Применение метода импеданса для определения рН белковых веществ в изоэлектрической точке Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

74

ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 3-4, 1994

По данным таблицы построены графики зависимости \nVi2 от 1/7' и получены аналитические выражения для прямых, описывающих эти зависимости для различных концентраций пероксидов подсолнечного масла.

По уравнениям прямых:

1пУ,'2= 10,179- 9490-^,

1пК/2= 8,967- 9468

Т '

[ИООН]= 0,428 [ИООН]= 0,214

мг 1г

100г мг Ь'

100г

рассчитаны значения для Т = 293 К. Они

колеблются в пределах 7,3 • 10 11моль/л с для значений концентраций пероксидов 0,214-0,428 мг 12/100 г. Поскольку именно эти значения концентрации пероксидов характерны для пищевых масел, то скорость инициирования для пищевого подсолнечного масла при

комнатной температурес оставляют величину порядка 2-10 моль/л-с.

Таким образом, найдено аналитическое выражение зависимости скорости инициирования от температуры для подсолнечного масла за счет распада его пероксидов. Для концентрации пероксидов = 0,4 мг1г/Д00 г при комнатной температуре У\ «2-10 моль/л с.

ЛИТЕРАТУРА

1. Эмануэль Н.М., Денисов Е.Т., Майзус З.К. Цепные реакции окисления углеводородов в жидкой фазе. — М.: Наука. 1965. — 375 с.

2. Тютюнннков Б.Н. Химия жиров. — М.: Пищевая пром-сть, 1966. — 630 с.

3. Иванов А.М., Дутчаг В.Я., Иванов И.А. Кинетические закономерности высокоселективного окисления растител^ ных масел в гидропероксиды // Украинский хим. жури. — 1984. — 50. — № 11. — С. 1209.

4. Денисов Е.Т., Ковалев Г.И. Окисление и стабилизация реактивных топлив. — М.: Химия, 1983. — 268 с.

Кафедра технологии жиров

Поступила 12.05.92

641.12:637.344

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ИМПЕДАНСА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ pH БЕЛКОВЫХ ВЕЩЕСТВ В ИЗО ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ТОЧКЕ

Г.Н. ГОРДИЙЧУК, А.П. ЧАГАРОВСКИЙ,

Т.Е. ШАРАХМАТОВА, А.И. ПЕКАР Одесский технологический институт пищевой промышленности им. М.В. Ломоносова

Многие технологические процессы, связанные с агрегативной устойчивостью, такие как выделение из отходов производства молочной промышленности белков и лактозы, студнеобразование в хлебопекарной и кондитерской промышленности, протекают при значениях pH, близких к изоэлектри-ческой точке ИЭТ.

Цель данной работы — оценить возможность применения импедансной системы для определения ИЭТ белков на модельном объекте и исследовать с помощью этого метода молоко, сбалансированное по аминокислотному составу.

В качестве модельного объекта исследования выбран раствор фибриллярного белка животного происхождения — желатина. Являясь амфолитом, имеющим в своем составе кислотные и основные группы, молекула желатина в кислой и щелочной среде ведет себя по-разному. При значениях pH, больших или меньших pH в ИЭТ, молекула желатина в результате действия электростатических сил отталкивания стремится распрямиться. При концентрации ионов водорода, равной pH в ИЭТ, количества ионизированных кислотных и основных групп равны. Вследствие действия сил притяжения между разноименно заряженными группами макромолекула свертывается в плотный клубок.

В качестве теста для определения pH в ИЭТ использовали зависимость изменения дифференциальной емкости двойного электрического слоя ДЭС, определяющуюся полным импедансом системы, от pH раствора.

Рис. 1

Дифференциальная емкость ДЭС на границе раздела металл-раствор измерялась с помощью моста переменного тока Р-5021 по схеме, изображенной на рис. 1: 1 — милливольтметр ВЗ-57;

ИЗВГ.С

2 — ча синусс менно; 6 — и ная м 9 — э} 11 -вая; /. метр;.

Нам ния, т послед сети п частот!

ром ч:

Замерь наборо омичес 30-20 свидет на экр мую т ли ион трохим

ПОЛОЖ1

и дли* 200°С I создан] ли буф случае трацие трат сь

Имш 2,2 кП лельну ния пр

где

С1

Завис ного сл от pH д Кривая

ЦИИ И0]

ственнс

стигает

ствующ

г

3-4, 1994

чину по-

выраже-я от тем-г распада роксидов пературе

і. Цепные азе. — М.:

,евая пром-

нетические раститель-шм. журн.

