На основі отриманих результатів роблять висновок про відповідність масової частки вологи в продукті вимогам стандарту.

Експрес-метод. Для швидкого видалення вологи використовують сушіння в інфрачервоних променях, які сприймаються не тільки поверхнею, але й проникають в продукт на глибину до 2…3 мм, що зумовлює його інтенсивне прогрівання. Одним з джерел інфрачервоних променів можуть бути нагріті металеві поверхні, які дають опромінення в діапазоні довжин хвиль

0,76…343 нм.

Експрес-метод визначення масової частки вологи передбачає використання для висушування паперових пакетів та приладу Чижової

(ВНИИХП). Попередньо вирізають з газети квадрати розміром 16 16 см, складають їх по діагоналі та загинають бокові сторони. Підготовлені 2 пакети просушують у приладі Чижової за температури 160 °С протягом 3 хв, охолоджують в ексикаторі 3 хв та зважують. Далі їх розкривають та

поміщають в них наважки борошна по 5 г кожна з відхиленням не більше 0,01 г

(проводять два паралельних визначення). Пакети закривають та розміщують у приладі для висушування за температури 160 °С на 4 хв (пресовані дріжджі на

7 хв, солод - на 10 хв). Після висушування пакети охолоджують в ексикаторі,

зважують і за різницею мас наважки до та після висушування розраховують

масову частку вологи за формулою 1.1.

Розбіжність між двома паралельними визначеннями не повинна перевищувати 1 %.

Використання цього методу ефективне для оперативного контролю масової частки вологи в різних галузях харчової промисловості (хлібопекарської, макаронної, кондитерської, дріжджової, крохмальо-патоковій та ін.).

Висушування за допомогою ваг-вологоміра ADS застосовують для швидкого та точного аналізу продукції на масову частку вологи у лабораторіях, в процесі виробництва для контролю якості продукції. Метод базується на висушуванні зразка інфрачервоними променями.

Ваги-вологомір складаються з двох поєднаних приладів: ваги та сушарки.

Завдяки вагам можна визначити масу зразка матеріалу, який знаходиться на шальці. Сушарка зчитує результати вимірів ваги; здійснює процес сушіння зразка, вираховує та висвітлює на цифровому індикаторі кінцевий результат (вологість матеріалу).

Щоб виміряти вологість, зразок слід помістити на шальці одноразового використання, яка далі вкладається в камеру вагосушарки.

Зразок повинен наноситися рівномірним шаром 2…5 мм, що відповідає масі 5…15 г, залежно від виду досліджуваного зразка.

Зразок слід викладати якнайшвидше, щоб він не втратив вологу.

Фільтри забезпечують рівномірне розташування рідини на шальці. У

випадку аналізу твердих тіл фільтри запобігають згорянню зразків.

Перед початком процедури визначення масової частки вологи необхідно:

- встановити необхідні режими та параметри процесу сушіння (М);

- встановити на ваги порожню одноразову шальку;

- відтарувати ваги з порожньою одноразовою шалькою натисненням кнопки [Т/ON];

- вийняти одноразову шальку та покласти на неї підготовлений зразок;

- поставити шальку зі зразком на вантажоприймальну триногу, закрити кришку сушарки та натиснути кнопку [О], при цьому на індикаторі висвітлюються значення пункту меню «Стан роботи ваг»;

- повторно натиснути кнопку [О] сушарки, на індикаторі висвічуються: номер режиму, час роботи, розраховане значення вологості, температура в сушильній камері;

- кінець процедури супроводжується звуковим сигналом та надписом

«Кінець» на індикаторі сушарки. Значення вологості, отримане на цей момент, запам’ятовується та зберігається до натискання кнопки [С] або до запуску наступної процедури сушіння;

- роздрукування на принтері і виведення кінцевого звіту про параметри та результати процесу сушіння зразка на комп’ютері здійснюються після натискання кнопки [О].

 

 

Контрольні питання

1. Поняття масової частки вологи.

2. Вплив вмісту вологи в харчових продуктах.

3. Методи визначення масової частки вологи.

4. Переваги та недоліки методів визначення масової частки вологи.

5. Форми зв’язку вологи з матеріалом.

6. Від яких параметрів залежить режим сушіння?

