Контрольні питання

1.Чим визначається різноманітність жирів у природі і які їх властивості?

2. На чому основані методи визначення жиру?

3. Вкажіть особливості жирів тваринного і рослинного походження.

4. Які речовини використовуються в якості розчинника при визначенні жиру?

5. Що входить в поняття сирий жир?

6. Охарактеризуйте основні групи кількісного визначення жиру.

7. На чому оснований рефрактометричний метод визначення жиру?

Лабораторна робота №9

Тема: Методи визначення масової частки вуглеводів у харчових продуктах

Мета – ознайомитися з методами визначення вмісту вуглеводів, дати оцінку точності кожного з них. Навчитися визначати вміст вуглеводів у різних об’єктах, дати оцінку їх якості за результатами аналізу.

Порядок виконання роботи

У технології виробництва усіх галузей харчової промисловості велике значення має контроль якісного та кількісного складу вуглеводів у продуктах, оскільки він значною мірою визначає їх якість і повноцінність. При дослідженні вуглеводів важливо знати в якій кількості та в яких співвідношеннях вони зустрічаються в досліджуваному продукті.

РОБОТА 1. ВИВЧЕННЯ МЕТОДІВ ВИЗНАЧЕННЯ МАСОВОЇ ЧАСТКИ ВУГЛЕВОДІВ У ХАРЧОВИХ ПРОДУКТАХ

Залежно від властивостей цукрі (як відновник, оптично-активних речовин, здатності давати забарвлені розчини з окремими сполуками, піддаватися дії ферментів) методи їх визначення поділяються на чотири групи:

• хімічні;

• фізичні;

• фізико-хімічні;

• біологічні.

Хімічні методи визначення вмісту цукрів ґрунтуються на здатності цукрі окислюватися різними окисниками (табл. 9.1).

Таблиця 9.1 - Хімічні методи визначення цукрів

Окисник Cu^2+
Перманганатні методи		Йодометричні методи		Методи титрування цукром лужного розчину міді
Відновлення цукром Cu^2+ до Cu^+ у лужному середовищі	Відновлення цукром Cu^2+ до Cu^+ у кислому середовищі	Відновлення цукром Cu^2+ до Cu^+ і окиснення Cu^+ вільним йодом	Відновлення цукрм Cu^2+ до Cu^+ і відновлення іонами йоду не-прореагованого Cu^2+	З титруванням досліджуваним розчином цукру	З дотитро-вуванням стандартним розчином цукру
Методи Бертрана, мікрометод Аблова і Батира, ГОСТ кондитерської промисловості	Методи Євстратової, Зіхерта і Блейєра	Методи Бланшитьєра, Мюлера, консервного виробництва	Методи Шорля, напівмікрометод ВНИИХП, мідноцитратний метод Люфа	Методи Соксклета, Лейна і Ейнона, метод Аблова і Батира	Методи ВНИИКП і Карташова
Окисник Fe^3+				Окисник J2
Методи титрування цукром лужного розчину К3Fe(CN)6		Йодометричні методи		Йодометричні методи
З титруванням досліджуваним розчином цукру	З титруванням стандартним розчином цукру	Відновлення цукром Fe^3+ до Fe^2+, надлишок Fe^3+ відновлюється іонами йоду		Окиснення цукру молекулярним йодом
Методи Іонеску-Матіу, Любіна і Бухман, Коля, Сабурова і Коперіної	Метод ВНИИКП	Методи Хагедорна-Ієнсена, Іссекутца, Линовського і Гіса		Методи Вільштеттера і Шудля, Кольтгофа

Фізичні методи застосовуються при наявності у досліджуваному продукті якого-небудь одного цукру і ґрунтуються на вимірюванні фізичних характеристик досліджуваних розчинів (оптична густина, оптична активність, коефіцієнт рефракції і т. п.), за якими потім визначаються в харчовій промисловості, поділяються на дві групи: поляриметричні та рефрактометричні (табл. 9.2).

