Техника безопасности при выполнении лабораторных

Введение

 

Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по на-правлению «Агрохимия и агропочвоведение», которые изучают дисциплину «Биохимия растений». В лабораторный практикум включены лабораторные работы по определению биохимиических показателей, характеризующих химический состав растений и накопление в растительном сырье полезных химических веществ, каталитическую активность ферментов, оказывающих влияние на качество и безопасность растительной продукции.

Цель лабораторного практикума – ознакомление студентов с современ-ными биохимическими методами исследований и оценки качества и безопас-ности растительной продукции, овладение навыками аналитической работы по определению биохимических показателей, которые используются при оценке качества урожая сельскохозяйственных культур и пригодности расти-тельного сырья для хранения и переработки.

Каждая лабораторная работа, представленная в учебном пособии, со-держит общие теоретические сведения об определяемом показателе и прин-цип его определения, ход выполнения работы и схемы расчётов, перечень реактивов и оборудования, методику приготовления рабочих растворов. Лабораторные занятия проводятся с подгруппой до 12-14 человек в условиях строгого выполнения правил техники безопасности. Для более глубокого изучения учебного материала указаны контрольные вопросы, которые сту-денты должны проработать при подготовке лабораторной работы к защите. Важным условием при проведении лабораторных работ является обязатель-ное участие в работе каждого студента, который после выполнения лабора-торной работы оформляет конспект по установленной форме, отвечает на контрольные вопросы и получает отметку преподавателя о выполнении работы.

Техника безопасности при выполнении лабораторных

Работ по биохимии

 

Работа в химической лаборатории требует соблюдения установленных правил, обеспечивающих её безопасное выполнение. Студенты допускаются к выполнению лабораторных работ только после прохождения инструктажа по технике безопасности и правилам проведения химических работ, регис-трации допуска к работе в специальном журнале. Студенты несут личную ответственность за несоблюдение требований по технике безопасности и правил работы в химической лаборатории.

При выполнении лабораторных работ по биохимии рекомендуется особое внимание обратить на выполнение следующих требований:

Приступать к выполнению лабораторной работы разрешается только после тщательного изучения методики её проведения, подбора необходимой посуды, реактивов, оборудования и разрешения преподавателя.

Каждый студент должен работать на специально отведённом для него месте, быть внимательным при пользовании химической посудой, реактива-ми и оборудованием. Запрещается излишнее хождение по лаборатории.

Не использовать для работы грязную посуду. Не пользоваться реакти-вами без этикеток и не оставлять рабочие растворы и образцы без надписей.

Не пробовать химические вещества на вкус, а нюхать пары или газообразные вещества нужно осторожно, направляя их к себе движением руки и не вдыхая полной грудью.

Нельзя набирать пипеткой концентрированные растворы кислот и щелочей, а использовать специальные дозирующие устройства.

Запрещается выливать в раковину крепкие растворы кислот и щелочей, сильно пахнущих веществ, для них имеются специальные сосуды. Все работы с воспламеняющимися и вредными веществами необходимо производить в вытяжном шкафу. При работе с легковоспламеняющимися веществами запрещается использование открытого огня или включённых электроплиток.

Пробирку с жидкостью при нагревании нужно держать наклонно в сторону от себя и не направлять на другого студента. При работе на центрифуге не открывать её крышку до полной остановки вращения ротора. Следить за тем, чтобы химические вещества не попадали на лицо и руки, а после окончания работы вымыть руки.

При работе с газовой горелкой следить за тем, чтобы пламя было не коптящим и не отрывающимся от горелки, а рядом с горелкой не находились легковоспламеняющиеся вещества.

В случае обнаружения неисправностей газо- и водопроводной сети, лабораторного оборудования, растекания ртути из разбитого термометра незамедлительно обратиться к дежурному лаборанту или преподавателю. Ка-тегорически запрещается оставлять действующие приборы без наблюдения.

По окончании работы необходимо выключить газовые горелки или другие нагревательные приборы, убрать посуду и своё рабочее место, закрыть воду, сдать лаборанту полученное оборудование.

При попадании кислоты на лицо или руки промыть обожжённое место большим количеством воды и затем 1% раствором питьевой соды, при попадании щёлочи промыть место ожога водой и затем слабым раствором уксусной кислоты.

