ЛЕКЦИЯ № V

 2000г.

Содержание влаги рассчитывается по формуле:

,

где W - массовая доля влаги, %;

a - навеска до высушивания, г;

b - навеска после высушивания, г.

В практической работе ТПЛ часто применяется метод высушивания при повышенной температуре. При этом если учесть, что органические вещества частично разлагаются уже при температуре 100°С, при более высоких температурах процесс разложения более заметен, а точность исследования меньше.

Чтобы получить достоверные результаты при применении ускоренной методики высушивания при высоких температурах, уменьшается время высушивания, которое при температуре 130°С не превышает 30-90 минут, в зависимости от структуры, химического состава, консистенции продукта (содержания влаги в исследуемых продуктах).

Для достижения более точных результатов необходимо более строго подобрать режим высушивания и соблюдать время и температуру.

Рекомендуемые материалы

В ТПЛ часто используется экспресс-метод определения влаги и сухих веществ высушиванием в приборе Чижовой. В приборе используется инфракрасное излучение, которое позволяет в очень короткое время удалить связанную влагу из продуктов. Прибор имеет пластины, в которые вмонтированы инфракрасные излучатели, а в ручках датчики температуры. Между пластинами помещается навеска в специальном пакете, которая подвергается высушиванию при заданной температуре. После навеску охлаждают, взвешивают и вновь высушивают 1-2 минуты: при температуре 152-155°С в течение 5-10 минут. Навески полуфабрикатов и других кулинарных изделий при содержании влаги не более 60-65% высушивают в течение 7 минут; блюда из мяса и рыбы - 7 минут; первые блюда - 10 минут; полуфабрикаты из теста - 5 мин.

При взвешивании расхождение по массе между опытами не должно превышать ±0,3%.

V.3.1.2. Рефрактометрический метод

Определение сухих веществ можно проводить рефрактометрическим методом, сущность которого заключается в том, что в зависимости от концентрации растворенных веществ показатели преломления раствора изменяются. Этот метод достаточно точен, применяется при определении сухих веществ в жидких растворах (кисели, компоты, кофе).

V.3.1.3. Метод ядерно-магнитного резонанса

Быстрое определение влажности можно провести методом ядерно-магнитного резонанса (ЯМР). Сущность заключается в исследовании магнитных свойств ядер Н⁺ и ОН^-. Метод пригоден для исследования всех протоносодержащих веществ. В основе лежит поглощение энергии радиочастот магнитного поля протонами воды, содержащейся в исследуемом продукте. По величине поглощения с высокой достоверностью можно судить о влагосодержании. Измерение идет в автоматическом режиме. В минуту можно производить до 300 определений. Точность метода составляет ± 0,2% при определении влажности в сухом обезжиренном молоке.

V.3.2. Методы определения азота (и белка)

Азот входит в состав белков продуктов и отличается от всех других органических соединений. В продуктах основное количество азота сосредоточено в белковых молекулах, поэтому весь обнаруженный азот в продуктах питания относят на счет белка, который называют сырым протеином. При пересчете азота на белок учитывают, что в составе основных белковосодержащих продуктов белка мяса, рыбы - азота 16%. Из этого принимают во внимание, что в остальных группах п/п содержится 16% белка, отсюда получают коэффициент пересчета азота на белок.

100/16 = 6,25 - коэффициент пересчета азота на белок.

Чем ниже содержание белка в продукте питания, тем ниже коэффициент пересчета. Самый высокий - (6,38 - 6,4).

V.3.2.1. Метод Къельдаля

Стандартный метод определения азота - метод Къельдаля.

Использующиеся приборы: колба отгонная, холодильник и приемная колба.

