АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Химические методы определения углеводов

Читайте также:
  1. I Определения
  2. I. Дайте определения следующих правовых категорий.
  3. I. Открытые способы определения поставщика.
  4. II. Исследование пульса, его характеристика. Места определения пульса.
  5. II. Методы непрямого остеосинтеза.
  6. II. Рыночные методы.
  7. III. Используемые определения и обозначения
  8. III. Методы искусственной физико-химической детоксикации.
  9. III. Параметрические методы.
  10. IV. Современные методы синтеза неорганических материалов с заданной структурой
  11. VI.НЕЙРОХИМИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ПЛАСТИЧНОСТИ И ПАМЯТИ.
  12. А. Механические методы

Химические методы основаны на окислении свободной альдегидной или кетонной группы сахаров оксидами тяжелых металлов. В связи с тем, что оксиды металлов, окисляя сахар, сами восстанавливаются, сахара, способные восстанавливать окислители, называются редуцирующими. Это все моносахариды, также мальтоза, мальтотриоза и другие продукты гидролиза крахмала.

Скорость процесса окисления и состав продуктов реакции прежде всего зависят от активности окислителя, реакции среды и температуры. Решающее значение имеет рН среды. В кислой среды моносахариды сравнительно устойчивы, тогда как щелочная среда сама по себе вызывает далеко идущий распад молекулы сахара. Поэтому реакцию окисления сахаров проводят в щелочной среде.

Ионы тяжелых металлов ускоряют реакцию окисления. Как катализаторы они активируют кислород воздуха и переносят его на молекулу сахара, причем обратимо изменяется их валентность. Наиболее активные катализаторы – ионы меди, несколько слабее действуют ионы железа, еще слабее – ионы йода. В зависимости от активности окислителя и условий протекания реакции окисление альдоз и кетоз доходит до различных стадий.

Наиболее часто используют медьсодержащие растворы. Щелочной раствор меди готовят по способу, разработанному Фелингом. Жидкость восстанавливают все моносахариды и полисахариды, содержащие свободную карбонильную группу. Происходит фрагментация молекулы моносахарида, а соответствующий оксид металла, восстанавливаясь, образует закись. Определяя ее количество, можно по приложению 3 рассчитать количество имеющегося в растворе сахара.

Производственные среды обычно содержат смесь простых и сложных сахаридов. Так в сусле, кроме мальтозы, присутствует глюкоза, мальтоподобные сахара с 3 – 6 остатками молекул глюкозы и низкомолекулярные декстрины. Эти продукты гидролиза крахмала значительно различаются по молекулярной массе, но все имеют по одной свободной альдегидной группе. Следовательно, химическим анализом нельзя определить истинное содержание сахара в такой смеси без предварительного гидролиза сложных сахаров до моносахаридов.

Метод дает хорошо воспроизводимые результаты анализа только при строгом соблюдении условий проведения реакции окисления сахара.

В процессе затирания солода стремятся накопить мальтозу в количестве, достаточном для достижения концентрации алкоголя, требуемой стандартом для того или иного сорта пива. В зависимости от сорта пива содержание мальтозы колеблется от 65 до 80 % экстракта сусла. В сусле темных сортов пива ее содержится меньше (65...70 %), а в сусле светлых сортов — больше (75...80 %). Чаще всего определяют мальтозу методом Бертрана, который основан на окислении сахаров фелинговой жидкостью, которая представляет собой смесь двух растворов: сернокислой меди (I) и сегнетовой соли и едкого натра (II). Сущность метода заключается в следующем. Смешивая оба раствора Фелинга, получают осадок гидрата оксида меди, который, вступая во взаимодействие с сегнетовой солью, образует комплексное соединение меди. При кипячении с редуцирующими сахарами оно окисляет сахар, а медь при этом восстанавливается и выпадает в осадок в виде оксида меди красного цвета. Осадок отфильтровывают, промывают и растворяют в присутствии серной кислоты в растворе железо-аммонийных квасцов. Количество образовавшегося сульфата железа определяется титрованием перманганатом калия. Умножая объем, см3, перманганата калия, пошедшего на титрование, на его титр, определенный по меди, рассчитывают массу меди (мг) и по таблицам находят соответствующее содержание сахара. Количество углевода в пробе должно быть от 1 до 100 мг, оптимально 40...60.

Аппаратура и реактивы: конические колбы вместимостью 100 и 250 см3, пипетки, плитка электрическая, прибор для фильтрования, состоящий из колбы Бунзена и фильтра с пористой перегородкой, бюретка; жидкость Фелинга, состоящая из растворов Фелинга 1 и Фелинга II; раствор перманганата калия концентрацией 0,1 моль/дм3; железо-аммонийные квасцы; вода дистиллированная.