Поляриметричні методи	Рефрактометричні методи
Методи Щербакова і Кравченко (крохмале-патокове в-цтво), Востокова і Лепешкіна (цукрове в-цтво), Кафка і Лур´є (кондитерське в-цтво).	Методи Баранова (кондитерське в-цтво), Петеріна (виноробство), Каганова (цукрове в-цтво), Островського (хлібопекарне в-цтво)

Таблиця 9.2 - Фізичні методи визначення вмісту цукрі

Фізико-хімічні методи визначення цукрі ґрунтується на проведенні хімічної реакції з подальшим вимірюванням певної фізичної характеристики на приладі.

До них належать, насамперед, колориметричні (ґрунтуються на властивостях цукрі вступати з різноманітними реагентами у реакції, що супроводжуються зміною забарвлення реакційних розчинів), які відзначаються швидкістю виконання та високою точністю аналізу і мають широке застосування. Вони поділяються на методи, які ґрунтуються на взаємодії цукрі з:

• неорганічними речовинами;

• органічними сполуками (табл. 9. 3).

Таблиця 9.3 - Фізико-хімічні методи визначення вмісту цукрі (колориметричні)

Методи, що ґрунтуються на реакції цукрі з неорганічними сполуками
Вимірювання оптичної густини реакційних сумішей				Вимірювання оптичної густини залишку реактиву окисника
Фероцианід (лужний розчин)		Біхромат калію (сульфатнокислий розчин)		Сульфат міді (мідно-цитратний реактив Люфа)
Методи Лур´є і Попова ( визначення РР у присутності сахарози)		Методи Лур´є (прискорене визначення загального цукру)		Методи Кафка і Лур´є (визначення РР у присутності сахарози)
Вимірювання оптичної густини одержаних забарвлених розчинів
Кремнемолібденова кислота				Молібдат амонію (сульфатнокислий розчин)
Методи Хрустальова ( визначення РР у присутності сахарози у лужному середовищі та кетоцукрів у кислому середовищі)				Метод Рухлядевої та Чередниченко (визначення вуглеводів)
Методи, що ґрунтуються на реакції цукрі з органічними сполуками
Вимірювання оптичної густини одержаних забарвлених розчинів
Антрон (р-н в H2SO4)	Фенол ( р-н в H2SO4)		Резорцин (р-н в HCl)	Дифеніламін (р-н в H2SO4)	Індол
Методи Тревольяна і Харрісона (визн. вуглеводів)	Метод Гіня (визн. вуглеводів)		Метод Кулька (визн. кетоз)	Метод Церевітінова і Радзевич (визн. кетоз)	Метод Карвонен і Мальм (визн. фруктози)
Пікринова кислота (лужне середов.)	3,5-динітросаліцилова кислота (лужне серед.)		2,4-динітрофенолят натрію (лужне серед.)	Орто- і мета динітробензол (лужне серед.)	n-нітробензальдегіди (лужне серед.)
Метод Левіса і Бенедикта (визн. глюкози)	Метод Розанова (визн. глюкози)		Метод По та Едсона (визн. вуглеводів)	Метод Боза (визн. РР)	Метод Боза (визн. РР)

Методи віднесені до цих двох груп, можна віднести на три підгрупи:

• методи, в яких вимірюються значення світло поглинання залишку непрореагованого з цукром реактиву-окисника (зі збільшенням концентрації цукру оптична густина розчину зменшується);

• методи, в яких вимірюють значення світло поглинання забарвленого продукту, що утворився при взаємодії цукрів з рактивом (зі збільшенням концентрації цукру оптична густина розчину збільшується);

• методи, в яких вимірюють значення світло поглинання реакційної суміші, забарвлення якої залежить від забарвлення реактиву-окисника і кольору утвореного продукту. Оптична густина розчину зі збільшенням концентрації цукру може збільшуватися, або зменшуватися.

Біологічні методи передбачають проведення біохімічних (ферментативних) реакцій для кількісного визначення крохмалю та деяких цукрі.

Використання ферментів для виявлення та кількісного визначення однієї речовини в суміші з іншими ґрунтується на специфічності їх дії.