Сущность метода заключается в том, что обезвоженную и обезжиренную навеску минерализуют в крепкой серной кислоте. Для минерализации используют специальные колбы Къельдаля и приливают крепкую серную кислоту к продукту в соотношении 1/1000 - продукт/кислота. При нагревании в присутствии пергидроля (крепкая перекись водорода) либо CuSO₄ и других катализаторов, происходит процесс минерализации. Он заканчивается, когда содержимое колбы становится бесцветным (t = 24-30 часов в зависимости от содержания азота в исследуемом веществе), затем проводится отгонка азота.

При нагревании серная кислота разлагается с выделением сероводорода, воды и атомарного кислорода.

1) H₂SO₄ ® SO₂ + H₂O + O

Азотсодержащие вещества RNH₂ вступают в реакцию с H₂SO₄, которая разложилась.

2) RNH₂ + HOH ® ROH + NH₃

Помещаем содержимое колбы Къельдаля в специальную отгонную колбу, приливаем большое количество воды, подсоединяем к холодильнику, колбу нагреваем, выделяющийся NH₃ взаимодействует с крепкой серной кислотой, образуется сульфат аммония.

3) 2NH₃ + H₂SO_{4 конц.} « (NH₄)₂SO₄

В процессе нагревания сульфат аммония разлагают крепкой щелочью. В результате получают сернокислый натрий, воду и аммиак.

4) (NH₄)₂SO₄ + 2NaOH ® Na₂SO₄ + 2H₂O + 2NH₃­

Аммиак летуч, поэтому при перегонке может улетучиться, и его улавливают титрованным раствором серной кислоты.

5) 2NH₃ + H₂SO₄ (1H) « (NH₄)₂SO₄

Избыток кислоты оттитровывают. Должна быть обеспечена герметичность колбы, и конец стеклянной трубки должен быть помещен в кислоту, чтобы не было потерь NH₃. После титрования расчетным путем проводят определение содержания азота. По содержанию азота, с учетом коэффициента пересчета, определяют содержание белка. Метод Къельдаля является точным, погрешность составляет не более 3-5%. Может применяться при исследовании практически всех видов кулинарных изделий. Недостатки: используются крепкие химические растворы; продолжительное время проведения.

Существует несколько ускоренных методов минерализации и отгонки. Эти методы требуют высоких температур (400-500°С) и в ТПЛ практически не применяются.

V.3.3. Методы определения жира

Массовая доля жира в продуктах определяется несколькими методами:

· экстракционно-весовой;

· валюмометрическим;

· рефрактометрическим;

· методом ЯМР и другие.

V.3.3.1. Экстракционно-весовой метод

Экстракционно-весовой метод основан на том, что из обезвоженной навески с помощью растворителя вымывается жир (экстрагируется). В качестве растворителя используют различные химические вещества:

· эфиры (петролейный, диэтиловый, серный);

· хлороформ;

· дихлорэтан;

· бензол и т.д.

Следует учитывать, что при экстрагировании жиров растворами выделяются не только глицериды, а также свободные жирные кислоты, стерины, альдегиды, кетоны, эфирные масла, т.е. получаемая вытяжка жиров представляет собой смесь, которая называется «сырой жир».

Для установления пищевой ценности кулинарных изделий или определения полноты вложенного сырья определяется содержание сырого жира.

Стандартным методом определения содержания жира является метод прямой экстракции в приборе Сокслета - метод Сокслета.

V.3.3.2. Метод Сокслета

Экстракция жира происходит растворителем в специальном приборе, состоящем из холодильника, экстрактора и приемной колбы. Все эти детали соединяются между собой герметично с помощью шкивов.

При применении этого метода в экстрактор помещают патрон (специальный пакет с навеской обезвоженного и тщательно измельченного продукта). Экстрактор соединяют с приемной колбой, в которой находится растворитель. Из холодильника (водяного) циркулирует вода. Колба подогревается (обязательно должна учитываться характеристика растворителя - температура кипения). Пары растворителя, поднимаясь через экстрактор в холодильник, конденсируются, возвращаются в экстрактор и, вымывая жиры, возвращаются в приемную колбу. Этот процесс идет до тех пор, пока на фильтре не останется следов жира. В этом случае отгоняют из колбы растворитель, а колбу взвешивают вместе с жиром. По количеству выделившегося жира судят о его содержании в продукте.

