстрагировании жира из продуктов c по­мощью органических растворителей в аппарате Сокслета с последующей отгонкой раст­ворителей и вычислением массовой доли жира.

Хорошими растворителями жира являются такие органические растворители, которые облада­ют невысокой температурой кипения: эфир этиловый и петролейный, хлороформ, четырёххлористый углерод и др.

Аппарат Сокслета (рисунок 1) состоит из приёмной колбы – 1, экстрактора – 2 и обратного холодильни­ка – 3. Во время работы нижнюю часть экстрактора соединяют с горлышком колбы, а верхнюю (горловину) – с хо­лодильником.

Колбу с растворителем нагревают на водяной бане, не допуская сильного ки­пения. Образующиеся при нагревании пары эфира по трубке Б поступают в экстрактор, а затем в холодильник, где конденсируются; капельно-жидкий эфир стекает в экстрактор, постепенно запол­няя его и экстрагируя при этом жир из исследуемого материала. Как только в экстракторе уровень растворителя, насыщенного жиром, достигнет верхнего колена сифонной трубки и заполнит его, жидкость начнёт стекать в приёмную колбу, где растворитель снова испаряется, а извле­чённый жир остаётся. Цикл повторяется столько раз, сколько необходимо для обезжиривания навески).

Техника определения. Для анализа отбирают на­веску около 5 г, а в случае большого содержания жира в ма­териале — около 2 – З г. Так как влага замедляет экстракцию, рекомендуется брать навеску после высушивания. Чтобы изготовить гильзу, кусок фильтровальной бумаги свёртывают в трубку на корпусе пробирки. Края бумажной трубки загибают, получают донышко. Чтобы из гильзы не вы­сыпался материал, на дно её кладут немного ваты. После за­полнения гильзы края другого конца также загибают. Длина гильзы должна быть такой, чтобы верхний край её в экстракто­ре оказался несколько ниже верхнего колена h сифонной трубки А.

В приёмную колбу, наливают эфир. Экстрактор соединяют с приёмной колбой и холодильни­ком, в который подаётся вода. Экстракцию ведут в течение 6 ч при 6 – 10 сливах в час. Полноту извлечения жира прове­ряют, нанося каплю стекающего из экстрактора растворителя на фильтровальную бумагу. Если после испарения эфира на бумаге не остаётся жирного пятна, экстрагирование

закончено.

После извлечения из экстрактора гильзы высушивают сначала на воздухе, а затем в сушильном шкафу для удаления растворителя.

Массовую долю жира (х) в процентах определяют по формуле

где а – масса гильзы с материалом до экстрагирования, г;

b – масса гильзы с материалом после экстрагирования, г;

g – масса навески до высушивания, г.

2. Определение содержания белка по Кьельдалю

Метод основан на сжигании навески исследуемого образца в серной кислоте в присутствии перекиси водорода и определении общего азота кипячением минерализованной пробы с 20 см³ раствора гидроокиси натрия 0, 1 моль/дм³. При этом выделяющийся при разложении белковых компонентов аммиак химически связывается с серной кислотой. Разлагая полученный сульфат аммония при кипячении, делается вывод о содержании азота в навеске по количеству выделившейся серной кислоты, вступившей во взаимодействие с щёлочью.

Установка рабочего титра 20 см³ 0, 1 моль/дм³ раствора гидроокиси натрия и проверка реактивов. Предварительно определяют количество гидроксида натрия в 20 см³ раствора 0, 1 моль/дм³ после кипячения по отношению к серной кислоте 0, 05 моль/дм³ и к добавляемым реактивам. Это количество условно наливают «рабочим титром щёлочи и обозначают Т. В коническую колбу вместимостью 500 см³ наливают 100 см³ дистиллированной воды, добавляют 1, 5 см³ концентрированной серной кислоты и 5 капель смешанного индикатора, содержащего равные объёмы спиртовых растворов метилового красного (0, 2%) и метиленового синего (0, 1%).

Содержимое колбы осторожно нейтрализуют раствором гидроксида натрия 150 г/дм³ до переход­ной окраски и подкисляют несколькими см³ раствора серной кислоты 0, 05 моль/дм³: вновь точно нейтрализуют раствором гидроксида натрия 0, 1 моль/дм³.

В колбу приливают из бюретки 20 см³ раствора гидроксида натрия 0, 1 моль/дм³, ставят на горящую плитку и кипятят 15 мин, считая с момента закипания, быстро охлаждают под краном или погружают в холодную воду.

Содержимое колбы нейтрализуют раствором серной кислоты 0, 05 моль/дм³ и добавляют избыток её 2 – 3 см³ для растворения карбонатов. Отмечают объём добавленного раствора серной кислоты.

Добавляют 2—3 капли смешанного индикатора и проводят обратное титрование раствором гидро­ксида натрия 0, 1 моль/дм³ до появления такой же окраски, какая была перед кипячением. «Рабочий титр» (Т) 20 см³ раствора гидроксида натрия 0, 1 моль/дм³ по отношению к раствору серной кислоты 0, 05 моль/дм³ вычисляют по формуле

Т = V₁ · K₁ – V₂ · K₂

где V₁— объём раствора серной кислоты 0, 05 моль/дм³, прилитый в колбу после кипячения, см³;

K₁ — поправочный коэффициент на точный раствор 0, 05 моль/дм³ серной кислоты;

V₂ —объём раствора гидрокcида натрия 0, 1 моль/дм³, израсходованный на обратное титрова­ние, см³;

K₂ — поправочный коэффициент на точный раствор 0, 1 моль/дм³ гидроксида натрия.