Проведение анализа. Вначале сусло разбавляют в 25 раз, для чего в мерную колбу на 250 см3 вносят 10 см3 сусла и содержимое доливают дистиллированной водой до метки. Метод Бертрана, по которому определяют содержание редуцирующих сахаров, базируется на свойстве веществ, имеющих карбонильную группу (>С=О) окисляться раствором Фелинга, состоящим из двух компонентов (I и II). При проведении анализа для окисления редуцирующих сахаров В коническую колбу на 200 – 250 см3 отмеряют по 20 см3 I и II растворов Фелинга, а затем 20 см3 пивного сусла, разбавленного в 25 раз. Содержимое колбы перемешивают, нагревают до кипения и кипятят точно 3 мин. Снимают колбу с огня, дают в течение 1...2 мин осесть осадку и надосадочную жидкость отфильтровывают на стеклянном фильтре со слоем асбеста толщиной 1 см в колбу Бунзена. Фильтруемую жидкость сливают на фильтр медленно по стеклянной палочке. Оставшийся в колбе осадок промывают 30...60 см3 горячей воды, которую тоже сливают в фильтр. Фильтр с осадком переносят в другую чистую колбу Бунзена. Фильтрование осадка (оксида меди) осуществляют при слабом разрежении. Не рекомендуется переносить осадок на фильтр, так как он образует слой, с трудом поддающийся последующему растворению.

Когда жидкость отфильтрована, к осадку прибавляют немного горячей воды и дают осесть, а жидкость сливают через фильтр. Следует следить за тем, чтобы осадок гемиоксида меди на фильтре и в колбе все время оставался покрытым жидкостью, иначе произойдет его окисление кислородом воздуха.

Затем осадок растворяют сульфатом железа или железоаммонийными квасцами. Для этого отмеривают 20 см3 этого реактива и приливают его в коническую колбу с осадком, в результате чего образуется раствор синевато-зеленого цвета. Полученный раствор переносят на фильтр для растворения оставшегося там осадка. Когда весь осадок на фильтре растворится, колбу Бунзена подключают к вакуум-насосу и раствор переводят с фильтра в колбу. Коническую колбу промывают 25...30 см3 холодной воды, которую добавляют к раствору в колбе Бунзена.

Промывание повторяют 5...6 раз. Затем жидкость в колбе титруют раствором перманганата калия до появления розовой окраски, не исчезающей в течение 30 с.

Спустя некоторое время розовая окраска исчезает, но это во внимание не принимается. Для титрования применяют 0,1 моль/дм3 раствор перманганата калия, 1 см3 которого соответствует 6,36 мг меди. Небольшое количество перманганата расходуется на окисление реактивов.

Параллельно с основным анализом проводят определение поправки на реактивы, для чего вместо 20 см3 раствора сусла используют 20 см3 дистиллированной воды. Поправку выражают в см3 раствора перманганата калия и вычитают из количества перманганата калия, пошедшего на титрование сусла в основном опыте. Полученную разность между этими числами умножают на титр перманганата калия по меди, который равен 10 (то есть 1 см3 раствора перманганата лия, израсходованного на титрование, соответствует 10 мг меди), и получают массу меди (в мг), восстановленной сахаром. При использовании 0,1 моль/дм3 раствора перманганата калия его титр по меди будет равен 6,36 мг меди.

По приложению 3, по числу см3 перманганата (с учетом поправки на реактивы) находят массу меди, а затем содержание сахара во взятом объеме исследуемого раствора или в 100 г продукта.

Кроме мальтозы в сусле имеются другие редуцирующие вещества (сахара и несахара), которые также восстанавливаются реактивом Фелинга. Поэтому результаты прямого определения редуцирующей способности сусла обозначают термином «сырая» мальтоза».

При принятом разбавлении содержание «сырой» мальтозы Х,г в 100 см3, вычисляют по уравнению

 

где а – масса мальтозы в 20 см3 разбавленного сусла, г.

Недостатки метода: нагревание на открытом огне на позволяет точно выдерживать температуру, следовательно, и продолжительность нагрева жидкости до кипения, что является одним из главных источников ошибок анализа, на отделение и растворение осадка оксида меди затрачивается много времени, опасность механических и химических потерь оксида меди обязывает к особой тщательности и требует определенных навыков

Достоинства метода – высокая точность результатов определения, при квалифицированном проведении анализа расхождение между двумя параллельными определениями не превышает 0,3 %. Метод разработан для большинства сахаров (гексоз и пентоз), что свидетельствует о его широком применении.

Пример: Для анализа взято 20 см3 пивного сусла, разбавленного в 25 раз. На его титрование израсходовали 8,85 см3 раствора перманганата калия, титр которого по меди равен 10 мг. Поправка на реактивы 0,1 см3. Масса меди, восстановленной сахарами, (8,85 – 0,1) · 10 = 87,5 мг. По приложению 3 интерполяцией находим, что 87,5 мг меди соответствует 80,3 мг мальтозы. Отсюда, содержание «сырой» мальтозы в г/100 см3 исходного сусла будет:

Х = (80,3 · 250 · 100) /(20 · 10 · 1000) = 10,04.