7. Основні методи визначення масової частки вологи висушуванням.

8. Переваги та недоліки методів висушування.

9. Особливості прискореного методу висушування для в’язких продуктів.

10. Суть експрес – методу.

11. Визначення масової частки вологи за допомогою ваг – вологоміру.

 

Лабораторна робота № 2

Тема: Визначення функціональних властивостей білків

 

 

Мета: виділити білки пшениці, розчинні у воді, лугах, спиртах, розчинах солей; виділити з молока казеїн та водо– і солерозчинні білки; підтвердити наявність білка у виділених фракціях за допомогою якісної реакції на пептидний зв’язок з біуретовим реактивом.

 

 

Білки – це високомолекулярні азотовмісні органічні сполуки, молекули яких побудовані із залишків амінокислот, зв’язаних пептидним зв’язком. Білки є основою обміну речовин у живій клітині.

Амінокислоти поділяються на замінні (синтезуються в організмі людини)

та незамінні (надходять з білками їжі). До незамінних амінокислот відносяться:

валін, лейцин, ізолейцин, треонін, метіонін, фенілаланін, триптофан, лізин.

Існують частково замінні амінокислоти – аргінін та гистидин.

За способом згортання та асоціації поліпептидних ланцюгів виділено чотири просторові структури білка:

1) первинна структура – це каркас білкової молекули, амінокислотні залишки якої послідовно з’єднані між собою пептидними зв’язками;

2) вторинна структура – укладка поліпептидних ланцюгів в упорядковану форму;

3) третинна структура – просторове розміщення спіралізованих та лінійних ділянок поліпептидних ланцюгів;

4) четвертинна структура – утворення білкової глобули – субодиниці,

яка складається з декількох поліпептидних ланцюгів.

За складом та властивостями білки поділяють на дві групи: протеїни (прості білки), які утворюють під час гідролізу тільки амінокислоти або їх похідні, та протеїди (складні білки), що являють собою сполуки простих білків і речовин небілкової природи.

За розчинністю протеїни поділяють на чотири групи:

1) альбуміни – білки, добре розчинні у воді (входять до складу молока,

яєць, зерна злакових та бобових культур);

2) глобуліни – білки, добре розчинні 10 % розчинами солей (лактоглобулін молока, фібриноген крові, більша частина білків насіння бобових – легумін гороху, фазеолін квасолі, гліцидин сої);

3) проламіни – білки, розчинні у 70 % водному розчині етилового спирту

(гліадин пшениці, гордеїн ячменю, зеїн кукурудзи, орозеїн рису);

4) глутеліни – білки, добре розчинні у лугах (глютенін пшениці).

Крім того, до простих білків відносяться протаміни, що не містять сірки, гістони, протеіноїди – нерозчинні фібрілярні білки, які входять до складу шовку (фіброїн), волосся, рогів та копит (кератин).

Протеїди поділяються на нуклеопротеїди, хромопротеїди (гемоглобін крові, міоглобін м'язів), металопротеїди, глюкопротеїди (входять до складу крові, білків молока, яєць, ферментів, гормонів), фосфопротеїди (овальбумін

яєць, казеїн молока) та ліпопротеїди (входять до складу лімфи, крові, нервових тканин).

Функціональні властивості білків – це властивості, які визначають їх зміни під час перероблення у харчові продукти та забезпечують структуру, технологічні та споживчі властивості. До основних функціональних властивостей білків належать водо- та жирозвязувальна здатність, структуроутворювальна здатність. З гідрофільністю пов’язані набухання, розчинність, денатурація та висолювання білків. Висолювання – це процес вилучення білка з розчину під дією солей високої концентрації.

Дуже важливою властивістю білків є забарвлюючі реакції, що зумовлені наявністю в білковій молекулі певних хімічних груп. До них відносяться ксантопротеїнова, біуретова, Міллонова реакція, реакція Адамкевича.

Ксантопротеїнова реакція полягає в тому, що у разі оброблення білка

міцною азотною кислотою з’являється жовте забарвлення, зумовлене наявністю в білку бензольних кілець.

Міллонова реакція полягає в обробленні білка міллоновим реактивом (розчином металевої ртуті в азотній кислоті), який реагує з фенольними групами, утворюючи сполуки вишнево – червоного забарвлення.