У харчовій промисловості найбільше застосування мають хімічні методи визначення цукрі, які ґрунтуються на їх відновлюючих (редукуючих) властивостях. Під редукуючими розуміють відновні властивості цукрі, зумовлені присутністю в їх молекулах вільної карбонільної групи (альдегідної або кетонової), яка визначає високу здатність цукрі до реакції окиснення з утворенням, залежно від умов, різних продуктів. Редукуючи властивості характерні для всіх моноцукрів – глюкози, фруктози, лактози і для деяких дицукрів (мальтоза). Сахароза належить до нередукуючих цукрів.

РОБОТА 2. ПОЛЯРИМЕТРИЧНИЙ МЕТОД ВИЗНАЧЕННЯ МАСОВОЇ ЧАСТКИ РЕДУКУЮЧИ РЕЧОВИН У КРОХМАЛЬНІЙ ПАТОЦІ

Крохмальна патока є в’язкою, солодкою, прозорою рідиною, яку отримують шляхом оцукрення (гідролізу) картопляного чи кукурудзяного крохмалю. Гідроліз проводять розведеними мінеральними кислотами (соляною чи сірчаною) чи ферментами (α-, ß-амілазою і глюкоамілазою) зернового, грибного чи бактеріального походження.

Патока є в’язкий продукт, безпосередній аналіз якого за деяким показникам якості практично не можливий. Тому для визначення масової частки редукуючи речовин, кислотності та інших показників якості патоки готують 20%-ий розчин і називають його основним розчином патоки.

Приготування основного розчину патоки: в попередньо зваженому стаканчику зважують 50 г патоки з точністю до 0,01г. Досліджуваний зразок кількісно переносять гарячою дистильованою водою (температура 60 -70^оС) в мірну колбу об’ємом 250 см³. Після охолодження до 20^оС колбу доводять дистильованою водою до мітки і ретельно перемішують.

Від масової частки редукуючих речовин патоки залежить її антикристалізаційних властивостей та гігроскопічності. Визначати фактичний вміст кожного редукую чого цукру в патоці та їх суму дуже важко,тому масову частку редукуючи речовин виражають в умовному перерахунку на глюкозу.

ГОСТ 5194-68 передбачає два методи визначення масової частки редукуючи речовин в патоці: полярометричний та йодометричний.

Поляриметричний метод заснований на вимірюванні кута повороту площини поляризації при проходженні поляризованого світла через оптично активні речовини.

Прилади за допомогою яких вимірюють величину кута повороту площини поляризації світла, називають поляриметрами.

Найбільш розповсюджені в цукровій, крохмале-паточній та інших галузях харчової промисловості одержали цукроміри – поляриметри, в яких шкала проградуйована по сахарозі.

Прилади, обладнання, матеріали: основний розчин патоки, поляриметр.

Основний розчин патоки поляризують в трубці довжиною 100 мм в цукрометрі.

В чисту трубку через воронку наливають досліджуваний розчин у такій кількості , щоб верхній меніск його виступав над краями трубки; температура розчину повинна бути 20^оС. Чекають деякий час, щоб бульбашки повітря з розчину піднялися до верху. Потім швидко накривають трубку зверху покрівельним склом або задвигаючи його на торець трубки. Нагвинчують гайку, слідкуючи за тим, щоб під склом не залишалися бульбашки повітря. Трубку витирають фільтрувальним папером та розміщують в камеру приладу.

Підрахунок за шкалою цукрометрі проводять 3-4 рази та беруть середнє арифметичне. Показники цукрометра Р_х (в град) перераховують на сухі речовини патоки за формулою :

,

де Р_о – підрахунок за шкалою цукрометра;

А - масова частка вологи в патоці,%.

За величиною Р_х в табл.9.4. знаходять масову частку редукуючих речовин у відсотках в перерахунку на сухі речовини патоки.

Одержані результати аналізу порівнюють зі стандартом.

РОБОТА 3. ВИЗНАЧЕННЯ МАСОВОЇ ЧАСТКИ КРОХМАЛЮ У ПШЕНИЧНОМУ БОРОШНІ ПОЛЯРИМЕТРИЧНИМ МЕТОДОМ ЕВЕРСА

Метод Еверса – основний стандартний метод визначення масової частки крохмалю при визначенні оцінки якості зерна та продуктів їх перероблення.