При попадании кислоты в глаза тщательно промыть их водой и затем 1% раствором питьевой соды, при попадании в глаза щёлочи промыть их сначала водой и затем слабым раствором борной кислоты, после чего и в том, и в другом случае немедленно обратиться к врачу.

При термических ожогах обожжённую поверхность нужно обмыть этиловым спиртом или концентрированным раствором перманганата калия и затем смазать глицерином, а при сильном ожоге – мазью от ожогов.

Фенольным методом

 

Сахарами называют разновидности углеводов, хорошо растворимые в воде и имеющие сладкий вкус. К сахарам относятся моносахариды, олигосахариды и некоторые производные моносахаридов. Если принять за 100% сладость продовольственного сахара – сахарозы, то по данному показателю другие сахара распределяются следующим образом:

сахароза …….. 100 ксилоза ………. 40

ксилит ………..200 мальтоза ………32

фруктоза ……..173 галактоза ……...32

глюкоза ………..74 рамноза ……….32

сорбит …………48 рафиноза ……...23

глицерин ………48 лактоза ………..16

 

Сахара, имеющие свободные альдегидную или кетонную (фруктоза) группы, способны вступать в окислительно-восстановительные реакции, поэтому их называют редуцирующими сахарами. К редуцирующим сахарам относятся моносахариды, а из олигосахаридов мальтоза, лактоза, целлобиоза, гентиобиоза.

Редуцирующие сахара очень активно взаимодействуют с амнокисло-тами, образуя темноокрашенные продукты – меланоидины. На первом этапе взаимодействия аминокислот и редуцирующих сахаров образуются продукты их разложения: из сахаров – фурфурол или оксиметилфурфурол, а из аминокислот – альдегиды, углекислый газ и аммиак. На следую­щем этапе фурфурол или оксиметилфурфурол, вступая в соединение с аминокислотами, образуют меланоидины. Интенсивность реакции усиливается при повышен-ной температуре, которая создается при термической обработке рacтитeль-ной продукции в процессе сушки овощей, фруктов и продуктов из картофеля, выпечки хлеба, получения макарон и кондитерских изделий. Аналогичные явле­ния наблюдаются при самосогревании зерна.

Промежуточные продукты меланоидинообразования – альдегиды создают специфический запах, характерный для тех или иных пищевых продуктов. Фурфурол имеет запах яблок, оксиметилфурфурол – запах мёда, изовалериановый альдегид, образуемый из аминокислоты лейцина, – запах ржаного хлеба. Конечные продукты реакций взаимодействия аминокислот с редуцирующими сахарами – меланоидины вызывают потемнение раститель-ных продуктов, что ухудшает их товарные свойства. В процессе хлебопече-ния реакции образования меланоидинов влияют на формирование цвета, вкуса и аромата ржаного и пшеничного хлеба.

В связи с возможным образованием меланоидинов, вызывающих потемнение и ухудшение товарных свойств растительной продукции при её сушке и переработке, содержание редуцирующих сахаров в растительном сырье контролируется и разработаны соответствующие методы их определения. Наиболее распространённые методы определения содержания отдельных сахаров в растительной продукции – разновидности бумажной и тонкослойной хроматографии, а общего количества редуцирующих сахаров – метод Бертрана и цианидный метод.

Определение редуцирующих сахаров по Бертрану основано на их взаимодействии при нагревании с медновиннокислым комплексом (реакти-вом Фелинга), в ходе которого происходит окисление сахаров и образование осадка оксида меди (I). При этом масса полученного осадка пропорциональна концентрации сахаров в анализируемом растворе. Цианидный метод основан на титровании раствора редуцирующих сахаров раствором цианида железа (III) при нагревании и в присутствии индикатора. В ходе реакции сахара окисляются, а железо восстанавливается с образованием цианида железа (II). По количеству затраченного на титрование раствора цианида железа (III) рассчитывается содержание редуцирующих сахаров в растительном образце.

В живых организмах сахара являются основными субстратами дыха-тельных реакций, в ходе которых синтезируются важнейшие биоэнергетичес-кие продукты и промежуточные метаболиты, служащие исходным материа-лом для синтеза других жизненно необходимых для организмов химических веществ. В связи с этим они являются важными компонентами пищи человека и кормов для животных, в значительной степени определяющими их питательную ценность.

