CC BY
86
Вестник технологического университета. 2017. Т.20, №2 УДК 664, 648, 18, 579
Т. Ю. Гумеров, К. Ю. Маркова, Д. И. Валеева, О. А. Решетник
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ЛЭЙНА-ЭЙНОНА В АНАЛИЗЕ РЕДУЦИРУЮЩИХ САХАРОВ
ЭКСТРАКТА ФИЗАЛИСА
Ключевые слова: редуцирующие сахара, экстракт физалиса, метод Лэйна-Эйнона.
Обеспечение безопасности продовольственного сырья, пищевых продуктов и готовых блюд - одно из основных направлений, определяющих здоровье населения. Правильно организованный и осуществленный технологический процесс приготовления блюд и изделий позволяет сохранить наиболее ценных компоненты пищи, легкоусвояемые углеводы, витамины и минеральные вещества.
Keywords: reducing sugars, Physalis extract, Lane-Eynona method.
Safety offood raw materials, foodstuff and ready dishes - is one of the basic directions defining health of population. Properly organized and carried out technological process of cooking and product allows you to save the most valuable food components, digestible carbohydrates, vitamins and minerals.
Введение
Химические методы определения сахаров основаны на восстанавливающей способности моносахаридов и некоторых полисахаридов первого порядка, например мальтозы. Такие сахара содержат свободные альдегидные или кетонные группы и называются редуцирующими сахарами. Для определения тех сахаров, которые непосредственно восстанавливающей способностью не обладают, их предварительно подвергают гидролизу. Так, например, при определении сахарозы химическим методом ее подвергают инверсии и определяют количество полученного инвертно-го сахара [1].
Наиболее часто применяемые химические методы определения содержания сахаров можно разделить на две следующие группы:
1) методы, основанные на окислении сахаров щелочными растворами двухвалентной меди;
2) методы, основанные на окислении сахаров, содержащих свободную альдегидную группу (альдоз) -йодом в щелочной среде; сахара, содержащие свободные кетонные группы - кетозы, например фруктоза, в этих условиях не окисляются.
Определение содержания сахаров по методу Лей-на-Эйнона. Метод основан на способности редуцирующих сахаров восстанавливать и превращать в бесцветное лейкосоединение - метиленовую синь. При этом метиленовая синь используется в качестве индикатора при окислении сахаров жидкостью Фелинга [2].
К строго определенному количеству жидкости Фелинга добавляют несколько капель раствора мети-леновой сини и титруют исследуемым сахарным раствором. При титровании происходит восстановление двухвалентной меди в одновалентную; после того как вся окисная медь превратится в закисную, незначительный избыток редуцирующего сахара реагирует с метиленовой синью - обесцвечивает ее, благодаря чему резко изменяется окраска жидкости.
Необходимо учесть, что лейкосоединение под влиянием кислорода воздуха с течением времени вновь переходит в окрашенную метиленовую синь. При каждом определении проводят два титрования: предварительное и основное. При предварительном
титровании в коническую колбу емкостью 150-200 мл пипеткой отмеряют по 10 мл растворов Фелинга I и II и нагревают до кипения. Затем, не прекращая кипячения, осторожно и постепенно приливают туда же из бюретки исследуемый сахарный раствор, все время, взбалтывая колбу до тех пор, пока синий цвет кипящей смеси не исчезнет почти полностью. После этого прибавляют четыре капли метиленовой сини и, не прекращая кипячения, по каплям прибавляют раствор из бюретки до перехода синей окраски кипящей жидкости в красную или оранжевую от выпавшего осадка закиси меди. Продолжительность кипячения жидкости в колбе в течение всего титрования не должна превышать 3 мин [3].
При титровании жидкости Фелинга исследуемым раствором следует использовать коническую колбу с узким горлом, а для предохранения бюретки от нагрева к ее носику при помощи каучуковой трубки присоединяют тонкую стеклянную изогнутую трубку. Конец этой трубки, входящий в горло колбы, должен быть несколько оттянут. При втором (основном) титровании к смеси I и II растворов Фелинга в колбу прибавляют исследуемый сахарный раствор в количестве, на 0,5-1 мл меньшем, чем пошло на предварительное титрование. Смесь в колбе кипятят 2 мин и, не прекращая кипячения, добавляют 3-5 капель раствора метиленовой сини. Затем приливают из бюретки по 2-3 капли исследуемого раствора, давая смеси после каждого прибавления реагировать 2-3 сек до тех пор, пока синяя окраска не исчезнет и смесь не примет красной или оранжевой окраски.
Содержание сахара в граммах (х) в 100 мл исследуемой жидкости определяют по формуле (1) [3, 4].
Х = (Т • 100 • А) / V, (1)
где Т - количество сахара, необходимое для восстановления 20 мл жидкости Фелинга (10 мл Фелинга 1 + 10 мл Фелинга II); при определении содержания гексоз Т = 0,0988 г; А - разведение исследуемой жидкости или навески исследуемого продукта; V -количество исследуемого раствора, пошедшее на титрование, мл.