Біуретова реакція – поява фіолетового чи червоно – фіолетового

забарвлення під дією розчину CuSO4 у лужному середовищі.

Реакція Адамкевича - поява фіолетового забарвлення у разі додавання

до розчину білка декількох крапель гліоксилевої кислоти та міцної сірчаної кислоти. Ця реакція залежить від наявності індолевої групи.

 

 

Порядок виконання роботи

РОБОТА 1. РОЗДІЛЕННЯ БІЛКІВ ПШЕНИЦІ НА ОКРЕМІ ФРАКЦІЇ

ЗАЛЕЖНО ВІД РОЗЧИННОСТІ

Найціннішою складовою частиною зерна є білки. Вони повноцінні за амінокислотним складом, однак мають низький вміст лізину. Білки зернових нерівномірно розподілені між анатомічними частинами зерна. Значна кількість білка міститься в ендоспермі (65…75 %), на алейроновий шар припадає

20 % білка, на зародок – 10 %. Білки ендосперму та алейронового шару

представлені різноманітними фракціями, білки зародку – в основному каталітичними білками (альбумінами та глобулінами). Альбумінові та глобулінові фракції білків пшениці різнорідні, проявляють або каталітичну активність, або властивості інгібіторів ферментів. В кількісному відношенні основними білками пшениці є дві фракції, що здатні утворювати клейковину - гліадин (проламіни пшениці) та глютенін (глутеліни пшениці).

Прилади, обладнання, матеріали: скляна воронка, порцелянова ступка, пестик, фільтрувальний папір, технічні ваги, годинник, центрифуга, конічна колба місткістю 150…200 см3, пробірки, піпетка місткістю 1 см3, циліндр місткістю 10 см3, водяна баня, термометр, зразок борошна, дистильована вода,

10 %-й та насичений розчини хлориду натрію, сухий тонкоподрібнений порошок сульфату амонію, 0,2 %-й розчин гідроксиду натрію,

0,1моль/дм3 розчин оцтової кислоти, біуретовий реактив (15 см3

10 моль/дм3 розчину гідроксиду калію та 25 г сегнетової солі, яку беруть з похибкою ± 0,01г, розчиняють приблизно в 900 см3 дистильованої води в мірній колбі місткістю 1000 см3;повільно додають під час постійного перемішування 30 см3 4 %-го розчину CuSO4, відміряних циліндром, та доводять об’єм колби до мітки дистильованою водою).

Виділення білків пшениці, розчинних у воді. 2 г пшеничного борошна розтирають у фарфоровій ступці з 10 см3 дистильованої води. Отриману суміш залишають у спокої на 2…3 хв, потім відфільтровують. Залишок борошна промивають два рази невеликими порціями дистильованої води та залишають для подальшого вилучення глобулінів пшениці. Отриманий фільтрат використовують під час дослідження розчинності альбумінів пшениці.

До фільтрату альбумінової фракції білків додають сухий

тонкоподрібнений порошок сульфату амонію під час нагрівання (не вище

40 °С) до повного насичення (до припинення розчинення сульфату амонію).

Осад, що випав у вигляді альбумінової фракції білків пшениці,

відфільтровують. Осад на фільтрі розчиняють в 1 см3 дистильованої води. В

отриманому розчині підтверджують наявність білків, додавши до нього

1 см3 біуретового реактиву.

Виділення білків пшениці, розчинних у солях. Промитий водою залишок борошна (після вилучення альбумінової фракції білків) розтирають у ступці з 10 см3 10 % -го розчину хлориду натрію, залишають у спокої на

2…3 хв та відфільтровують. Залишок борошна промивають два рази невеликими порціями свіжого розчину хлориду натрію та залишити для подальших дослідів. Отриманий фільтрат використовують під час дослідження розчинності глобулінів пшениці.

До фільтрату додають однаковий об’єм насиченого розчину хлориду натрію, досягнувши таким чином напівнасичення. Осад, що випав у вигляді глобулінової фракції білків пшениці, відфільтровують. Осад розчиняють на фільтрі в 1 см3 10 %-го розчину хлориду натрію. Проводять реакцію з біуретовим реактивом.