Сахара содержатся во всех органах растений, а в ряде растительных продуктов накапливаются в значительных количествах как запасные вещества (корнеплодах, овощах, плодах и ягодах). Преобладающими сахарами в этих растительных продуктах являются глюкоза, фруктоза и сахароза. Отдельные разновидности растительных продуктов различаются как по общему содержанию сахаров, так и по соотношению глюкозы, фруктозы и сахарозы.

Содержание сахаров в растительной продукции варьирует в значительных пределах в зависимости от генотипа выращиваемой культуры, природно-климатических условий, режима питания растений. Возможные средние пределы варьирования указанного показателя и соотношения сахаров в растительных продуктах представлены в таблице 1.

Для определения общего содержания сахаров в растительной продукции применяются указанные выше метод Бертрана и цианидный метод после предварительного гидролиза сахарозы с образованием глюкозы

и фруктозы, способных восстанавливать реактив Фелинга или цианид железа (III). При определении сахаров в продуктах кондитерского производства применяет метод, основанный на окислении сахаров дихроматом калия в сильнокислой среде. Причём под воздействием данного окислителя окислению подвергаются не только сахара, но и их спиртовые производные.

Таблица 1

Содержание сахаров в растительной продукции

 

Растительные продукты	Общее содержание сахаров, %	Преобладающие разновидности сахаров
Зерно злаковых культур	2-5	Сахароза, мальтоза, рафиноза
Зерно зернобобовых культур	2-8	Сахароза, рафиноза
Ядра семян масличных растений	2-5	Сахароза
Клубни картофеля	0,5-1	Сахароза, глюкоза, фруктоза
Корнеплоды сахарной свёклы	14-20	Сахароза
Корнеплоды столовой свёклы	6-12	Сахароза
Корнеплоды кормовой свёклы	6-12	Сахароза
Корнеплоды моркови	6-10	Сахароза, глюкоза
Корнеплоды репы	6-8	Глюкоза, фруктоза, сахароза
Корнеплоды редиса, редьки	5-8	Глюкоза, фруктоза, сахароза
Корнеплоды турнепса	6-12	Сахароза
Лук репчатый	5-10	Сахароза
Лук зелёный	1-2	Сахароза, глюкоза, фруктоза
Капуста белокочанная	3-5	Глюкоза, фруктоза
Томаты, перец	2-5	Глюкоза, фруктоза
Огурцы	1-1,5	Глюкоза, фруктоза
Баклажаны	2-4	Глюкоза, фруктоза
Чеснок	4-6	Сахароза, фруктоза, глюкоза
Фасоль овощная, горошек зелёный	4-6	Фруктоза, сахароза
Арбузы	6-10	Фруктоза, глюкоза, сахароза
Дыни	7-10	Сахароза, фруктоза, глюкоза
Тыква	3-6	Глюкоза, фруктоза
Яблоки	6-14	Фруктоза, глюкоза, сахароза
Груши, айва	6-12	Фруктоза, глюкоза, сахароза
Сливы	6-12	Сахароза, глюкоза
Персики	10-15	Сахароза, глюкоза, фруктоза
Абрикосы	8-10	Сахароза, глюкоза, фруктоза
Апельсины, мандарины	6-8	Сахароза, глюкоза, фруктоза
Лимоны	2-3	Сахароза, глюкоза, фруктоза
Виноград	12-23	Глюкоза, фруктоза
Черешня, вишня	8-12	Глюкоза, фруктоза
Земляника	6-12	Глюкоза, фруктоза
Малина	6-8	Глюкоза, фруктоза
Смородина чёрная	5-10	Глюкоза, фруктоза
Смородина красная	4-8	Глюкоза, фруктоза
Крыжовник	5-12	Глюкоза, фруктоза
Хурма	16-20	Глюкоза, фруктоза, сахароза
Инжир	16-23	Фруктоза, глюкоза
Бананы	12-16	Сахароза, глюкоза, фруктоза
Вегетативная масса бобовых трав (в расчёте на сухую массу)	6-9	Глюкоза, фруктоза, сахароза
Вегетативная масса мятлико- вых трав (в расчёте на сухую массу)	4-7	Сахароза, глюкоза, фруктоза
Зелёная масса кукурузы при уборке на силос (в расчёте на сухую массу)	9-12	Сахароза, глюкоза, фруктоза

Разработан также полумикрометод определения сахаров, который вследствие применения фенолового реактива получил название фенольного метода.