Определение конца титрования по методу Лейна-Эйнона усложняется наличием красного осадка за-
киси меди, который мешает точно зафиксировать момент обесцвечивания метиленовой сини. Поэтому предложено добавлять к жидкости Фелинга раствор железистосинеродистого калия (желтой кровяной соли) K4Fe(CN)6. Осадок закиси меди Cu2O в момент образования реагирует с железистосинеродистым калием по уравнению
2 Cu2O + K4Fe(CN)6 + 2H2O = Cu4F.
Образуется белый осадок, который не маскирует момента обесцвечивания метиленовой сини. Титрование заканчивают, когда синяя окраска исчезает и кипящая жидкость будет бледно-желтого цвета.
Допустимое относительное отклонение между результатами двух параллельных определений по доверительной вероятности Р = 0,95 не должно превышать 0,6%.
Одним из ярких представителей многолетних ягодных растений рода Паслён (Solanum), семейства Паслёновых (Solanaceae) является физалис [2]. Физалис представляет собой ягоды ярко-красного цвета с характерными вкусовыми и органолептическими свойствами. Зрелые ягоды физалиса обладают сладким вкусом и содержать в своём составе большое количество полезных компонентов. В связи с этим, целью работы являлось количественное определение редуцирующих сахаров методом Лейна-Эйнона.
В качестве образцов исследования были взяты экстракты физалиса овощного (Physälis philadelphica). Приготовление экстракта осуществлялось следующим образом: 10,0 г сырья (точная навеска), измельчали и шестикратно экстрагировали горячей водой в течение 1 ч при температуре 80-90 °С. Полученные извлечения фильтровали, объединяли, переносили в мерную колбу вместимостью 500 мл и доводили водой до метки (далее образец А).
С целью изучения влияния балластных веществ в экстракте физалиса, было приготовлено водное извлечение, очищенное от балластных веществ (образец Б). Для этого к 20 мл исходного извлечения (образца А) добавляли тройной объем 96 % этанола для осаждения балластных высокомолекулярных соединений и отстаивали 12 ч при температуре 3-4 °С. Образовавшийся осадок отделяли центрифугированием, после чего извлечение сгущали до полного удаления спирта, переносили в мерную колбу вместимостью 25 мл и доводили водой до метки.
Экспериментальные работы проводились в лаборатории биохимического анализа кафедры ТПП КНИТУ. Подробная методика определение редуцирующих сахаров Лейна-Эйнона представлена в ГОСТ Р 50549-93.
Данные по содержанию редуцирующих сахаров представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Содержание инвертного сахара в 100 мл исследуемого раствора, мг
Количество инвертного сахара в граммах (Х) в 100 мл вычислили формуле (1). Полученные результаты представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Количество инвертного сахара
Испытуемые растворы Количество инвертного сахара, г/ см3
Образец А 28,52
Образец Б 28,68
Таким образом, количество редуцирующих сахаров в исследуемых экстрактах физалиса практически одинаковое и составляет 28,68 и 28,52 г/дм3 для образцов А и Б соответственно.
Для сравнения полученных результатов метода Лейна-Эйнона, в работе было определено содержание сахаров в исследуемых экстрактах денситомет-рическим и рефрактометрическим методами [4, 5].
Для этого, была проведена пропорциональная зависимость между плотностью исследуемых экстрактов и содержанием в них твердых веществ в растворенном виде. С этой целью, исследуемые экстракты переливали в стеклянные цилиндры и опускали в них ареометр, таким образом, чтобы нижняя его часть после погружения находилась на расстоянии не менее 1 см от дна цилиндра. Температура исследуемых образцов соответствовала 20±3 °С. Отсчет показаний ареометра снимался по верхнему мениску, так как исследуемы экстракты представляли собой окрашенные (насыщенно-оранжевые) растворы. Полученные значения показателей плотности позволили определить количественное содержание сахаров, для этого были использованы справочные данные по ГОСТ 13192-73. Результаты представлены в таблице 3.
Таблица 3 - Зависимость содержания сахаров в исследуемых образцах от значения плотности для ареометра
Испытуемые растворы Показания ареометра Содержание сахаров, г/100 см3
Образец А 1,047 28,4
Образец Б 1,048 28,8
Десятые доли количе-
Количество испытуе- ства испытуемого
мых растворов, мл раствора, мл
0,7 0,8
Образец А 17,0 - 285,2
Образец Б 17,0 286,8 -
Далее в работе была проведена пропорциональная зависимость между показателями преломления исследуемых экстрактов и содержанием твердых веществ в растворенном виде. С этой целью, исследуемые экстракты анализировались на лабораторном рефрактометре со шкалой, градуированной в массовых процентах сухих веществ по сахарозе. На сухую поверхность нижней призмы с помощью пипетки наносилось 2-3 капли исследуемых экстрактов, после чего закрывалась камера и проводились замеры [6]. Результаты перевода значений сухих веществ в количественное содержание сахаров, представлено в таблице 4.
Таким образом, сравнивая результаты проведенных исследований методом Лейна-Эйнона с данными денситометрического и рефрактометрического анализа, можно судить о схожести полученных значений,
которые и не превышают расхождения между собой на 0,5 г на 100 см3 исследуемых экстрактов [2].