Виділення білків пшениці, розчинних у лугах. Залишок борошна (після вилучення альбумінової та глобулінової фракцій білків) розтирають у фарфоровій ступці з 10 см3 0,2 % розчином гідроксиду натрію, залишають у спокої на 2…3 хв та відфільтровують. До фільтрату додають по краплям

0,1 моль/дм3 розчин оцтової кислоти. Осад, що випав, являє собою глютенін

(глутеліни пшениці).

Дану роботу зручно виконувати, якщо представити її у вигляді такої модифікованої схеми:

 

2 г пшеничного борошна + 10 см3 дистильованої води розтерти у фарфоровій ступці

залишити у спокої на 2…3 хв

 

10 хв центрифугувати (частота обертання 6000 хв-1)

осад центрифугат (альбуміни)

 

+ 10 см3 10 %-го розчину хлориду натрію + біуретовий реактив розтерти у ступці спостерігати зміну забарвлення

залишити у спокої на 2…3 хв

 

10 хв центрифугувати (частота обертання 6000 хв-1)

 

осад центрифугат (глобуліни)

 

+ 10 см3 0,2 %-го розчину гідроксиду натрію + біуретовий реактив розтерти у ступці спостерігати зміну забарвлення

залишити у спокої на 2…3 хв

 

10 хв центрифугувати (частота обертання 6000 хв-1)

осад центрифугат (глутеліни)

 

+ біуретовий реактив

 

спостерігати зміну забарвлення

 

+ 0,1 моль/дм3 розчин оцтової кислоти

 

випадіння глутелінів в осад

 

 

Виділення білків пшениці, розчинних у спиртах. У фарфоровій ступці розтирають 1 г пшеничного борошна з 5 см3 70 %-го етилового спирту. Отриману суспензію залишають у спокої та відфільтровують. До

3 см3 фільтрату додають по краплям дистильовану воду до випадіння осаду.

Отриманий осад являє собою гліадин (проламіни пшениці).

Модифікована схема виділення білків, розчинних у спиртах:

1г пшеничного борошна + 5 см3 70 %-го етилового спирту

 

розтерти у фарфоровій ступці залишити у спокої на 2…3 хв

10 хв центрифугувати (частота обертання 6000 хв-1)

 

осад центрифугат (проламіни)

 

+ біуретовий реактив

 

спостерігати зміну забарвлення

 

взяти 3 см3 фільтрату

 

+ по краплинам додати дистильованої води

 

випадіння проламінів в осад

 

 

РОБОТА 2. РОЗДІЛЕННЯ БІЛКІВ МОЛОКА НА ОКРЕМІ ФРАКЦІЇ ЗАЛЕЖНО ВІД РОЗЧИННОСТІ

Вміст білків в молоці становить 2,9…3,5 %. Білки молока забезпечують нормальний розвиток організму та харчування дорослої людини. Вони відрізняються за будовою, фізико – хімічними властивостями та біологічними функціями. Білки молока можна поділити на дві групи: казеїн (80 %) та сивороткові білки (20 %).

Казеїн відноситься до фосфопротеїдів та являє собою суміш декількох фракцій, що відрізняються за хімічним складом та знаходяться у молоці у вигляді колоїдного розчину. Основною властивістю казеїну є здатність до коагуляції, за якої відбувається руйнування його колоїдного стану. Під час виробництва молочних продуктів коагуляцію казеїну проводять кислотами,

сичужним ферментом та хлоридом кальцію.

Сивороткові білки відносяться до глобулярних білків, які на відміну від казеїну не здатні асоціювати та осаджуватися в ізоелектричній точці. Вони

гетерогенні, мають важливі біологічні функції. Основну частину сивороткових білків складають β-лактоглобулін та α-лактоальбумін, що містяться у молоці в тонкодиспергованому стані.

β-лактоглобулін – найважливіший білок в кількісному відношенні,

термолабільний. Він бере участь у транспортуванні вітаміну А, переносить в кишковик макро– та мікроелементи, вітаміни, ліпіди. Теплова денатурація приводить до коагуляції агрегованого білка (він коагулює майже повністю за температури 85…100 °С) та утворення комплексів з казеїном.

