Фотометричне визначення вуглеводів в горілках

Фотоєлектроколориметричний метод визначення цукрі за допомогою антронового реагента [10]

В основі метода покладено розщеплення складних вуглеводнів до моносахаридів в сильнокислому середовищі з наступною їх гідратацією та утворенням осиметилфурфурола, який утворює при реакції з антроном комплекс синьо-зеленого кольору. Інтенсивність отриманого забарвлення пропорційна вмісту цукру в реакційній суміші.

Діапазон вимірювання масової концентрації цукру від 0,002 до 0,01 г/100 см3. Межа відносної похибки виміру d = ± 5,3% від вимірюваної величини при довірчій ймовірності Р = 0,95.

Масову концентрацію цукру с, г/100 см3 розраховують за формулою

де  - коефіцієнт пропорційності, який встановлено експериментально для використаного фотоелектроколориметра;

 – оптична густина;­

 ­­­– коефіцієнт розведення;

1000 – перерахунок мг в г.

Розрахунки проводять з точністю до другого десятинного знаку.

Фотоелектроколориметричний метод визначення цукрів за допомогою пікринової кислоти [11] Метод засновано на колориметричній реакції моносахаридів з пікриновою кислотою з утворенням амінопікринової кислоти, отриманої при відновленні цукром однієї групи NO2 до NH2. Інтенсивність утвореного забарвлення реакційної суміші пропорціональна кількості цукру, який визначаємо. Межа визначення масової концентрації цукру від 0,001 до 0,008 г в 100 см3.

Масову концентрацію моносахаридів в лікеро-горілчаних виробах визначають після інверсії сахарози, яка міститься в них.

Масову концентрацію цукру , г/100 см3 розраховують за формулою:

де  – оптична густина;

 – коефіцієнт пропорційності, який визначено експериментально для фотоелектроколориметру, який використовується;

 – коефіцієнт розведення;

0,95 – коефіцієнт переводу інвертного цукру в сахарозу;

1000 – перерахунок мг в г.

1.4.3  Хроматографічні та електрофоретичні методи аналізу [12, 13]

В наш час розроблена досить велика кількість методик з аналізу вуглеводів за допомогою високоефективної рідинної хроматографії, яка має найпотужнішу роздільну ефективність. Іноді, в цілях контролю якості продукції, може аналізуватися вміст лактози та вуглеводів.

Прилад: Рідинний хроматограф високого тиску, обладнаний інжектором, детектором, розділювальною колонкою довжиною 250 мм із внутрішнім діаметром 4 мм, стаціонарна фаза – аміномодифікований (NH2) сілікагель. Швидкість протікання рухливого середовища – 1 мл/хв.

Цей метод підходить для визначення сахарози.

Прилад: Високоефективний рідинний хроматограф, який оснащено ізократичним насосом, приладом для введення зразка, термостатом для колонки, електрохімічним детектором.

Параметри: Колонка з катінообмінною смолою НРХ-87А; розмір частинок 10 мікрон; 300•7,8 мм.

Речовини які можуть бути визначені за допомогою цього методу – це глюкоза, фруктоза, сахароза, арабіноза, гліцерин, мальтоза.

Вимоги до підготовки зразка залежать від складності матриці. В більшості випадків досить лише екстрагувати зразок водою. Нерозчинні домішки можна видалити за допомогою фільтрації.

1.4.4  Рефрактометричне визначення цукрів та загального екстракту [14]

Метод ґрунтується на визначенні масової концентрації екстрактивних речовин та сахарози за шкалою рефрактометра за температури 20 °С.

Діапазон вимірювання масової концентрації загального екстракту від 0 до 60,0 г/100 см3.

Методика виконання аналізу забезпечує виконання вимірювань з абсолютною похибкою ±0,5 г/100 см3 при довірчій ймовірності Р=0,95.

Якщо показання рефрактометра знімають за температури, відмінної від 20 °С, то необхідно ввести поправку за спеціальними таблицями з поправками.

Сам результат знаходять за таблицею, яка вказана в методиці.

1.4.5 Порівняльна характеристика методів аналізу

Всі методи зараз використовуються, однак більш точними є все ж таки хроматографічні методи. Хроматографічні методи спроможні також одночасно знаходити кількісно до 5 цукрів. Однак негативною стороною є дороговизна самих приладів.

Досить високу точність має також фотоєлектроколориметричний метод, але негативною стороною є робота з канцерогенними речовинами (антрон та пікринова кислота). Однак ці методи досить широко використовуються на практиці.

2 Експериментальна частина

2.1 Техніка безпеки

При роботі з легкозаймистими рідинами (ЛЗР) слід дотримуватися трьох основних принципів [15]:

1)  не допускати попадання горючих парів в атмосферу (попереджувати утворення вибухонебезпечних сумішей);

2)  виключити можливість спалахування при випадковому утворенні вибухонебезпечної концентрації парів (виключити виникнення джерел запалювання);

3)  вчасно приймати усі можливі міри, щоб наслідки аварії, якщо вона все ж таки відбудеться, були мінімальними.