Принцип метода. Метод основан на взаимодействии продуктов разложения сахаров в сильнокислой среде с фенолом, в результате которого образуются продукты конденсации, окрашенные в жёлто-оранжевый цвет. Интенсивность окраски в определённых пределах концентраций пропорцио-нальна количеству сахаров в растворе. Под воздействием кислой среды при нагревании сахароза и другие олигосахариды подвергаются гидролизу с образованием моносахаридов, которые затем в результате дегидратации (отщепления молекул воды) превращаются в фурфурол или оксиметил-фурфурол. Образование оксиметилфурфурола из глюкозы можно предста-вить в виде следующей реакции:

О Н

/ \ ।

НОН₂С–С С–С=О

Н⁺ ॥ ॥

¾¾® НС ¾ СН + 3Н₂О

 

 

D-глюкоза 5-оксиметилфурфурол

 

Фурфурол и оксиметилфурфурол далее вступают в реакции конден-сации с фенолом, образуя продукты конденсации, окрашенные в жёлто-оранжевый цвет. Оптическую плотность полученного окрашенного раствора определяют на фотоэлектроколориметре или спектрофотометре.

Для реакции с фенолом используется раствор сахаров, очищенный от аминокислот, которые также могут взаимодействовать с фурфуролом и оксиметилфурфуролом с образованием меланоидинов. Поэтому при выделении сахаров из растительных проб проводится их избирательная экстракция этиловым спиртом, а затем после удаления спирта выпариванием получают водный раствор сахаров, который далее берётся для колориметри-ческого анализа. Расчёт количества сахаров проводится на основе сопоставления оптической плотности анализируемого раствора и набора стандартных растворов с известной концентрацией сахара. Данный метод отличается высокой чувствительностью и позволяет определять количество сахаров в анализируемой пробе до 10 мкг.

Оборудование. Весы технические с точностью взвешивания до 0,01 г; весы аналитические; гомогенизатор или фарфоровая ступка с пестиком диаметром 10-15 см; препаративный набор для измельчения растительного материала; терморегулируемая водяная баня; склянки для спирта, концентрированной серной кислоты и раствора фенола с дозирующими устройствами; эксикатор; конические колбы объёмом 100 мл с обратными холодильниками; мерные колбы с пластмассовыми или стеклянными притёртыми пробками объёмом 50 мл; мерные колбы объёмом 50, 100, 500 мл; воронки стеклянные диаметром 5-8 см; чашки фарфоровые диаметром 10 см; пробирки стеклянные термостойкие объёмом 20 мл; фотоэлектроколори-метр или спектрофотометр с набором кювет; пипетки дозирующие для отбора аликвот 1-10 мл; стаканы стеклянные объёмом 150 мл; палочки стеклянные; фильтры беззольные; склянки для хранения реактивов.

Реактивы. Фенол химически чистый; кислота серная химически чистая с плотностью 1,84 г/см³; сахароза химически чистая; спирт этиловый 96%; вода дистиллированная.

Приготовление растворов. 1% водный раствор фенола: 5 г фенола помещают в стеклянный стакан объёмом 150 мл и растворяют в небольшом количестве дистиллированной воды; полученный раствор количественно переносят через воронку в мерную колбу объёмом 500 мл, доводят объём в колбе до метки, закрывают пробкой и перемешивают. Полученный раствор переливают в тёмную склянку. В целях безопасности приготовление данного реактива выполняется в вытяжном шкафу.

Стандартный раствор сахарозы: навеску химически чистой сахарозы 100 мг ± 0,01 мг, предварительно высушенной в термостате при температуре 60°С с последующим охлаждением в эксикатере,растворяют в 100 мл дистиллированной воды и тщательно перемешивают. В 1мл полученного раствора содержится 1 мг сахарозы.

80% раствор этилового спирта: 416,7 мл 96% этилового спирта разбавляют дистиллированной водой в мерной колбе на 500 мл, доводят объём раствора до метки и перемешивают.

Ход определения. Для экстракции сахаров берётся навеска растительного материала (картофель, корнеплоды, овощи, плоды, ягоды, вегетативная масса растений) 1-2 г, содержащая до 50 мг сахаров, и подвергается измельчению в фарфоровой ступке или гомогенизаторе и затем количественно переносится с использованием 10 мл этилового спирта в коническую колбу объёмом 100 мл с обратным холодильником. Необходимый объём спирта отбирается с помощью дозирующего устройства.