ібилизация 5 с.

2:637.344

т

\КЕ

I в ИЭТ іфферен-;ого слоя ом систе-

У

границе томощью , изобра-? ВЗ-57;

ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 3-4, 1994 75

2 — частотомер электронный 43-33; <3 — генератор синусоидальных колебаний Ф-578; 4 — мост переменного тока Р-5021; 5 — нульиндикатор Ф-582; б — иономер универсальный ЭВ-74; 7 — магнитная мешалка ММ-5; 8 — ячейка измерительная; 9 — электрод ЭСЛ 4307; 10 — электрод ЭВЛ 1 иЗ; // — электрод платиновый; 12 — сетка платиновая; 13 — термокомпенсатор ТКА-5; 14 — термометр; 15 — бюретка.

Нами принята последовательная схема замещения, т.е. емкость и сопротивление подключены последовательно. Питание моста производили от сети переменного тока через генератор звуковой частоты ГЗ-ЗЗ. Частоту контролировали частотомером 43-33, а напряжение — вольтметром ВЗ-57. Замеры емкости и сопротивления осуществляли набором эквивалентных значений на емкостных и омических декадах моста при чувствительности 30-20 В. Об уравновешивании мостовой схемы свидетельствовало превращение фигуры Лесажу на экране осцилографического индикатора в прямую линию. Величину pH раствора контролировали иономером ЭВ-74. Измерения проводили в электрохимической ячейке, в которой коаксиально расположены платиновая проволока диаметром 1 мм и длиной 3 мм, предварительно оттоженная при 200°С в течение 2 мин, и платиновая сетка. Для создания нужного значения pH среды использовали буферные растворы или в ячейку подавали в случае желатина раствор соляной кислоты концентрацией 1,0 моль/л, а в случае молока — концентрат сывороточных белков.

Импедансные измерения проводили при частоте 2,2 кГц. Пересчет полученных данных на параллельную схему соединения емкости и сопротивления производился по формулам [1]:

С =

Сі

я = /?1

где

С -

+ со ■

1 +

С? Л?’

с? я?

(1)

(2)

/?

емкость дво^ого электрического слоя, мФ/см , видимой поверхности электрода;

поляризационное сопротивление (за вычетом сопротивления раствора);

С1 и #1 — показатели прибора по емкостной и омической шкалам соответственно;

<о — круговая частота ( ш = 2лу, где у — частота переменного тока).

Зависимость дифференциальной емкости двойного слоя (кривая /) и сопротивления (кривая 2) от pH для раствора желатина приведена на рис. 2. Кривая 1 показывает, что изменение концентрации ионов водорода в растворе приводит к существенному изменению емкости ДЭС, которая достигает минимума при величине pH 4,7, соответствующей pH желатина в ИЭТ [2]. Данную зави-

симость можно объяснить адсорбцией желатина на поверхности металла. Молекулы желатина, являющиеся амфолитами и обладающие малой диэлектрической постоянной, внедряясь при адсорбции в ДЭС, в зависимости от pH раствора как бы раздвигают обкладки конденсатора металл-ионы электролита, тем самым снижая емкость ДЭС. Это- не противоречит приведенной нами ранее схеме ионизации молекул желатина в растворе при различных pH среды и согласуется с повышением величины омической составляющей импеданса ДЭС.

С целью проверки корректности отнесения полученных данных по pH к ИЭТ для сравнения по методике [31 определена ИЭТ желатина на капиллярном вискозиметре Оствальда с диаметром капилляра 0,82 мм.

Из сопоставления результатов видно, что величина pH желатина в ИЭТ, найденная обоими способами, в пределах ошибки измерения pH (± 0,02) одинакова.

Молочная промышленность имеет большие возможности для увеличения выпуска продуктов профилактического, лечебного, геродиетического назначения за счет резервов белкового сырья, выделяемого из отходов производства. В качестве вещества, обладающего геропротекторным действием, изучался концентрат сывороточных белков, полученный методом ультра- и диафильтрации молочной подсырной сыворотки КСБ-УФ [4].