Прилади , обладнання, матеріали: 0,31 н. розчин соляної кислоти ( або 1,124%-ий розчин), 25%-ий розчин соляної кислоти; реактив Карреза І та ІІ або 2,5%-ий розчин молібдату амонію, або 4%-ий розчин фосфорно-вольфрамової кислоти; мірна колба об’ємом 100 см³, бюретка, циліндр об’ємом на 10 та 50 см³, водяна баня, сахариметр.

Реактив Карреза І: зважують 15 г [K₄Fe(CN)]₆×3H₂O з точністю ±0,01 г, розчиняють у мірній колбі об’ємом 100см³ дистильованою водою і доводять до мітки.

Реактив Карреза ІІ: 30 г ZnSO₄×7H₂O, взятих із похибкою ±0,01 г, розчиняють у мірній колбі об’ємом 100см³ дистильованою водою і доводять до мітки.

Таблиця 9.4 Масова частка редукуючих речовин, % на СР

Поляризація Рх, град цукрометра в перерахунку на СР	Масова частка редукуючих речовин, % на СР
	Десяті частки градуса цукрометра
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100	57,42 56,39 55,36 54,33 53,30 52,27 51,23 50,20 49,17 48,14 47,11 46,08 45,05 44,02 42,99 41,96 40,92 39,89 38,86 37,83 36,80 35,77 34,74 33,71 32,68 31,65 30,61 29,58 28,55 27,52 26,49	57,32 56,29 55,25 54,22 53,19 52,16 51,13 50,10 49,07 48,04 47,01 45,98 44,95 43,92 42,89 41,86 40,82 39,79 38,75 37,73 36,70 35,67 34,64 33,61 32,58 31,55 30,51 29,49 28,45 27,42 26,38	57,21 56,18 55,15 54,12 53,09 52,05 51,03 50,00 48,97 47,94 46,91 45,88 44,85 43,82 42,79 41,76 40,72 39,69 38,65 37,62 36,60 35,57 34,54 33,51 32,48 31,45 30,41 29,38 28,35 27,32 26,28	57,11 56,08 55,05 54,02 52,99 51,96 50,93 49,89 48,86 47,83 46,80 45,77 44,74 43,71 42,68 41,65 40,61 39,58 38,54 37,52 36,49 35,46 34,43 33,40 32,37 31,34 30,30 29,27 28,24 27,21 26,17	57,01 55,98 54,95 53,91 52,88 51,85 50,83 49,79 48,76 47,73 46,70 45,67 44,64 43,61 42,58 41,55 40,51 39,48 38,44 37,42 36,39 35,36 34,38 33,30 32,27 31,24 30,20 29,17 28,14 27,11 26,07	56,91 55,87 54,84 53,81 52,78 51,75 50,72 49,69 48,66 47,63 46,60 45,57 44,54 43,51 42,48 41,45 40,41 39,37 38,34 37,31 36,29 35,2634,23 33,20 32,17 31,14 30,10 29,07 28,04 27,00 25,9 7	56,80 55,77 54,74 53,72 52,68 51,65 50,62 49,58 48,55 47,52 46,49 45,46 44,43 43,40 42,37 41,34 40,30 39,26 38,23 37,21 36,18 35,15 34,12 33,10 32,06 31,03 30,00 28,96 27,93 26,90 25,86	56,70 55,67 54,54 53,61 52,58 51,55 50,52 49,48 48,45 47,42 46,39 45,36 44,33 43,30 42,27 41,24 40,20 39,16 38,13 37,11 36,08 35,05 34,02 33,00 31,96 30,93 29,89 28,86 27,83 26,80 25,76	56,60 55,56 54,63 53,50 52,47 51,44 50,41 49,38 48,53 47,32 46,29 45,26 44,23 43,20 42,17 41,13 40,10 39,06 38,03 37,00 35,98 34,95 33,92 32,89 31,86 30,82 29,79 28,76 27,73 26,70 25,66	56,49 55,46 54,43 53,40 52,37 51,34 50,31 49,27 48,24 47,21 46,18 45,15 44,12 43,09 42,06 41,03 39,99 38,96 37,93 36,90 35,87 34,84 33,81 32,79 31,75 30,74 29,69 28,65 27,62 26,59 25,55