Колба с обратным холодильником помещается на водяную баню и выдерживается на ней в течение 15 минут при температуре 60°С. После охлаждения надосадочную жидкость (спиртовой экстракт сахаров) фильтруют через беззольный фильтр в колбу объёмом 50 мл с пластмассовой или притёртой стеклянной пробкой. К осадку в колбе с обратным холодильником приливают ещё 10 мл этилового спирта и повторяют экстракцию сахаров в течение 15 минут, после охлаждения надосадочную жидкость снова фильтруют в колбу с притёртой пробкой. Затем по указанной методике проводится третья экстракция сахаров, после чего спиртовой экстракт и остатки растительного материала из колбы с обратным холодильником переносят на фильтр; колбу с обратным холодильником и осадок на фильтре промывают 2-3 раза небольшим количеством тёплого 80% раствора этилового спирта. Объём раствора в колбе доводят до метки 80% этиловым спиртом и тщательно перемешивают.

При анализе воздушно-сухого материала навеску уменьшают до 0,25-0,5 г в зависимости от содержания сахаров. Растительный материал растирают в фарфоровой ступке и указанную навеску измельчённого растительного материала помещают в колбу с обратным холодильником, приливают с помощью дозирующего устройства 10 мл этилового спирта, затем в течение 15 минут выдерживают на водяной бане при температуре 60°С, после чего надосадочную жидкость фильтруют в мерную колбу с притёртой пробкой. Последующие две экстракции сахаров проводятся на водяной бане по указанной выше методике и экстракты фильтруют в мерную колбу с притёртой пробкой. Осадок на фильтре промывают тёплым 80% раствором этилового спирта, объём раствора в колбе доводят до метки и содержимое колбы тщательно перемешивают.

Для приготовления водного раствора сахаров дозирующей пипеткой отбирают 5 мл спиртового экстракта и помещают в фарфоровую чашку, которую ставят на водяную баню и оставляют на ней до полного выпаривания спирта. Выпаривание спирта проводится при температуре 60°С. Осадок сахаров в фарфоровой чашке растворяют в 10 мл дистиллированной воды, тщательно перемешивая образующийся раствор стеклянной палочкой. Полученный водный раствор сахаров переносят в мерную колбу на 50 мл. Фарфоровую чашку несколько раз ополаскивают небольшими порциями дистиллированной воды, сливая её в мерную колбу. Объём раствора в мерной колбе доводят дистиллированной водой до метки и содержимое колбы тщательно перемешивают.

Реакция сахаров с фенолом в присутствии концентрированной серной кислоты проводится в вытяжном шкафу с использованием термостойких пробирок на 20 мл. В пробирку сначала приливают дозирующей пипеткой 1 мл водного раствора сахаров, затем добавляют 1 мл 1% раствора фенола, полученную смесь перемешивают. Затем, удерживая пробирку за верхнюю часть, к полученной смеси приливают с помощью дозирующего устройства 5 мл концентрированной серной кислоты. Содержимое пробирки перемеши-вают, оставляют на 10 минут, после чего выдерживают на водяной бане 20 минут при температуре 30°С для формирования устойчивого окрашивания полученного раствора. Окрашенный раствор должен быть прозрачным, а если он мутный, то реакцию сахаров с фенолом нужно повторить до получения прозрачного окрашенного раствора.

Интенсивность окраски полученного раствора оценивают колоримет-рированием на фотоэлектроколориметре или спектрофотометре при длине волны 490 нм и толщине фотометрируемого слоя 1 см. Оптическую плотность каждого раствора определяют не менее двух раз. Разница по оптической плотности между аналитическими повторениями не должна превышать 0,01. Количество сахаров в анализируемой пробе устанавливают по градуировочному графику.

Нулевую отметку шкалы оптической плотности на приборе настра-ивают по контрольному раствору, который получают при взаимодействии с феноловым реактивом в присутствии концентрированной серной кислоты 1 мл дистиллированной воды.

