Определение сахаров поляриметрическим методом

При анализе прозрачных растворов их поляриметрируют непосредственно без обработки, лишь с разведением водой. Однако большинство продуктов бродильных производств требуют специальной подготовки. Так, при растворении мелассы в воде получается мутный темноокрашенный раствор, совершенно непригодный к поляриметрированию. Поэтому его предварительно осветляют при помощи свинцового уксуса или основного нитрата свинца (реактив Герлеса ), которые переводят в нерастворимое состояние большинство несахаров и красящие вещества. Образовавшийся осадок отделяют фильтрацией. В избытке свинцового уксуса выпавшие в осадок белки могут снова раствориться, поэтому его добавляют к раствору точно по прописи.

Аппаратура и реактивы: сахариметр; фарфоровая чашка вместимостью 100 – 150 см³; мерная колба вместимостью 100 см³; воронка со складчатым фильтром; стакан вместимостью 100 – 150 см³; раствор свинцового уксуса.

Проведение анализа. В фарфоровую чашку отвешивают (13 ± 0,01) г мелассы ( полунормальная навеска ) и небольшими порциями горячей дистиллированной воды переводят ее без потерь в мерную колбу вместимостью 100 см³. Раствор охлаждают, добавляют 6 см³ свинцового уксуса и круговыми движениями перемешивают содержимое колбы. Затем температуру раствора доводят до 20 ^оС, термометр приподнимают над уровнем жидкости и ополаскивают его небольшим количеством холодной воды, каплей эфира гасят цену и водой доводят объем до метки. Содержимое колбы хорошо взбалтывают, для лучшего осветления оставляют в покое на 2 – 3 мин, после чего фильтруют через сухой складчатый фильтр в сухой стакан. Первые мутные капли фильтрата отбрасывают; если последующие порции фильтрата получаются мутноватыми, их возвращают на фильтр.

Длину поляриметрической трубки выбирают в зависимости от интенсивности окраски раствора. При хорошем осветлении раствора берут нормальную трубку, а более темноокрашенные растворы поляриметрируют в трубке длиной 100 мм. Фильтратом 2 – 3 раза ополаскивают трубку, а затем заполняют ее и производят измерение угла вращения не менее трех раз.

Пример. На анализ взята полунормальная навеска мелассы; измерение угла вращения проводилось в полунормальной трубке. Среднеарифметическое показание сахариметра 12,4 ^оS. Содержание сахарозы в мелассе составляет

12,4 · 4 = 49,6 % мас.

Определение условной крахмалистости зерна методом Эверса

Крахмал является главной составной частью сухих веществ зерна и картофеля. Его содержание в рисе составляет 70 – 80 %, пшенице и ячмене — 60 – 70, ржи —55 – 65, овсе –35 – 50, картофеле – 12 – 22 % сухих веществ этих культур.

Точность определения крахмала зависит от тонкости измельчения материала. При тонком помоле разрываются оболочки клеток и крахмал становится доступным воздействию применяемых реактивов. Для получения сравнимых результатов анализа необходимо брать пробы с одинаковой степенью измельчения, проверяя ее просеиванием через сито с известным размером отверстий. Для определения содержания крахмала по величине угла поворота плоскости поляризации его предварительно растворяют соляной кислотой или хлоридом кальция.

Основным стандартным методом определения крахмала при оценке качества зерна в нашей стране принят метод Эверса, основанный на растворении крахмала кипячением со слабым раствором соляной кислоты (в соответствии с ОСТ 10-00334586.1-93 «Зерно. Методы определения условной крахмалистости»). При нагревании с соляной кислотой даже низкой концентрации (около 1 % мас.) происходит не только растворение, но и частичный гидролиз крахмала, белков, гемицеллюлоз, пектиновых веществ, поэтому получаемый раствор представляет собой сложный конгломерат, состоящий из 70 – 80 % крахмала и декстринов, 5 – 15 % пентозанов, 14 – 18 % моно- и олигосахаридов и неосаждаемых азотистых веществ. Удельное вращение декстринов и всех примесей ниже, чем крахмала, а некоторые примеси (фруктоза, некоторые амино- и оксикислоты) имеют левое вращение. Поэтому угол поворота плоскости поляризации в таком растворе всегда меньше, чем в растворе чистого крахмала. Так как крахмал, полученный из разных культур, различается по физико-химическим свойствам и при нагревании с соляной кислотой гидролизуется в различной степени, то удельное вращение для разных культур получается различным.

