LABORATOŘ ANALÝZY POTRAVIN A PŘÍRODNÍCH PRODUKTŮ Stanovení monosacharidů a oligosacharidů (metoda titrace po inverzi) Garant úlohy: Ing. Lucie Drábová, Ph.D.
OBSAH Základní požadované znalosti pro vstupní test... 3 Další doporučené otázky... 3 Náplň úlohy... 4 Časový snímek cvičení... 5 Stanovení celkové obsahu cukrů podle Schoorla... 6 1. Použitelnost metody... 6 2. Princip metody... 6 3. Používané přístroje, zařízení, materiály a speciální sklo... 6 4. Chemikálie a roztoky... 6 5. Pracovní postup... 7 Příloha... 9
Základní požadované znalosti pro vstupní test 1. Chemie sacharidů (v rozsahu přednášek z Chemie potravin): struktura a vlastnosti sacharidů (zejména monosacharidů a disacharidů), výskyt a obsah sacharidů v potravinářských komoditách významné reakce sacharidů 2. Metody stanovení: metody stanovení sacharidů princip titračního stanovení redukujících sacharidů základní pojmy a pravidla provádění titračního stanovení principy jodometrie a redoxních titračních metod příslušné výpočty Další doporučené otázky o Co jsou to sacharidy a jak se klasifikují? Uveďte příklady jednotlivých typů sacharidů. o Co jsou to redukující cukry? o Jaké konkrétní sacharidy se vyskytují v následujících komoditách a jaký je jejich přibližný obsah: chléb med mléko maso ovoce mouka brambory o Co je to inverze cukrů a za jakých podmínek probíhá? o Jaký je princip titračního stanovení redukujících cukrů? o Význam použití indikátorů při titračním stanovení a jejich příklady. o Co je to titr a jak se stanoví? o K čemu se používají Carrezova čiřidla a jaké je jejich složení? o Co je to slepý pokus?
Náplň úlohy Stanovení obsahu redukujících cukrů v různých druzích pekařských výrobků - podle ČSN 56 0116-7, 1995 (adaptováno pro potřeby výuky) upřesnění k provedení úlohy: celá pracovní skupina analyzuje stejný vzorek (3 paralelní stanovení) stanovení slepého pokusu (2 paralelní stanovení) stanovení přesné koncentrace thiosíranu sodného (2-3 paralelní stanovení)
Časový snímek cvičení 30 min Prezence + kontrola požadovaných znalostí 30 min Výklad postupu + rozdělení práce 60 min 30 min Příprava cukerného výluhu vzorků Provedení inverze sacharidů ve výluhu Stanovení slepého pokusu Redukce měďnatých iontů Stanovení přesné koncentrace odměrného roztoku thiosíranu sodného 30 min Redukce měďnatých iontů 30 min Jodometrická titrace Jodometrická titrace Jodometrická titrace 30 min Vyjádření výsledků + požadavky na zpracování protokolů + úklid
Stanovení celkové obsahu cukrů podle Schoorla (podle ČSN 56 0116-7; adaptováno pro potřeby výuky) 1. Použitelnost metody Metoda je vhodná pro stanovení celkového obsahu cukrů ve všech druzích pekařských výrobků, v náplních a žmolence. 2. Princip metody Ze zkušebního vzorku se vodou vylouží cukry, vyčeřený vodný výluh se zfiltruje, sacharosa se rozloží inverzí na jednoduché redukující cukry, které vyredukují z alkalického měďnatého roztoku za varu oxid měďný. Přebytečné množství měďnatých iontů se stanoví jodometricky, titrací thiosíranem sodným. 3. Používané přístroje, zařízení, materiály a speciální sklo - běžné laboratorní sklo - analytické váhy - varné kamínky - automatická / digitální byreta 4. Chemikálie a roztoky Používají se chemikálie čistoty p.a. - síran zinečnatý, krystalický (ZnSO4 7H2O) pro Carrezovo čiřidlo I - hexakyanoželeznatan draselný, krystalický (K4[Fe(CN)6 3H2O] pro Carrezovo čiřidlo II - kyselina chlorovodíková (HCl), 20% roztok - hydroxid sodný (NaOH), 30% roztok - methyloranž, ethanolový roztok/ fenolftalein - síran měďnatý, krystalický (CuSO4 5H2O) pro Fehlingův roztok I - vinan sodnodraselný, krystalický (KNaC4O6H4 4H2O) pro Fehlingův roztok II - škrobový roztok - kyselina sírová (H2SO4), 25% roztok - jodid draselný, krystalický (KI) - thiosíran sodný (Na2S2O3), odměrný roztok c(na2s2o3) = 0,1 mol/l o známé skutečné koncentraci - dichroman draselný (K2Cr2O7) TOXICKÁ LÁTKA pracovat pouze pod dozorem asistenta!!!