Для построения градуировочного графика по указанной выше методике подвергают окрашиванию набор растворов сахара с известной концентрацией, которые готовят путём разбавления исходного стандартного раствора сахарозы с концентрацией 1мг/мл. В мерные колбы на 50 мл вносят пипеткой соответственно 1, 3, 5, 7, 9, 12, 15 мл исходного стандартного раствора сахарозы и объём раствора в колбах доводят до метки дистиллированной водой. В каждой колбе будет содержаться соответственно 1, 3, 5, 7, 9, 12, 15 мг сахарозы. Полученные водные растворы сахара в мерных колбах тщательно перемешивают. Затем из каждой колбы берётся по 1 мл раствора сахара и вносится в стеклянные термостойкие пробирки, в которых проводится их реакция с феноловым реактивом в присутствии концентрированной серной кислоты. После образования устойчивой окраски по указанной выше методике окрашенные растворы сахара колориметрируют на фотоэлектроколориметре или спектрофотометре. Полученные значения оптической плотности используют для построения градуировочного графика. По вертикальной оси откладывают значения оптической плотности окрашенных растворов сахара с известной концентрацией, а по горизонтальной оси – соответствующие количества сахарозы в мг, внесённые в мерные колбы на 50 мл.

Обработка и оценка результатов. По оптической плотности анализи-руемого раствора с помощью градуировочного графика определяют массу водорастворимых сахаров (мг) в мерной колбе на 50 мл, которые содержались в 5 мл спиртового экстракта сахаров, взятого для выпаривания. Вычисление массовой доли сахаров в растительной пробе, взятой для анализа, с учётом разбавления производится по следующей формуле:

 

Мсах ∙ 50 ∙ 100

С = ¾¾¾¾¾¾¾,

Н ∙ 5

 

где С – массовая доля сахаров в растительной пробе, %;

Мсах – масса сахаров, определённая по градуировочному графику, мг;

50 – общий объём спиртового экстракта сахара, мл;

Н – навеска растительного материала, мг;

5 – объём спиртового экстракта сахара, взятый для выпаривания, мл;

100 – коэффициент пересчёта в проценты.

Рассчитанный показатель сравнивают с литературными сведениями, представленными в таблице 1, и делают соответствующие выводы о точности анализа и соответствии полученного результата теоретическим данным.

Контрольные вопросы

1. Какие углеводы относятся к сахарам и редуцирующим сахарам?

2. Какова биологическая роль сахаров в растительном организме?

3. Как влияют сахара на формирование качества растительной продук-ции?

4. Что такое меланоидины и как они влияют на качество растительной продукции?

5. Каковы особенности различных видов растительной продукции по содержанию и составу сахаров?

6. Какими методами определяют общее содержание сахаров и редуцирующих сахаров в растительных продуктах?

7. Почему при определении сахаров фенольным методом проводится их экстракция из растительных проб этиловым спиртом?

8. Как получают водный раствор сахаров?

9. По какой методике окрашивают раствор сахаров с использованием фенолового реактива?

10. Как проводится колориметрирование окрашенных растворов сахаров?

11. Как строят градуировочный график для количественного определения сахаров?

12. Каковы принципы расчёта массовой доли сахаров в анализируемой пробе растительного материала?

13. Каковы особенности локализации сахаров в растительных продуктах?

14. Как влияют природно-климатические факторы и режимы питания растений на содержание сахаров в растительной продукции?

 

По Ганусу

 

Питательная ценность растительных жиров определяется не только их высокой энергетической ценностью, но и содержанием полиненасыщенных жирных кислот (линолевой, линоленовой), которые не синтезируются в организмах человека и животных и должны поступать в эти организмы с пищей. Поэтому растительные жиры представляют собой важные источники незаменимых жирных кислот для человека и сельскохозяйственных живот-ных. В маслах льна, конопли, мака, подсолнечника, сои, хлопчатника, арахи-са содержание этих кислот достигает 40-80% общего количества жирных кислот.

Технические свойства растительных жиров также зависят от содержа-ния в них остатков жирных кислот с двумя и тремя двойными связями: чем их больше в составе масла, тем оно легче окисляется и быстрее высыхает на воздухе и тем выше качество олифы, лаков и красок, производимых на основе этих жиров.

Для характеристики содержания в жирах ненасыщенных жирных кис-лот используется показатель – йодное число, которое выражается количес-твом граммов йода, способного связываться со 100 граммами жира. Поскольку йод связывается с жирами при разрыве двойных связей в остатках ненасыщенных жирных кислот, этот показатель характеризует степень непредельности ацилглицеринов жира. Чем больше двойных связей в кислотных остатках жира, тем выше его йодное число. Животные жиры, преимущественно включающие остатки насыщенных жирных кислот, имеют низкие йодные числа (30-70). Растительные жиры, содержащие в своём составе главным образом остатки ненасыщенных жирных кислот, отличаются более высокими йодными числами – 80-180. Растительные масла с хорошими техническими свойствами имеют йодные числа в пределах 140-180, пищевые масла – 90-130.