Пример. Перед кипячением в колбу прилито 20 см³ раствора гидроксида натрия (К = 1). После кипячения добавлено 22 см³ раствора серной кислоты (К = 1). На обратное титрование пошло 2, 5 см³ раствора гидроксида натрия.

Т = 22 · 1 – (2, 5 · 1) = 19, 5.

Это свидетельствует о том, что при кипячении произошло снижение рабочего титра раство­ра гидроксида натрия вследствие возможного присутствия солей аммония в реактивах или под влияни­ем других факторов.

Проведение анализа. Навескумассой 0, 8—1, 4 г (для сухих продуктов) или 1, 8—2, 0 г для продуктов с высоким содержанием воды), отвешенных с абсолютной погрешностью не более 0, 0005 г, помешают в колбу Кьельдаля вместимостью 250 см³ и добавляют соответственно 20 или 10—12 см³ серной кислоты плотностью 1840 кг/м³ и 5 см³ перекиси водорода. Происходит саморазогревание смеси и выделение газов.

По окончании выделения газов колбу нагревают на песчаной бане до закипания серной кислоты, немного охлаждают, осторожно, по стенке колбы, добавляют 2—3 см³ перекиси водорода и продолжают нагревание. Добавление перекиси водорода с последующим нагреванием проводят несколько раз, постепенно уменьшая её количество.

По окончании минерализации (жидкость в колбе должна быть полностью обесцвечена) и ох­лаждения колбы, её содержимое количественно переносят в мерную колбу вместимостью 500 см³ при исследовании рыбной муки и 200 см³ при исследовании рыбы и рыбных продуктов с высоким содержанием воды. Объём жидкости в колбе доводят до метки дистиллированной водой и тщатель­но перемешивают содержимое.

Пипеткой отбирают 50 см³ приготовленного раствора, переносят в коническую колбу вмести­мостью 500 см³, добавляют 50 см³ дистиллированной волы и 5 капель смешанного индикатора.

Содержимое колбы осторожно нейтрализуют раствором гидроксида натрия 150 г/дм³ до переход­ной окраски, подкисляют несколькими см³ раствора серной кислоты 0, 05 моль/дм³, а затем вновь точно нейтрализуют раствором гидроокиси натрия 0, 1 моль/дм³.

После этого в колбу приливают из бюретки 20 см³ раствора гидроксида натрия 0, 1 моль/дм³ и ставят на горячую плитку. Содержимое колбы интенсивно кипятят точно 15 мин, считая с момента закипания, быстро охлаждают (под краном или погружают в холодную воду), нейтрализуют раство­ром серной кислоты 0, 05 моль/дм³ и добавляют избыток её 2—3 см³ для растворения карбонатов, отмечая количество добавленного раствора серной кислоты.

Добавляют 2—3 капли смешанного индикатора и проводят обратное титрование раствором гидроксида натрия 0, 1 моль/дм³ до появления такой же окраски, какая была перед кипячением.

Обработка результатов

Массовую долю белковых веществ (Х)в процентах вычисляют по формуле

,

где Т — «рабочий титр» 20 см³ раствора гидроксида натрия 0, 1 моль/дм³;

V — объём, в котором растворена минерализованная навеска, см³;

V₁ — объём раствора серной кислоты 0, 05 моль/дм³, прилитый для нейтрализации и подкисления жидкости после её кипячения, см³;

V₂ — объём раствора гидроксида натрия 0, 1 моль/дм³, израсходованный на обратное титрова­ние избытка серной кислоты, см³;

V₃ — объём раствора, взятый для кипячения, см³;

К₁ — коэффициент пересчёта на точный 0, 05 моль/дм³ pacтвор серной

кислоты;

К₂ — коэффициент пересчёта на точный раствор 0, 1 моль/дм³ гидроксида

натрия;

0, 0014 — количество азота, эквивалентное 1 см³ раствора гидроксида натрия 0, 1 моль/дм³ г;

6, 25 — коэффициент пересчёта азота на белковые вещества;

m — навеска муки, г.

За окончательный результат принимают среднее арифметическое значение результатов двух параллельных определений, допускаемые расхождения между которыми не должны превышать 0, 5%.

Вычисление проводят до второго десятичного знака.

Если предположить, что весь азот в исследуемом продукте нахо­дится в виде белковых веществ, то можно сделать пересчёт азота на белки. Для этого найденное количество азота в процентах умножают на 6, 25 (для пшеницы 5, 7). В данном случае принимают среднее со­держание азота в белках – около 16%, а отсюда - ; в белках пшеницы содержание азота составляет в среднем 17, 5%, поэтому коэффициент пересчета составит .

Вопросы и задания для самоподготовки

1. С какой целью применяются инструментальные методы оценки качества пищевых продуктов?