Перед анализом пробу зерна измельчают так, чтобы помол полностью проходил через проволочное сито с размерами ячеек 0,8 мм (для помола кукурузы – сито 0,5 мм). На анализ берут точно 5 г помола. Угол поворота плоскости поляризации измеряют на сахариметре в трубке длиной 200 мм (для овса – 100 мм) и содержание крахмала в навеске (в г на 100 см³) рассчитывают по формуле

К = α · 100 · 0,3462 / ( [α]²⁰_D ),

где 0,3462 – коэффициент перехода от дуговых градусов к градусам сахарной шкалы.

По Эверсу величина удельного вращения [α]²⁰ ( в дуговых градусах ) крахмала риса равняется 185,9, кукурузы –184,6, ржи – 184,0, пшеницы – 182,7, ячменя – 181,5, овса – 181,3, картофеля – 194,5.

Кроме величины угла поворота α в этой формуле все остальные величины являются постоянными для данной культуры. Поэтому для упрощения расчета Эверс представил их в виде коэффициентов К_э, значения которых при трубке длиной 200 мм составляют: для риса –1,866, кукурузы – 1,879, ржи – 1,885, пшеницы – 1,898, ячменя – 1,912, овса – 1,914 и картофеля – 1,775. Следовательно, содержание крахмала в анализируемой пробе будет равно произведению показания сахариметра на коэффициент Эверса для данной культуры. При использовании трубки длиной 100 мм показание сахариметра умножают на 2.

Расхождение в результатах анализа параллельных проб допускается: для трубки длиной 200 мм ± 0,5 %, для трубки длиной 100 мм ± 1 %.

Аппаратура и реактивы. сахариметр; мерные колбы Кольрауша (с воронкообразным горлом) вместимостью 100 см³; пипетки вместимостью 5 и 25 см³; конические колбы вместимостью 150 см³; водяная баня; металлические бюксы; воронка со складчатым фильтром; раствор соляной кислоты концентрацией 1,124 % мас.

Проведение анализа. 30 – 40 г зерна очищают от сорной примеси (испорченные зерна оставляют) и размалывают до указанных выше размеров частиц. Помол высыпают на доску, хорошо перемешивают и укладывают ровным слоем. Из разных мест слоя шпателем отбирают точно (5,00 ± 0,01) г муки в предварительно взвешенный стакан. Навеску без потерь переносят в сухую колбу Кольрауша. Определение крахмала ведут в двух параллельных пробах и одновременно отбирают две пробы на определение влажности помола.

Пипеткой отмеривают 25 см³ раствора соляной кислоты и небольшими порциями при встряхивании смачивают ими муку в колбе. Снова отмеривают 25 см³ раствора соляной кислоты, смывают ею крупинки со стенок колбы, содержимое колбы осторожно круговыми движениями перемешивают и колбу погружают в водяную баню при температуре кипения. В течение 3 мин содержимое колбы круговыми движениями непрерывно перемешивают, а затем колбу закрепляют при помощи лапки штатива так, чтобы вода доходила до ее горла. Через 15 мин от начала погружения колбу вынимают, наливают в нее 25 – 30 см³ холодной дистиллированной воды и затем охлаждают до 20 ^оС. Для осаждения белков в колбу задают 5 см³ раствора молибдата аммония, объем доводят до метки дистиллированной водой, перемешивают и фильтруют через сухой складчатый фильтр в сухую колбу. Чтобы избежать испарения воды, воронку прикрывают стеклом. Первые 10 – 20 см³ мутного фильтрата отбрасывают. Прозрачным фильтратом 2 – 3 раза ополаскивают поляриметрическую трубку, затем заполняют ее и немедленно поляриметрируют, так как фильтрат быстро мутнеет.

Содержание крахмала в продуктах Кс (в пересчете на сухое вещество) рассчитывают по формуле

Кс = α · Кэ / (100 – W),

где W – влажность муки, %; Кэ – коэффициент Эверса.

Пример. На анализ взято 5 г овсяной муки с массовой долей влаги 15,5 %. При измерении угла вращения в трубке длиной 100 мм среднее из трех отсчетов показаний сахариметра равнялось 10,5 ^оS. Крахмалистость овса в пересчете на сухое вещество составляет Кс = 47,6 %.

Метод Эверса простой и быстрый, позволяет получать воспроизводимые результаты с достаточной точностью, поэтому он широко применяется в контроле бродильных производств.

Для определения условной крахмалистости наиболее перспективно использование инфракрасной спектрометрии, а именно метода ближней инфракрасной (БИК) спектроскопии, который позволяет осуществить анализ при практически полном отсутствии пробоподготовки за 3 – 5 мин, не требует реактивов и расходных материалов.