Йодные числа растительных масел, выделяемых из семян масличных культур, характеризуются следующими данными: подсолнечное – 120-140, соевое – 120-130, конопляное – 140-150, льняное – 150-180, касторовое (из семян клещевины) – 80-90, горчичное – 100-110, арахисовое – 90-100, кукурузное – 110-130, рапсовое – 90-110, маковое – 130-140, хлопковое – 100-110.

Йодные числа растительных масел изменяются в процессе созревания семян масличных растений. Масло из незрелых семян отличается повышен-ным содержанием насыщенных кислот, вследствие чего оно имеет низкое йодное число. По мере созревания семян усиливается синтез ненасыщенных жирных кислот, в связи с чем йодное число масла повышается на 20-30 единиц и более. Так, например, в процессе созревания семян подсолнеч-ника количество пальмитиновой и стеариновой кислот уменьшается от 25-30% до 6-10% общего количества жирных кислот в масле, а содержание линолевой кислоты удваивается и составляет в масле зрелых семян 65-80%. Содержание в масле олеиновой кислоты также снижается. В семенах льна в процессе созревания повышается интенсивность синтеза линоленовой кислоты и включение её в состав ацилглицеринов, тогда как количество других кислот в масле уменьшается.

Определение йодного числа основано на взаимодействии жира с активированным йодом. По методу Гануса активирование йода осуществля-ется бромом, который при растворении в уксусной кислоте образует с йодом соединение – бромистый йод. Полученную таким образом смесь называют реактивом Гануса.

Принцип метода. К пробе растительного масла, растворённого в органическом растворителе, приливают реактив Гануса, содержащий бромис-тый йод, который взаимодействует с остатками ненасыщенных жирных кис-лот, входящими в состав ацилглицеринов данного масла. В ходе реакции происходит присоединение йода и брома по месту расщепления двойных связей в остатках жирных кислот:

RCH₂CH=CH(CH₂)nCOOH + IBr ® RCH₂CHBr-CHI(CH₂)nCOOH

Остаток непрореагировавшего бромистого йода обрабатывают раствором йодистого калия, в результате их взаимодействия образуется молекулярный йод:

IBr + KI = KBr + I₂

Затем количество образовавшегося йода определяют титрованием раствором гипосульфита натрия:

2Na₂S₂O₃ + I₂ = 2NaI + Na₂S₄O₆

Полученный результат вычитают из количества йода, содержавшегося в добавленном к пробе растительного масла реактиве Гануса, и таким образом находят количество йода, связанного с жиром. Далее расчётным путём вычисляют йодное число.

Оборудование. Весы технические; весы аналитические; колбы с пробками на 200 мл; мерная колба на 1 л; тёмные склянки на 1 л; дозирующие пипетки; бюретки; дозирующее устройство для реактива Гануса на 25 мл; измерительные цилиндры на 20 мл; капельница для индикатора; дозирующее устройство для хлороформа на 10 мл; стеклянный стакан на 200 мл; воронки химические диаметром 8 см.

Реактивы. Хлороформ химически чистый (не должен окрашиваться при смешивании с раствором йодистого калия); калий йодистый; крахмал водорастворимый; натрий серноватистокислый (гипосульфит); йод кристаллический; бром; ледяная уксусная кислота; дистиллированная вода.

Приготовление растворов. Реактив Гануса: в стеклянный стакан помещают навеску растёртого до порошкового состояния йода 13 г и растворяют при размешивании стеклянной палочкой в 100 мл ледяной уксусной кислоты. Полученный раствор с использованием уксусной кислоты количественно переносятв мернуюколбу на 1 л и к нему приливают 2,6 мл (8,2 г) брома. Содержимое колбы тщательно перемешивают, доводят объём раствора в колбе до метки ледяной уксусной кислотой и снова перемешивают. По требованиям техники безопасности приготовление реактива Гануса проводится в вытяжном шкафу. Приготовленный таким образом реактив переливают в тёмную склянку и хранят под вытяжкой.

20% раствор йодистого калия: 100 г KI растворяют в 400 мл дистиллированной воды, тщательно перемешивают и раствор хранят в тёмной склянке.