Метод является очень точным, погрешность составляет не более 0,1%. Но метод очень длительный и одновременно исследуется только один продукт, поэтому в настоящее время применяется методика Сокслета в модификации Рушковского.

Сущность модификации заключается в том, что в экстрактор помещают несколько пакетов с навеской и затем производится экстракция. После завершения отсоединяют приемную колбу от экстрактора, вынимают пакетики, подсушивают при температуре кипения растворителя и взвешивают. По разнице в массе навески до экстракции и после определяют массовую долю сырого жира. Метод точен при подборе навесок с одинаковым количеством жира - 1%. Погрешность в определении составляет 2% (при содержании жира до 10%).

Можно исследовать несколько навесок. Недостаток: нельзя исследовать состав жира. Широко применяется в технологических лабораториях при определении кулинарной продукции.

V.3.3.3. Волюмометрический метод (Гербера)

Т.е. содержание определяется визуально.

Сущность метода заключается в том, что органические вещества продукта, кроме жиров, растворяются в крепкой серной кислоте. В результате чего адсорбция жиров другими частицами продукта резко уменьшается, а жировые шарики соединяются в единую фазу. Этому способствует добавленный изоамиловый спирт, нагревание, центрифугирование. Метод был разработан Гербером для молочных продуктов, а в 1950 г. Министерство торговли СССР разрешило применять метод для исследования кулинарной продукции общественного питания. Этот метод определяет добавленный жир.

Исследование выполняется в специальных приборах - жиромерах (бутирометрах). Выделяющийся жир собирается в градуированной части прибора и позволяет визуально установить количество жира: в сливочном бутирометре - до 40 делений, в молочном - 6-10 делений.

Изоамиловый спирт, добавленный в бутирометр, способствует уменьшению поверхностного натяжения раствора. Он образует изоамиловосерный эфир, который поднимается вверх, а жир собирается в градуированной части.

Метод не дает точных результатов, т.к. за короткое время его проведения выделяется только добавленный жир и небольшая часть связанного.

Чтобы более достоверно установить массовую долю жира, вводят коэффициент открываемости жира.

90, 65, 70%.

Вводя эти коэффициенты, можно с погрешностью до 10% определить массовую долю жира в кулинарном изделии.

V.3.3.4. Рефрактометрический метод

Сущность метода заключается в том, что коэффициент преломления чистого растворителя выше, чем в смеси растворителя с жиром. Чем выше содержание жира в смеси, тем больше разница между коэффициентами преломления. Этот метод в ТПЛ не применяется, т.к. жир в кулинарных изделиях представляет собой смесь различных жиров, и определить коэффициент преломления для смеси сложно.

V.3.3.5. Метод ядерно-магнитного резонанса

Суть: Жир - носитель протонов. Классическим методом исследования является методика Блайя и Райера, сущность которой заключается экстракции жира особо чистым растворителем. Использование однофазной смеси из растворителей: хлороформ, метанол, вода в соотношении 1:2 по отношению к продукту. Этот метод применяется при исследовании липидов и позволяет экстрагировать липиды из смеси жиров, т.е. из кулинарных изделий. Метод сложен и, как правило, применяется только в научных исследованиях. Для решения задач ТПЛ эта методика не является необходимой.

ЛЕКЦИЯ № VI

 2000г.

VI.3.4. Методы определения массовой доли сахаров

Сущность методов заключается в способности редуцирующих сахаров восстанавливать соли меди и других поливалентных металлов в определенных условиях. Сахара при этом окисляются.

