Определение содержания сахарозы, глюкозы и фруктозы при их совместном присутствии в растворе Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ САХАРОЗЫ, ГЛЮКОЗЫ И ФРУКТОЗЫ ПРИ ИХ СОВМЕСТНОМ ПРИСУТСТВИИ В РАСТВОРЕ

Н. А. АРХИПОВИЧ, Т. Я. ЧЕРНЯКОВА, Л. А. ГОЛУБЕВА, Т. В. ГУТНИЧЕНКО

? %

Киевский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт пищевой промышленности

В настоящее время во многих отраслях пищевой промышленности используется частично инвертированный сироп. При этом возникает необходимость в анализе смеси, содержащей сахарозу, фруктозу и глюкозу. Обычно определение концентрации сахарозы проводят методом прямой поляризации, а количество фруктозы и глюкозы — различными редукционными методами, из которых наиболее распространены методы Бертрана, Берлинского института и Офнера [1].

Однако все перечисленные методы длительны во времени, требуют специальных реактивов, посуды и поэтому в производственных условиях в качестве экспресс-анализов применяться не могут.

Целью данной работы являлась разработка быстрого и надежного метода определения сахарозы, фруктозы и глюкозы в их совместном присутствии.

Вышеуказанные сахара относятся к оптически активным веществам, способным вращать плоскость поляризации. Это свойство используется в предлагаемом методе. Определение концентрации компонентов исследуемого раствора проводили путем^ измерения величины инверсионной и прямой поляризации при двух температурах.

Поляризация исследуемого раствора при 20° С состоит из поляризации сахарозы, фруктозы и глюкозы и может бцть выражена общей формулой:

П — П +Пгл +Л,

Фр'

(1)

При разработке метода опыты проводились следующим образом. Навески сахарозы, глюкозы и фруктозы, взвешенные по 5 г, переводили водой в колбу на 100 мл. Подготовленный раствор в течение 10 мин выдерживали на водяной бане при 100° С для завершения процесса мутаратации. Затем охлаждали до 20° С, довсшили водой до метки, тщательно перемешивали и поляризовали в трубке на 200 мм.

Отличительной особенность^ фруктозы от других сахаров является то, что она изменяет вращательную способность в зависимости от температуры. Так, в широком диапазоне температур 1, г фруктозы в 100 мл раствора изменяет вращение на 0,0344° Б деления шкалы поляриметра в сторону уменьшения при изменении температуры' на 1°С [2]. Поэтому для расчета концентрации раствора фруктозы в растворе применяли следующую формулу:

/7 2 —П |

С

фр

' 0,0344 {и -и) ’ ^

где П\и /72 — поляризации соответственно при 20° С и при /г; 0,0344 — коэффициент изменения поляризации.

Для получения достоверных результатов разность температур лучше всего брать 18—28° С. Температура должна быть измерена при постоянстве ее в трубке в течение 1—3 мин с точностью до 0,1° С. Чтобы избежать ошибки, вызванной некоторым воз-

можным разложением сахаров при , повышении температуры, исследуемый раствор следует заливать только тогда, когда термостат достигнет заданной температуры. Отсчет показаний шкалы поляриметра производить, предварительно перемешав содержимое трубки во всем объеме, т. е. температура в поляриметрической трубке должна быть постоянной.

Чтобы определить концентрацию фруктозы в растворе, следует измерить величину поляризации раствора при двух температурах, одна из которых должна быть строго 20° С, а другая — с соблюдением вышеуказанной разности. Полученные значения поляризации раствора подставляют в формулу (2).

Вычислив концентрацию фруктозы по формуле, легко определить величину ее поляризации. Для этого по табл. 6 [3] находят удельное вращение 1 г фруктозы /С], которое зависит от общей концентрации сахаров в растворе, и умножают эту величину на концентрацию фруктозы Сф . Так, при 10% величина К\ составляет 5,375, а при общем содержании сахаров 15% — 5,408.

Определение содержания сахарозы проводили методом прямой и инверсионной поляризации, при котором исключается влияние вращения моносахаридов (глюкозы и фруктозы), а также оптически активных несахаров. [1].

Изменение поляризации, вызванное вращением 1 г сахарозы, составит: — 132,66 : 26 =—5,08°;

Таким образом, для расчета концентрации сахарозы необходимо определить величину инверсионной поляризации при 20° С и полученный результат подставить в формулу:

С,

П+2И : 5,08 '

(3)

где 2 И — удвоенная поляризация после инверсии с учетом разбавления раствора в 2 раза.

Поляризация сахарозы с учетом вышеизложенного 'составит:

Сса1,100

/7=-т-- <4>

Для определения концентрации глюкозы из общей формулы вычитают ее поляризацию Пгл.

Для того, чтобы перейти к концентрации глюкозы в растворе, необходимо полученную величину Псл разделить на удельное вращение 1 г глюкозы, значение которого находят по таблице. Для 10% раствора эта величина составляет — 3,056, а для 15% — 3,06.

Пример расчета.

Поляризация исследуемого раствора при 20° С составила 7,9. При температуре раствора в трубке 46,7° С поляризация была 12,15. После проведения инверсии 50 мл исходного раствора поляризация при 20° С снизилась до —8,9.