При добавлении КСБ-УФ в молоко устранялся дефицит лимитированных, в основном серосодер-жаШих аминокислот, так как сывороточные белки полноценны и содержат все незаменимые аминокислоты в избыточном количестве в сравнении с ’’идеальным” белком, принятым ФАО/ВОЗ. Однако при внесении КСБ-УФ изменяются и технологические свойства молока, в частности, такой важный показатель, как pH молока в ИЭТ.

Используя описанные ранее установку (рис. 1) и методику измерения, мы определили ИЭТ молока, сбалансированного по аминокислотному составу добавлением сывороточных белков.

76

ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 3-4, 1994

ИЗВЕСТ

На рис. 3 приведена зависимость дифференциальной емкости двойного слоя (кривая I) и сопротивления (кривая 2) от массовой доли КСБ-УФ, введенных в молоко.

Из графика видно, что при достижении концентрации белка в молоке 3,8% наблюдается резкое уменьшение дифференциальной емкости двойного слоя и увеличение его сопротивления. Это, по-ви-

димому, вызвано изменениями в строении двойного слоя, аналогичными описанным ранее, которые связаны с адсорбцией молекул белка на поверхности электрода. Отсюда можно заключить, что при введении в молоко 0,8% КСБ-УФ достигается изо-электрическое состояние системы, которому соответствует pH = 6,52.

ВЫВОД

Для определения pH в ИЭТ белковых соединений наряду с традиционными методами — электрофорезом, определением осмотического давления, степени набухания, вязкости растворов — может применяться метод, основанный на измерении полного имг^данса системы при помощи моста переменного тока. При значениях pH в ИЭТ наблюдается резкое уменьшение дифференциальной емкости двойного электрического слоя и увеличение омической составляющей..

ЛИТЕРАТУРА

1. Дамаскин Б.В., Петрий О.А. Адсорбция органических соединений на электродах. — М.: Наука, 1968. — 334 с.

2. Джафаров А.Ф. Производство желатина. — М.: Агро-промиздат, 1990. — 287 с.

3. Колчева Р.А., Херсонова Л.А., Калунянц К.А., Садова А.И. Химико-технологический контроль пиво-безалкоголь-ного производства. — М.: Агропромиздат, 1988. — 272 с.

4. Козлов В.Н., Затирка А.Ф. Технология молочно-белковых продуктов. — Киев: Урожай, 1988. — 168 с.

Кафедра физической и коллоидной химии Кафедра молока и сушки пищевых продуктов

Поступила 28.05.93

664.1.053:621.317.7

ИНТЕГРАЛЬНЫЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ МЕТОД КОНТРОЛЯ СОДЕРЖАНИЯ ТВЕРДОЙ ФАЗЫ ПРИ УВАРИВАНИИ УТФЕЛЕЙ

С.М. ПЕТРОВ

Московская государственная академия пищевых производств

Непрерывный контроль содержания кристаллов МКр в утфелях позволяет своевременно прекращать цикл уваривания, повышать их качественные показатели и снижать расход пара.

Одним из последних достижений в контроле объемной концентрации твердой фазы V является использование зависимости 11 ]:

ккр/к ж = (0

гДе ккр — проводимость утфеля, содержащего жидкую и твердую фазу;

*ж — проводимость межкристального раствора.

Несмотря на то, что отношение кКр/однозначно определяет V кристаллов сахарозы и не зависит от большинства возмущающих факторов:

пересыщения, температуры, чистоты, состава примесей и размера кристаллов, методу присущи и недостатки. К ним следует отнести техническую сложность воплощения, косвенность контроля по параметрам, не связанным с физическими свойствами сахарозы.

Дальнейшее развитие электрометрических методов контроля МКр — в совершенствовании измерений диэлектрических характеристик утфелей. Исследования в этом направлении показывают взаимосвязь модуля импеданса сахарных утфелей [2] или величины электрической емкости [3] с массовым содержанием кристаллов. В первом случае импедансметрия в низкой области частот до 500 кГц не выявила в достаточной мере диэлектрические свойства сахарозы, а во втором — осуществлена диэлькометрия рафинадных утфелей на частотах 27 и 45 МГц. Использование таких частот затрудняет определение истинной электрической емкости измерительного зонда за счет невысокой

помехо провод Конт сущест 8-24 Ь ные зн <5 = 0 творов — галг сахароз

У

а

и

происхо движет растает молекул на каки; дить изл нителы величин ется соо

ГДе /раС), стимаяI Для чика /о = /раб = 11 рителем лял опре, не 1 Ом-В каче такой ин кристалл пользова)

где /у>/