Метод, основанный на окислении альдоз йодом. Метод разработан Вильштеттером и Шудлем. В основу метода положена реакция окисления альдегидной группы сахаров в соответствующую одноосновную кислоту. Например, глюкоза окисляется в глюконовую кислоту по уравнению CH2OH(CHOH)4COH + J2 + 2NaOH = СН2ОН(СНОН)4СООН + + 2NaJ + H2O.

По приведенному уравнению процесс окисления сахаров протекает лишь в слабощелочной среде и при комнатной температуре. Щелочь добавляют в количестве, достаточном для нейтрализации образующейся кислоты, при этом щелочность среды не должна превышать рН = 9. Кетозы в этих условиях не окисляются, что позволяет определять глюкозу в присутствии фруктозы.

В сильнощелочной среде и при повышенной температуре альдозы окисляются в двухосновные кислоты, происходит также окисление кетоз, и результаты анализа значительно завышаются.

Количество окислившегося сахара определяют по разности между объемом раствора йода, взятого на окисление сахара, и объемом его избытка. Избыток йода определяют титрованием тиосульфатом натрия в кислой среде в присутствии крахмала.

Кислоту перед титрованием добавляют в строго определенном количестве, так как в сильно кислой среде образовавшиеся при окислении сахаров йодид и йодат натрия, вступая в реакцию с кислотой, выделяют свободный йод. Этот йод также оттитровывается тиосульфатом натрия, и результаты анализа сильно занижаются.

Крахмал добавляют в конце титрования, чтобы уменьшить адсорбцию на нем йода.

Содержание сахара в анализируемой пробе рассчитывают по уравнению реакции окисления, из которой видно, что на окисление одной молекулы сахара идет 2 атома йода. Для глюкозы эквивалент по йоду равен 180: 2 = 90 г, а для мальтозы 342: 2 = 171 г, где 180 и 342 – массы молекул сахаров. Следовательно, 1 см3 0,1 моль/дм3 раствора йода эквивалентен 0,009 г глюкозы и 0,0171 г мальтозы.

Для анализа готовят растворы, содержащие не больше 0,5 % сахара.

Метод широко используется для определения редуцирующих сахаров в сусле, активности амилолитических ферментов солода и грибных культур, при химическом определении крахмала в зерне и при других анализах. Ниже приводится методика определения мальтозы в пивном сусле.

Аппаратура и реактивы. Конические колбы вместимостью 200 см3; мерная колба вместимостью 250 см3; пипетки вместимостью 10, 25 и 50 см3; 0,1 моль/дм3 раствор йода; 0,1 моль/дм3 раствор тиосульфата натрия; 1 моль/дм3 раствор гидроксида натрия; 1 моль/дм3 раствор серной кислоты; раствор крахмала с массовой долей 1 %.

Проведение анализа. В мерную колбу вместимостью 250 см3 пипеткой отмеривают 10 см3 сусла, объем доводят до метки водой и перемешивают. 50 см3 раствора пипеткой вносят в коническую колбу, сюда же пипеткой (или из бюретки) добавляют 25 см3 0,1 моль/дм3 раствора йода и 3 см3 1 моль/дм3 раствора щелочи. Колбу закрывают пробкой, содержимое колбы перемешивают и ставят в темное место, чтобы избежать обратных фотохимических процессов. Через 15 – 20 мин к смеси добавляют 4,5 см3 1 моль/дм3 раствора серной кислоты и титруют 0,1 моль/дм3 раствором тиосульфата натрия до светло-желтой окраски. Затем прибавляют несколько капель раствора крахмала и медленно, при энергичном взбалтывании, по каплям приливают раствор тиосульфата натрия до исчезновения синей окраски крахмала.

Содержание мальтозы Х, г на 100 см3, вычисляют по формуле

Х = (а – б) · 0,0171 · 100 · n: в,

где а – объем 0,1 моль/дм3 раствора йода, взятый на реакцию окисления, см3; б – объем 0,1 моль/дм3 раствора тиосульфата натрия, пошедший на титрование избытка йода, см3; п – коэффициент разведения сусла; в – объем раствора сусла, взятый на реакцию окисления, см3.

Определение ведут в двух параллельных пробах, расхождение между которыми не должно превышать 0,1 – 0,2 см3 раствора йода.

Пример. На анализ взято 10 см3 сусла, объем доведен водой до 250 см3. На реакцию окисления взято 50 см3 раствора и 25 см3 0,1 моль/дм3 раствора йода. На титрование избытка йода пошло 13,5 см3 0,1 моль/дм3 раствора тиосульфата натрия. Содержание мальтозы в сусле

Х = (25 – 13,5) · 0,0171 · 100 · 25: 50 = 9,83 г в 100 см3.

Йодометрический метод отличается высокой точностью, простотой и быстротой выполнения анализа, позволяет определять альдозы в присутствии кетоз.

 


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.009 сек.)