С₁₂Н₂₂О₁₁ + Н₂О ® 2С₆Н₁₂О₆

Прежде чем проводить определение содержания сахаров, необходимо провести инверсию сахарозы, а в случае, если по массовой доли сахаров определяется содержание крахмала или хлеба в кулинарных изделиях, проводится гидролиз крахмала. Процесс окисления сахаров является сложным, сопровождается большим количеством химических реакций и образованием продуктов окисления. На процесс окисления оказывают большое влияние условия проведения эксперимента. Поэтому при проведении исследований следует четко соблюдать условия проведения опыта.

V.3.4.1. Перманганатный метод Бертрана

Стандартным методом определения содержания сахаров является перманганатный метод Бертрана (ГОСТ 5672-68). Сущность этого метода заключается в способности редуцирующих сахаров при кипячении восстанавливать CuSO₄ в нерастворимую закись меди, осадок которой затем растворяется в растворе сернокислого окисного железа или в растворе железо аммонийных квасцов.

1) CuSO₄ + 2NaOH = Cu(OH)₂¯ + Na₂SO₄

При проведении опыта используются растворы Фелинга:

Фелинг 1: раствор CuSO₄;

Фелинг 2: щелочной раствор (NaOH) сегнетовой соли;

Фелинг 3: раствор сернокислого окисного железа или железо аммонийных квасцов.

2)

При сливании Ф1 и Ф2 образуется Комплекс, который разлагается с образованием CuO. Вступая в реакцию с сахарами CuO, окисляется до закиси меди.

3)

4)

Количество меди, восстановленной сахарами, эквивалентно количеству восстановленного железа.

5) 10FeSO₄ + 2KmnO₄ + 8H₂SO₄ = 5Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 8H₂O

Количество восстановленного железа определяется титрованием перманганатом калия. Количество перманганата, пошедшего на титрование железа сернокислого, умножают на титр T_KmnO4/Cu = 6,355.

Цианидный метод. Сущность этого метода заключается в востановлении редуцирующими сахарами железосинеродистого калия в железистосинеродистый калий.

C₆H₁₂O₆ + 6K₃[Fe(CN)₆] + 6KOH ®(100°C) 6K₄[Fe(CN)₆] + (CHOH)₄(COOH)₂ (сахарная кислота) + 4H₂O

Метод используется при определении наполнителя котлетной массы, для исследования киселей.

V.3.4.2. Метод Вильштеттера и Шудля (йодометрический)

Сущность йодометрического метода Вильштеттера и Шудля состоит в окислении сахаров йодноватистокислым натрием в щелочной среде и восстановлении не прореагировавшего избытка йода теосульфатом натрия.

1) I₂ + NaOH ® NaIO (йодноватистокислый натрий) + NaI + H₂O

Йодноватистокислый натрий, вступая в реакцию с редуцирующими сахарами в щелочной среде, образует натриевую соль глюконовой кислоты.

2) NaIO (избыток) + RC=O(-H) + NaOH = RC=O(-ONa) + NaI + H₂O (реакция проводится в темноте)

3) NaIO + NaI + HCl = I₂ + NaCl + H₂O

Свободный йод оттитровывается теосульфатом натрия (Na₂S₂O₃).

4) I₂ + 2Na₂S₂O₃ = 2NaI + Na₂S₄O₆ (гипосульфат натрия)

По количеству теосульфата натрия, пошедшего на титрование, определяют содержание сахаров. Метод используется для определения количества сахара в кулинарных изделиях из творога. Особенность: йод обладает способностью быстро возгоняться (разрушаться), поэтому при проведении опытов необходимо строго соблюдать условия.

V.3.4.3. Рефрактометрический метод

Метод основан на зависимости показателя коэффициента преломления раствора от количества содержащегося в нем вещества (концентрации сахарозы). Рефрактометрическим методом контролируют содержание сахаров в кулинарных изделиях с небольшим содержанием других водорастворимых веществ, т.к. содержание в водной вытяжке других растворимых веществ, кроме сахара, искажает коэффициент преломления. По коэффициенту преломления определяют содержание сахара. Метод используют для кофе с молоком, некоторых мучных кондитерских изделий, иногда для кремов.