По формуле вычисляем фруктозу:

12,15-7,90 „ гп, /(ЛЛ

0,0344(46,7—20) — ’ г/100 мл

С

Тогда ее поляризация составит:

Пфр =4,697-5,408 = -25,40,

где 5,408 — удельное вращение I г фруктозы,' найденное по табл. 6 [3].

Концентрация сахарозы в данном растворе:

г> 7,90+(8,90-2) с ппп / /лл Ссах =------5=-^----= 5,059 г/100 мл,

а поляризация:

Я,.

5,059-100

26

= 19,46.

Подставляя полученные значения поляризации Пфр и Псах в формулу и решая в отношении глюкозы, получим:

Пгл — 7,90+25,40 — 19,46 = 13,85.

Тогда концентрация глюкозы составит:

Сгл = = 4_52 г/Ю0 мл,

где 3,067 — удельное вращение 1 г глюкозы.

Общее содержание сахаров в растворе, определенное предлагаемым методом, составит 14,27%,

Таблица

Прямая поляризация Инверсионная поляризация св, % Сфр, % сгл, % Г °/ °сах ’/О Сумма сахаров

Я, я2 и° с

7,90 12,15 46,5 —8,9 14,28 4,69 4,52 5,06 14,25

6,90 11,15 47,10 —9,25 14,06 4,56 4,02 5,00 13,58

7,85 11,75 44,20 —8,85 14,29 4,68 4,50 5,03 14,21

6,60 10,00 40,50 —9,50 14,35 4,82 4,34 5,04 14,20

6,20 9,50 38,4 —9,50 14,41 5,21 4,99 4,96 15,16

А*А, ' .4 4^ гЦ Л А А \$4> / ь* Г '1 <Л

исходное содержание сухих веществ СВ этого раствора, найденное по прецизионному рефрактометру, 14,45%. Опытные данные разработанного метода представлены в таблице.

Разработанный метод определения сахарозы,’ фруктозы и глюкозы может быть рекомендован в качестве экспресс-анализа для растворов, содержащих вышеуказанные сахара в смеси.

ЛИТЕРАТУРА 1 Архипович Н А. Химико-технологический контроль свеклосахарного производства,— Киев: Техшка, 1964

Архипович Н. А., Чернякова фруктозы и глюкозы в смеси.-//Пищевая пром-сть. Сер. Крахмалопаточная промышленность.—1982.— № 2.— С. 4—6,

2 Силин Г1. М., Силина Н. П. Химический

контроль свеклосахарного производства.— М.: Пищ.

пром-сть, 1977.

3. Роминский И. Р Изд-во АН УССР, 1959

Т Я. Определение ЦНИИТЭпищепром.

Фруктоза и инулин.— Киев:

Кафедра технологии сахаристых веществ

Поступила 28.03.90

664.121.002.612

МЕТОД ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ПЕРЕРАБАТЫВАЕМОЙ СВЕКЛЫ

М. И. БАРАБАНОВ, Л. И. ЧЕРНЯВСКАЯ, И. А. САРАНЮК, Т. Н. ХОМЕНКО

Киевский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт пищевой промышленности Научно-производственное объединение «Сахар»

Исследованы в условиях экспериментального производства Яготинского сахарного завода в сезон 1988/89 г. фактический и ожидаемый выходы сахара из перерабатываемой свеклы, рассчитанные по методу П. М. Силина

Анализировали очищенный по данному методу клеточный сок из свеклы, определяли в нем доброкачественность (чистоту) и количество калия и натрия. Содержание калийно-натриевой золы в очищенном соке определяли с помощью ионсе-лективных электродов марки ЭСЛ-91-07 (селективный на К+') и ЭСЛ-51-07 (селективный на Ыа+), вспомогательных стандартных растворов. Для этого в деци-, санти- и миллимолярные растворы КС1 и №С1, приготовленные на бидистилляте, добавляли для создания буферной системы соли карбоната, сульфата кальция и фосфата в таких количествах, в каких они обычно присутствуют в соках сахарного завода.

Калибровку приборов осуществляли ежедневно перед началом измерений, проверку производили

1—2 раза в течение смены. Во вспомогательном электроде поддерживали постоянный уровень насыщенного раствора КСЬ.

Исходя из процентного содержания калиевонатриевой золы в несахарах очищенного клеточного сока, по номограмме П. М. Силина определяли мелассотворный коэффициент каждой партии свеклы, поступающей в переработку. С учетом сахаристости свеклы, потерь сахара в производстве и содержания сахара в мелассе определяли расчетный выход сахара.

Чтобы оценить возможность прогнозирования ожидаемого выхода сахара по заводским сокам, определяли также содержание калиево-натриевой золы в очищенном диффузионном заводском соке и соке II сатурации, полученных из анализируемой свеклы. По этим данным и рассчитали выход сахара из перерабатываемой свеклы.

Результаты исследований представлены в таблице Полученные данные были обработаны методами математической статистики (при уровне значимости 0,05). Для каждого массива данных найдены

I