α-лактальбумін - гетерогенний, бере участь в синтезі лактози (є частиною лактозосинтезуючої системи). Потрапляє в молоко з кровоносної системи тварини. Він найбільш термостабільний з усіх сивороткових білків внаслідок присутності в ньому дисульфідних зв’язків. Під час охолодження та в присутності іонів кальцію α-лактальбумін здатен відновлювати нативну структуру на 80…90%.

Молочні альбуміни та глобуліни мають властивості білків відповідних груп: вони згортаються під час кип’ятіння та висолюються насиченим (альбуміни) і напівнасиченим (глобуліни) розчином сірчанокислого амонію.

Завдяки значному вмісту незамінних амінокислот білки молока є повноцінними. Особливо багаті на незамінні амінокислоти сивороткові білки, в яких вміст таких дефіцитних амінокислот як лізин, триптофан, метіонін та треонін найвищий. Білки молока мають високу засвоюваність (95 – 96 %). Небілкові азотисті сполуки містяться у молоці в малих кількостях.

Прилади, обладнання, матеріали: скляна воронка, фільтрувальний папір, годинник, конічна колба місткістю 150…200 см3, пробірки, піпетка місткістю 1 см3, 2 см3, 5 см3, водяна баня, термометр, центрифуга, молоко, дистильована вода, 1 %-й розчин хлориду натрію, сухий тонкоподрібнений порошок сульфату амонію, розчин сірчанокислого амонію, сухий бікарбонат натрію, 1 %-й розчин гідроксиду натрію, 3 %-й розчин оцтової кислоти, біуретовий реактив.

Виділення казеїну. В колбу об’ємом 100 см3 наливають 5 см3 молока та

5 см3 дистильованої води. Вміст колби ретельно перемішують та додають по краплям 1 см3 3 %-го розчину оцтової кислоти. Отриману суміш знову перемішують та залишають у спокої на 5…10 хв. Осад казеїну відфільтровують. Отриманий фільтрат (сироватка), що містить сивороткові білки, нейтралізують, додавши сухий бікарбонат натрію до припинення виділення вуглекислого газу, та використовують для виділення білків молока, розчинних у солях.

Казеїн, що випав в осад, промивають на фільтрі водою та розчиняють в

2 см3 1 %-го розчину їдкого натру. Присутність білка (казеїнату натрію) в отриманому фільтраті підтверджують за допомогою біуретової реакції. Для цього додають до фільтрату однаковий об’єм біуретового реактиву. Колір розчину повинен змінитися з блакитного на фіолетовий.

Виділення білків молока, розчинних у солях. В пробірку вносять

1 см3 фільтрату (після виділення казеїну), додають 1 см3 насиченого розчину сірчанокислого амонію (для досягнення напівнасичення). Осад глобулінів

молока залишають у спокої на 5…10 хв, а потім відфільтровують. Фільтрат використовують для виділення водорозчинних білків молока. Глобуліни, що випали в осад, розчиняють на фільтрі в 1 см3 1 %-го розчину хлориду натрію. З отриманим розчином глобулінової фракції білків (близько 1 см3) проводять якісну реакцію на пептидний зв'язок, додавши 1 см3 біуретового реактиву.

Виділення білків молока, розчинних у воді. Отриманий після вилучення глобулінів молока фільтрат насичують сухим порошком сірчанокислого амонію. Для цього під час перемішування додають тонкоподрібнений порошок сульфату амонію. Розчин трохи підігрівають на водяній бані за температури не вище 40 °С до припинення розчинення сульфату амонію.

Осад, що випав, представляє собою альбумінову фракцію білків молока.

Альбуміни відфільтровують, отриманий осад розчиняють на фільтрі в

1 см3 дистильованої води. Проводять якісну реакцію на білок.

Модифікована схема виділення білків молока:

5 см3 молока + 5 см3 дистильованої води налити в конічну колбу на 100 см3

 

ретельно перемішати

 

додати по краплям 1 см3 3 %-го розчину оцтової кислоти

 

знову перемішати

 

залишити у спокої на 5…10 хв

 

10 хв центрифугувати (частота обертання 6000 хв-1)

 

осад (казеїн) центрифугат (сивороткові білки)

 

+ 2 см3 1 %-го розчину їдкого натру + біуретовий реактив

 

+ біуретовий реактив спостерігати зміну забарвлення

 

спостерігати зміну забарвлення

Контрольні питання

1. Білки, їх значення для організму людини.