В суху мірну колбу об’ємом 100 см³ вносять із бюретки 25 см³ 0,31н. розчину соляної кислоти та додають через воронку при постійному перемішуванні наважку борошна масою 5 г, зваженою з точністю ±0,01 г. Коли сировина буде повністю суспендована, промивають воронку і горловину колби новою порцією (25 см³) тієї ж кислоти. Колбу при постійному перемішуванні занурюють в киплячу водяну баню і збовтують на протязі 3 хв. Нагрівання продовжують ще 12 хв. По закінченні 15 хв з моменту занурення колби в баню її виймають, доливають циліндром 40 см³ холодної дистильованої води та швидко охолоджують під краном до 20^оС.

Для осадження білків та освітлення розчину в колбу приливають циліндром реактиви-осаджувачі: по 2 см³ реактиву Карреза І та ІІ або 5 см³ розчину фосфорно-вольфрамової кислоти, або 6 см³ розчину молібдату амонію. Через 5 хв вміст колби доводять дистильованою водою до мітки, збовтують та фільтрують через складаний фільтр в суху колбу. Перші порції фільтрату ( до 10 см³) не використовують. Прозорим фільтратом з температурою 20^оС наповнюють поляризаційну трубку довжиною 200 мм та вимірюють кут повороту площини поляризації на цукрометрі.

Паралельно проводять контрольний дослід для внесення поправки на оптично активні водорозчинні речовини, що не осаджуються реактивами-осаджувачами та знаходяться в розчині (виключно вуглеводи).

Контрольний дослід – зважують 5 г продукту,переносять в мірну колбу об’ємом 100 см³, додають циліндром 70 см³ води та збовтують на протязі 15 хв. Потім змивають горловину колби 10 см³ дистильованою водою,освітлюють реактивом освітлювачем, що використовується в основному досліді. Збовтують 5 хв, доводять вміст колби до мітки дистильованою водою, перемішують і фільтрують. Відбирають піпеткою 50 см³ фільтрату, переносять в мірну колбу на 100 см³ , додають 2 см³ 25%-ного розчину соляної кислоти, витримують 15 хв на киплячій водяній бані, охолоджують до 20^оС та поляризують в трубці довжиною 200 мм на цукрометрі.

Вміст крохмалю розраховують за формулою:

С=

де С – масова частка крохмалю, % на сухі речовини;

α_од – величина кута повороту площини поляризації, одержана оптично активними речовинами в основному досліді, град цукрометра;

α_к – величина кута повороту площии поляризації, що здійснюється водорозчинними оптично активними речовинами ( не крохмалем) в контрольному досліді, град цукрометра;

(α_од-α_к) – величина кута повороту площини поляризації, отримана розчиненою наважкою крохмалю, град цукрометра;

m – маса продукту, взятого для аналізу, г (5 г);

l – довжина поляризаційної трубки, мм (200 мм);

[α]_D²⁰ – питома обертальна здатність крохмалю досліджуваного продукту, град;

W – масова частка вологи досліджуваного продукту,%;

F – коефіцієнт Еверса, що дорівнює 1000/[α]_D²⁰ (табл. 9.5).

Таблиця 9.5- Коефіцієнти Еверса та показники питомої обертальної здатності для різних видів крохмалю

Крохмаль	[α]D^20	F
Рисовий Пшеничний Кукурудзяний Картопляний Житній Ячмінний Овсяний	185,9 182,7 184,6 194,5 184,0 181,5 181,3	1,886 1,898 1,879 1,775 1,885 1,912 1,914

Результати дослідження заносять до таблиці 9.6.