0,1 н раствор гипосульфита натрия: 24,81 г Na₂S₂O₃∙5H₂O растворяют в 500 мл свежепрокипячённой и охлаждённой дистиллированной воды в мерной колбе на 1 л, доводят объём раствора в колбе такой же водой до метки, закрывают пробкой и затем содержимое колбы перемешивают. Раствору дают стоять в течение 10 дней в тёмном месте, после чего устанавливают его точный титр. Возможно приготовление указанного раствора из фиксанала.

1% раствор крахмала: 1 г растворимого крахмала смешивают в стакане с 20 мл дистиллированной воды и полученную смесь при перемешивании приливают к 80 мл нагретой до 70°С воды, затем содержимое стакана нагревают до полного просветления раствора. Раствор крахмала охлаждают и хранят в холодильнике в течение недели.

Ход определения. В колбу с пробкой на 200 мл с помощью капельницы отвешивают навеску растительного масла в зависимости от ожидаемого йодного числа (табл. 3). При взятии навески капли масла не должны попадать на стенки колбы. К навеске растительного масла в колбе с помощью дозирующего устройства приливают 10 мл хлороформа, после чего колбу закрывают пробкой, смоченной в 20% растворе КI, и её содержимое вращательными движениями перемешивают до полного растворения растительного масла. При плохом растворении масла смесь нагревают на водяной бане при температуре 30°С.

К раствору масла с помощью дозирующего устройства приливают 25 мл реактива Гануса. Колбу плотно закрывают пробкой, смоченной в 20% растворе йодистого калия, и её содержимое перемешивают. Добавление реактива Гануса и хлороформа проводится в вытяжном шкафу. Затем колбу со смесью ставят в тёмное место для прохождения реакции на время, определённое по таблице 3 при темрературе выше 20°С, а при температуре 15-20°С время реакции увеличивают в 2 раза.

Таблица 3

Рекомендуемые навески растительного масла для определения йодного числа

 

Йодное число	Масса навески, г	Время взаимодействия с реактивом Гануса при температуре 25-30°С, час.
до 30	0,7-1	0,5
30-60	0,5-0,6	0,5
60-100	0,3-0,4	0,5
100-130	0,2-0,3
130-160	0,15-0,2
160-200	0,1-0,15
Масло льна	0,05-0,07

По истечении реакции в колбу с анализируемой смесью приливают 10 мл 20% раствора йодистого калия и 50 мл дистиллированной воды, тщательно смывая водой с пробки выделившийся йод. Содержимое колбы тщательно перемешивают и образовавшийся молекулярный йод оттитровывают 0,1 н раствором гипосульфита натрия до появления слабо-жёлтого цвета титруемой смеси, а затем добавляют 0,5 мл 1% раствора крахмала и продолжают медленно титровать при постоянном перемешивании окрашенную крахмалом в голубой цвет анализируемую смесь до её полного обесцвечивания.

Параллельно с анализом опытной пробы по такой же методике проводится определение йода в реактиве Гануса. В колбу с пробкой приливают 10 мл хлороформа и добавляют 25 мл реактива Гануса. Колбу закрывают пробкой и ставят в тёмное место вместе с анализируемой пробой. По истечении указанного выше времени, необходимого для прохождения реакции реактива Гануса с растительным маслом, в контрольную колбу (в которой нет масла) приливают 50 мл воды и 10 мл 20% раствора йодистого калия, полученную смесь перемешивают и титруют 0,1 н раствором гипосульфита натрия до появления жёлтого окрашивания, а затем приливают в анализируемую смесь 0,5 мл 1% раствора крахмала и заканчивают титрование раствором гипосульфита натрия до исчезновения голубой окраски, которая образуется при взаимодействии крахмала с йодом. Из объёма раствора гипосульфита натрия, затраченного на титрование кон-трольной пробы, вычитают объём раствора гипосульфита натрия, затрачен-ный на титрование анализируемой пробы, и полученный результат исполь-зуют для расчёта йодного числа.

Обработка и оценка результатов. Йодное число вычисляют по формуле:

(V₁ - V₂) ∙ К ∙ 0,01269 ∙ 100

ЙЧ = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾,

Н

 

 

где ЙЧ – йодное число в г йода в расчёте на 100 г масла;

V₁ – объём 0,1 н раствора гипосульфита натрия, затраченный на титрование контроля, мл;

V₂ – объём 0,1 н раствора гипосульфита натрия, затраченный на титрование оставшегося не связанным с растительным маслом йода, мл;

К – поправка