5. Pracovní postup Příprava cukerného výluhu Z laboratorního nebo analytického vzorku se naváží 2,5 g zkušebního vzorku s přesností na 0,005 g a převede do 200 ml odměrné baňky. Přidá se asi 100 ml vody o teplotě přibližně 30 C, u vzorku s obsahem tuku nad 15 % o teplotě 45-50 C a vzorek se ve vodě dobře rozmíchá kroužením baňky. Rozptýlená suspenze se nechá 15 minut odstát za občasného promíchání kroužením baňkou. Po 15 minutách se části vzorku spláchnou vodou a za stálého kroužení baňkou se přidá pipetou 5 ml roztoku síranu zinečnatého (Carrezovo čiřidlo I) a po důkladném promíchání 5 ml hexakyanoželeznatanu draselného (Carrezovo čiřidlo II), přičemž se baňkou opět krouží. Obsah baňky se vytemperuje na 20 C a doplní vodou po značku. Po promíchání několikerým převrácením baňky se její obsah zfiltruje suchým skládaným filtrem (filtr se žlutým pruhem) do suché baňky. První podíl filtrátu (asi 10 ml) se odstraní a kapalina na filtru se stále doplňuje. Inverze sacharidů Z filtrátu se odebere pipetou 50 ml do 100 ml odměrné baňky, přidá se 5 ml 20% kyseliny chlorovodíkové (kyselinu chlorovodíkovou odebereme odměrným válcem) a invertuje se ve vodní lázni vyhřáté tak, aby teplota roztoku v baňce, která se sleduje vloženým teploměrem, vystoupila asi za 3 minuty na 67 C. Po vyhřátí na tuto teplotu se invertuje přesně 5 minut při teplotě 67 až 70 C. Potom se obsah baňky rychle ochladí pod tekoucí vodou a po přidání jedné kapky indikátoru methyloranže (nebo fenolftaleinu) se neutralizuje 35% roztokem hydroxidu sodného do slabě žlutého zbarvení (nebo slabě růžového). Obsah baňky se vytemperuje na 20 C, doplní vodou po rysku a převrácením baňky se promíchá. Redukce měďnatých iontů Do 500 ml Erlenmayerovy baňky se napipetuje 10 ml Fehlingova roztoku I a 10 ml Fehlingova roztoku II. Bezprostředně po smísení obou roztoků se pipetou přidá 20 ml vzorku a 10 ml vody, aby objem kapaliny v baňce byl 50 ml. Do baňky se přidá několik varných kamínků a baňka se postaví na elektrickou plotýnku a přikryje se malou nálevkou vloženou do hrdla a zahřívá se tak, aby obsah baňky začal nejdéle za 3 minuty vřít. Po dosažení varu se nechá přesně 2 minuty vřít. Pak se baňka za stálého míchání rychle ochladí pod tekoucí vodou. Nespotřebovaná dvojmocná měď se stanoví titrací. Poznámka: obsahuje-li vzorek množství cukrů větší než 20 %, je vhodné k redukci Cu 2+ iontů pipetovat pouze 10 ml vzorku a 20 ml vody. Po redukce musí být roztok nad červenou sraženinou oxidu měďného namodralý, což je důkazem přítomnosti měďnatých iontů. Titrace K ochlazenému roztoku v baňce se přidají 3 g krystalického jodidu draselného, a po jeho rozpuštění se přidá 10 ml 25% kyseliny sírové. Uvolněný jod se ihned za neustálého kroužení baňkou titruje roztokem thiosíranu sodného (Na2S2O3) = 0,1 mol/l. Ke konci titrace se přidají 3 ml škrobového roztoku a titruje se do přechodu barvy z modré do smetanově bílé, která je po dobu asi 3 minut stálá.
Slepý pokus Slepý pokus se provede stejným postupem jako předchozí dva body s tím, že se k Fehlingovým roztokům přidá 30 ml vody. Stanovení přesné koncentrace odměrného roztoku thiosíranu sodného Do 500 ml Erlenmeyerovy baňky se naváží asi 2 g krystalického jodidu draselného, rozpustí se v několika kapkách vody, přidá se 5 ml zředěné kyseliny chlorovodíkové (1:5), 25 ml vody a do tohoto roztoku se převede z lodičky známé množství dichromanu draselného. Baňka se ihned uzavře, obsah se promíchá a nechá stát 5 minut v temnu. Poté se zátka vyjme, opláchne destilovanou vodou a roztok se zředí 100-200 ml destilované vody. Vyloučený jod se titruje roztokem thiosíranu sodného do slabě žlutého zabarvení, poté se přidá několik kapek škrobového mazu a modrý roztok se dotitruje do odbarvení (slabě zeleného zbarvení). Počet stanovení Provedou se dvě stanovení se zkušebními vzorky, odebranými z téhož analytického nebo laboratorního vzorku. Poznámka: Pro vyjádření výsledků v sušině použijeme údaj uvedený výrobcem na obalu výrobku. Vyjádření výsledků Od spotřeby odměrného roztoku thiosíranu sodného c(na2s2o3) = 0,1 mol/l při slepém pokusu, který činí obvykle 27-28 ml, se odečte spotřeba odměrného roztoku thiosíranu sodného při titraci vzorku. Zjištěnému rozdílu v mililitrech odpovídá příslušné množství sacharosy, které se odečte z tabulky (viz příloha ČSN 56 0116-7), které je obsaženo v 20 ml vzorku pipetovaného na redukci a následnou titraci (viz kapitola Redukce měďnatých iontů ), dále je nutno provést přepočet na 100 g matrice (tj. vzít v úvahu ředění v průběhu práce).
Příloha ČSN 56 0116-7, 1995: Stanovení obsahu cukrů podle Schoorla. ČSN 56 0146, 1986, str. 5 10, Metody zkoušení cukrovinkářských výrobků a trvanlivého pečiva: Stanovení obsahu sacharidů. Texty technických norem nemohou být volně šířeny, a proto není tato příloha součástí návodů v elektronické podobě. Studenti mohou do této normy nahlédnou při vlastní výuce nebo využít přístup k plným textům českých technických norem z ústřední knihovny VŠCHT.