Таблица 4 - Количественное содержание Сахаров в исследуемых растворах по содержанию сухих веществ
ральной природы, а также о хорошем их качестве, натуральности, типичности и полноте вкуса [8].
Таблица 6 - Количественное содержание экстрактивных веществ
Испытуемые растворы Сухие вещества, % мас. Концентрация сахаров, г/100 см3
Образец А 28,0 28,4
Образец Б 28,2 28,7
Испытуемые растворы Массовая концентрация экстракта, г/дм3 Массовая концентрация приведенного экстракта, г/дм3
Образец А 126,83 28,64
Образец Б 129,48 29,77
Необходимо также отметить, что влияние балластных веществ оказывают несущественное воздействие на количественные характеристики и их содержание можно оценивать как в пределах погрешности эксперимента. Полученные значения сахаров характеризуют исследуемые экстракты физалиса как обладающие сладким вкусом [7].
На заключительном этапе работы для введения контроля качества исследуемых растворов было изучено содержанию экстрактивных веществ. Метод определения содержания экстрактивных веществ основан на определении относительной плотности растворов и нахождении величины экстракта с помощью соответствующих таблиц [2]. Для этого 200 мл раствора переносили в стеклянный цилиндр, помещали туда термометр, а затем, в вертикальной плоскости опускали денсиметр таким образом, чтобы он свободно погружался под действием собственной массы. Погруженный денсиметр не касался стенок цилиндра и термометра. Через 5 минут после установления постоянной температуры, проводились отсчеты показаний денсиметра по верхнему мениску. Так как температура исследуемых растворов составляла 21°С, то вводилась поправка, равная 0,0002 единицам. Полученные результаты представлены в таблице 5.
Таблица 5 - Определение общего экстракта по
Полученное значение экстракта были переведены в массовую концентрацию приведенного экстракта в соответствии с данными по ГОСТ 32000-2012. Результат представлен в таблице 6.
Таким образом, полученные значения массовой концентрации приведенного экстракта свидетельствуют о высоком содержании в исследуемых образцах нелетучих компонентов органической и мине-
Экстракт и плоды физалиса можно рекомендовать в рацион человека в качестве биологически активной добавки, содержащей ароматические вещества, органические кислоты и другие диетические полезные соединения [9].
Литература
1. Большой энциклопедический словарь / Под редакцией А.М. Прохорова. Издание 2-е, переработанное и дополненное. М.: Большая Российская Энциклопедия, Научное Издательство, 1998. - С. 1456.
2. Валуйко, Г. Г. Стабилизация виноградных вид. / Г. Г. Валуйко, В.И. Зинченко, Н.А. Мехузла. Таврида, Симферополь. 2002. 106 с.
3. ГОСТ Р 50549-93 (ИСО 5377-81) Продукты гидролиза крахмала. Определение восстанавливающей способности и эквивалента глюкозы. Метод постоянного титра Лейна и Эйнона. - Введ. 1994-01-01. - М. : Изд-во стандартов, 1993.
4. Субботин, В.А. Физико-химические показатели вина и виноматериалов. / В.А, Субботин, С.Т. Тюрин, Г.Г. Валуйко. Пищевая промышленность, Москва. 1972.162 с.
5. ГОСТ 32000-2012. Продукция алкогольная и сырье для ее производства. Метод определения массовой концентрации приведенного экстракта. - Введ. 2014-01-07. -М. : Изд-во стандартов, 2014.
6. ГОСТ 13192-73 Вина, виноматериалы и коньяки. Метод определения сахаров (с Изменениями N 1, 2, 3). -Введ. 1975-01-01. - М. : Изд-во стандартов, Дата последнего изменения: 18.07.2016
7. Фертман, Г.И. Технохимический контроль бродильных производств / Г.И. Фертман, М. И. Шойхет. Пищевая промышленность, Москва. 1969. 226 с.
8. Гумеров, Т.Ю. Применение напитков функционального назначения при работе с вредными условиями труда / Т.Ю. Гумеров, О.А. Решетник // Вестник КГТУ. - №21.-2014.-С. 238-241.
9. Гумеров, Т.Ю. Особенности функциональных компонентов пищи при вредных условиях труда / Т.Ю. Гумеров, Р.Р. Мустафин, О.А. Решетник // Вестник КГТУ. -№22.-2014.-С. 246-250.
плотности денсиметра
Испытуемые растворы Плотность Экстракт, г/дм3
Образец А 1,047 126,83
Образец Б 1,048 129,48
© Т. Ю. Гумеров - канд. хим. наук, доц. каф. каф. технологии пищевых производств КНИТУ, [email protected]; К. Ю. Маркова - студентка той же кафедры; Д. И. Валеева - студ. той же кафедры; О. А. Решетник, д-р техн. наук, проф. той же кафедры.
© T. U. Gymerov - Ph.D., Associated Professor of the Department of Technology of Food Productions in KNRTU, [email protected]; Ch. Y. Markovа - student group 613152 the same Department; D. 1 Valeeva - student group 613152 the same Department; O. А. Reshetnik, Full Professor, the same Department.