2. Незамінні та частково замінні амінокислоти.

3. Рівні просторової структури білків.

4. Класифікація білків за складом та властивостями.

5. Функціональні властивості білків.

6. Якісні реакції на білки.

7. Охарактеризуйте білки зернових культур.

8. Методика виділення білків пшениці, розчинних у воді.

9. Виділення білків пшениці, розчинних у солях.

10. Методика виділення білків пшениці, розчинних у лугах.

11. Методика виділення білків пшениці, розчинних у спиртах.

12. Дайте характеристику білків молока.

13. Методика виділення казеїну молока.

14. Методика виділення білків молока, розчинних у солях та воді.

 

 

Лабораторна робота № 3

Тема: Методи визначення масової частки азотистих речовин в харчових продуктах

 

 

Мета: теоретично розглянути метод К’єльдаля для визначення загального азоту в харчових продуктах; визначити масову частку білка в харчовому продукті біуретовим і нефелометричним методами та порівняти з очікуваним вмістом білка – лабораторними чи літературними даними; провести порівняльну оцінку методів визначення масової частки білкових речовин в харчовому продукті.

 

 

Харчова цінність продуктів значною мірою залежить від вмісту в них азотистих речовин, в основному, білків. Їх основне значення полягає в незамінності іншими компонентами їжі. Білки складають основу процесів життєдіяльності організму. Необхідність їх постійного оновлення лежить в основі обміну речовин. Вміст вільних амінокислот та інших форм азоту – результат ферментативних процесів, що проходять під час зберігання або перероблення продуктів.

Білки в організмі виконують структурну (побудова тканин та клітинних компонентів) та функціональну (ферменти, гормони, дихальні пігменти) роль.

Дефіцит білка в харчовому раціоні знижує стійкість організму до інфекційних захворювань, порушує процеси кровотворення, обмін ліпідів, вітамінів та ін. У дітей у разі білкової недостатності уповільнюється ріст та розвиток розумових здібностей.

Тривалий надлишок білка в харчуванні також негативно впливає на життєдіяльність організму, викликаючи перезбудження нервової системи,

порушення обмінних процесів, перевантаження печінки та нирок.

В щоденному раціоні дорослої людини білки повинні складати приблизно

14 % загальної калорійності, поєднуючись в певному співвідношенні з іншими харчовими речовинами.

Рослинні білки засвоюються організмом не повністю порівняно з

тваринними. Так, білки молока та яєць засвоюються на 96 %, білки риби та м'яса – на 95 %, білки хліба з борошна пшеничного І та ІІ сортів – на 85 %, білки картоплі, хліба з обойного борошна, бобових – на 70 %. Враховуючи, що рослинні білки менш повноцінні за складом незамінних амінокислот, ніж тваринні, споживання певної кількості тваринних білків цілком необхідне. Для дорослої людини частка тваринних білків в середньому повинна складати

55 % загальної кількості білка в раціоні.

Масову частку білка в харчових продуктах визначають за кількістю загального азоту методом К’єльдаля. Він дає точні результати, але дуже трудомісткий та тривалий. З розвитком фото- та спектрофотометрії були розроблені методи кількісного визначення білка, які базуються на його здатності утворювати забарвлені сполуки з деякими реагентами. Серед них слід виділити метод Лоурі, біуретовий метод. Знаходять застосування також

фізико-хімічні методи, в основу яких покладено специфічні властивості білків: утворення різних ступенів помутніння в залежності від концентрації білка в розчині сульфосаліцилової кислоти (нефелометричний метод), здатність білка адсорбувати деякі барвники та інші властивості білка.

Всі перераховані методи можуть бути віднесені до прискорених. За відносно невеликих затратах часу вони характеризуються достатньо високою точністю, простотою та швидкістю визначення.

 

 

Порядок виконання роботи

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

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

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 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;

 

К’єльдаля), г;

- маса пробірки з наважкою, г;

- маса порожньої пробірки (після висипання зразка в колбу

– 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