V.3.4.4. Колориметрический (пикратный) метод

Метод основан на способности органических веществ, содержащихся в продукте, образовывать с химическими реактивами окрашенные растворы.

Методика:

1. Инверсия сахарозы в присутствии пикриновой кислоты.

2. Восстановление пикриновой кислоты сахарами в щелочной среде при нагревании. При этом образуется раствор, имеющий желто-красный цвет.

3. Колориметрирование полученного раствора против стандартного. В качестве стандартного раствора используется вода. Колориметрирование проводится в кювете с длинной оптического пути 10 мм. Интенсивность окраски раствора, а , следовательно, оптическая плотность раствора прямо пропорциональны содержанию сахара в растворе.

VI.3.5. Методы контроля правильности проведения технологического процесса

Одной из важнейших задач предприятий общественного питания является не только обеспечение выпуска качественной и безопасной продукции, но ее сохранность в течение срока хранения и реализации.

VI.3.5.1. Определение концентрации водородных ионов

Если продукт начинает портится, то первым изменением будет изменение pH.

Концентрация Н⁺ измеряется различными методами. Наиболее распространенным является электрометрический (потенциометрический). Метод отличается быстротой, высокой точностью и возможностью проведения исследований в окрашенных растворах. Сущность метода заключается в возникновении разности потенциалов между электродом и раствором, который зависит от природы металла электрода и концентрации Н⁺ в растворе.

VI.3.5.2. Определение общей (титруемой) кислотности

Общая кислотность характеризует суммарное содержание кислот в кулинарной продукции и является показателем свежести или доброкачественности. Сущность метода заключается в нейтрализации кислот, содержащихся в продукте, раствором щелочи в присутствии индикатора фенолфталеина. Погрешность метода составляет 5-7%.

Кислотность измеряется в градусах кислотности: градусах Тернера (°Т) или градусах Неймана (°Н).

Градус Тернера - количество мл децинормальной (0,1 моль/см³) щелочи, пошедшей на нейтрализацию кислоты в 100 г продукта.

Ещё посмотрите лекцию "10 Рынок транспортных услуг" по этой теме.

В мучных изделиях кислотность определяется градусами Неймана.

Градус Неймана - количество мл щелочи (1 моль/см³), пошедшей на нейтрализацию кислоты в 100 г продукта.

Кислотность иногда определяют в процентах какой-либо кислоты, а именно: уксусной, молочной.

Для пересчета полученных градусов на кислоту, нужно их умножить на 0,06 - для уксусной; 0,09 - для яблочной; 0,04 - для лимонной кислот.

VI.3.5.3. Метод Мора (содержание поваренной соли)

Сущность метода заключается в реакции обмена между поваренной солью и азотнокислым серебром. После того, как все ионы Cl^- будут связаны ионами серебра начнется взаимодействие между ионами серебра и хромата калия (K₂CrO₄), в результате которого образуется осадок кирпично-красного цвета (хромовокислое серебро). Хромат серебра легко растворяется в кислотах, поэтому метод Мора применим для растворов, имеющих нейтральную или слабокислую среду (в последнем случае осадка не образуется). Слабокислые растворы перед опытом необходимо нейтрализовывать.

VI.3.5.4. Метод определения природы наполнителя в котлетной массе

В котлетной массе в качестве наполнителя в соответствии с НТД может быть использован только пшеничный хлеб не ниже 1 сорта. Очень важно до исследования кулинарной продукции уточнить природу наполнителя - провести качественную реакцию с раствором Люголя (раствор йода в йодистом калии). В присутствии крахмала пшеничного хлеба цвет раствора синий, иногда переходит в темно-зеленый. Если наполнитель - картофель, то цвет будет лиловым, малиновым, свекольным. Если наполнитель пшено, то цвет будет синеватый, грязносиний.