Таблиця 9.6 – Поляриметричний метод Еверса визначення

масової частки крохмалю в борошні

αод, град	αк, град	(αод-αк), град	F	W,%

РОБОТА 4. ВИЗНАЧЕННЯ МАСОВОЇ ЧАСТКИ ЦУКРУ В БОРОШНІ ПРИСКОРЕНИМ НАПІВМІКРОМЕТОДОМ

Метод базується на визначенні кількості окисної міді до та після відновлення лужного розчину міді цукром.

Прилади, обладнання, матеріали: конічна колба об’ємом 50 см³, мірна піпетка на 10 см³,електроплитка, годинник, мікробюретка, мірна колба обємом 100 см³, водяна баня, піпетка об’ємом 50 см³, мірний цилінд обємом 25 см³, 15 %-ий розчин ZnSO4 та 1 н. розчин NaOH.6,9 %-ний розчин CuSO₄, лужний розчин калію-натрію виннокислого, 30 %-ний розчин йодиду калію, 25%-ний розчин сірчаної кислоти, 1 %-ний розчин крохмалю, 0,1 н розчин тіосульфату натрію.

Приготування фільтрату з борошна.

Для приготування витяжки з борошна беруть 10 г борошна, зваженого з похибкою не більше 0,05 г, кількісно переносять у мірну колбу об’ємом 100 см³ при температурі 27 °С. колбу наважкою поміщають у водяну баню або термостат температурою 27 °С на 15 хв для прогрівання. Потім в колбу додають піпеткою 50 см3 дистильованої води температурою 27 ^оС, швидко та ретельно перемішують до однорідного стану (без комочків) та термостатують при тій же температурі на протязі 1 год, збовтуючи суміш кожні 15 хв. На даному етапі відбувається гідроліз крохмалю борошна під дією власних амілолітичних ферментів. З плином 1 год проводять інактивацію ферментів додаючи в колбу циліндром 15 см³ 15 %-ного ZnSO4 та 15 см3 1 н. розчину NaOH, безперервно перемішуючи суміш. Потім доводять водою до мітки, перемішують 3 хв, відстоюють 3-5 хв та фільтрують через складаний фільтр в суху колбу.

Масову частку цукру, що утворилася визначають у прозорому фільтраті.

В конічну колбу об’ємом 50 см³ відміряють піпеткою 3 см³ одержаного фільтрату, 1 см3 6,9 %-ного розчину CuSO4, 1 см³ лужного розчину калію-натрію виннокислого (346 г калію—натрію виннокислого+100 г NaOH в 1 дм3 розчину). Колбу розташовують на електроплиту, доводять на протязі 3 хв до кипіння, кип’ятять 2 хв з моменту закипання та охолоджують. Потім в колбу додають 1 см³ розчину 30 %-ного йодида калію 1 см³ 25%-ного розчину сірчаної кислоти та титрують йод, що виділився 0,1 н розчином тіосульфата натрію (із мікробюретки) до світло-жовтого забарвлення. Потім додають 3-4 краплі 1 %-ного розчину крохмалю та продовжують титрування до зникнення синього забарвлення. В цих умовах проводять контрольний дослід, беручи замість фільтрату 3 см³ дистильованої води.

При високому вмісті цукру у фільтраті його беруть в об’ємі 1 см³ або 2 см³, додаючи до 3 см³ відповідну кількість дистильованої води.

Масова частка цукру (Х), % на СР, обчислюють за формулою:

Х=

де С – різниця у кількості точно 0,1 моль/дм³ розчину тіосульфату натрію, що пішов на титрування у контрольному досліді та визначенні, см³;

Ф – фактор перерахунку на даний вид цукру (для глюкози — 3,3; фруктози— 3,7; сахарози — 3,4; мальтози — 5,4);

м – маса речовини у взятій на визначення витяжці, мг;

W – вологість продукту, що аналізується, %. Обчислення здійснюють з точністю до 0,1%.

За кінцевий результат приймають середнє арифметичне двох паралельний визначень, допустимі розбіжності не повинні перевищувати 0,5% у одній лабораторії і 1% у різних.

Результати дослідження заносять до таблиці 9.7.

Таблиця 9.8 – Визначення масової частки цукру в борошні

прискореним напівмікрометодом

Ск, см^3	Сд, см^3	м, г	F	W,%