Попадання парів ЛЗР в атмосферу та утворення вибухонебезпечних концентрацій може відбуватися при невірному проведенні лабораторних операцій або в аварійних ситуаціях.

Заборонено проводити будь-які роботи з ЛЗР без витяжної шафи.

Проведення процесів, які пов’язані з нагріванням ЛЗР (перегонка, перекристалізація, реакції в киплячих органічних рідинах). При проведенні цих процесів слід користуватися ефективними водяними холодильниками.

Забороняється виливати відходи ЛЗР в каналізацію.

Забороняється злив у каналізацію концентрованих розчинів кислот і лугів.

Посудини, ємкості, звільнені від кислот або лугів, нейтралізуйте і старанно вимийте.

Для приготування розчинів кислот (лугів) обережно, невеликими порціями, додавайте кислоту або луг у воду з круговим обертанням колби, яку занурюють у воду для охолодження. Треба розводити кислоту або луг у конічній колбі.

В приміщенні, де працює газовий хроматограф, повинна бути загальна обмінна вентиляція.

Балони зі скрапленими газами (аргон, водень, азот и т.п.) повинні бути ізольованими від місця проведення аналізу та мати захист від прямих сонячних променів.

Слід не допускати витоку газів із балонів та мережі. При падінні тиску за манометром потрібно "обмилити" можливі місця втечі та терміново ліквідувати негерметичність.

В приміщеннях, де проводяться роботи на газовому хроматографі з водневим полум'ям, паління забороняється. Не можна підпалювати сірниками водневе полум'я. Балони повинні мати відповідні написи.

Вимоги безпеки під час роботи з пікриновою кислотою [11].

Розкриття тари з пікриновою кислотою (тринітрофенолом) повинне проводитися в окремому приміщенні. Забороняється відкривати тару в тамбурах, проходах.

Пікринову кислоту необхідно зберігати в зволоженому стані (30-40 % дистильованої води по масі) в темному місці при температурі 5-20°С.

Для приготування робочого розчину пікринову кислоту сушать порціями не більш, ніж по 5 г безпосередньо перед приготуванням розчину. Рекомендовано висушування проводити в ексикаторі над хлористим кальцієм. Температура при сушінні не повинна перевищувати 50 °С.

Роботу з пікриновою кислотою та її розчинами слід проводити тільки в витяжних шафах. Не допускається контакт пікринової кислоти і її розчинів з металевими поверхнями через можливе утворення легкозаймистих солей та підвищену небезпеку вибуху. Усі матеріали, які контактують з пікриновою кислотою, повинні бути інертними до неї. Весь персонал, який працює з пікриновою кислотою повинен пройти навчання відповідним заходам безпеки. При роботі з пікриновою кислотою в приміщенні повинно знаходитися не менше двох працівників. При роботі необхідно застосовувати подвійні гумові рукавички, фільтруючі промислові протигасники або промислові распіратори.

2.2 Прилади та реактиви

Ваги лабораторні загального призначення не нижче 3-го класу точності за ГОСТ 24104 з найбільшою межею зважування 200 г.

Колориметр фотоелектричний лабораторний типу КФК-3 або інших типів з аналогічними технічними характеристиками.

Шпатель.

Секундомір за НД.

Термометри рідинні скляні з ціною поділки 0,1 або 0,5 °С за ГОСТ 28498.

Баня водяна.

Воронки лабораторні за ГОСТ 25336.

Колби 1-50-2, 1-100-2, 1-200-2, 1-250-2 та 1-1000-2 за ГОСТ 1770.

Пробірки місткістю 25 см3 з пришліфованими пробками за НД.

Піпетки 1-2-2-5, 1-2-2-10, 1-2-2-20 та 1-1-2-2 за ГОСТ 29227.

Бюретки 1-1-2-25-0,1 та 1-1-2-50-0,1 за ГОСТ 29251.

Циліндр 1-250 за ГОСТ 1770.

Стаканчики для зважування за ГОСТ 25336.

Стакани ВН-100 за ГОСТ 25336.

Кислота сірчана за ГОСТ 4204.

Кислота соляна за ГОСТ 3118, х.ч., густиною 1,190 г/см3.

Бумага фільтрувальна за ГОСТ 12026.

Сахароза, ч.д.а., за ГОСТ 5833.

Вода дистильована за ГОСТ 6709.

Антрон, ч.д.а., 0,2% розчин в концентрованій сірчаній кислоті густиною 1,835 г/см3.

Пікринова кислота, ч.

2.3 Фотометричне визначення вуглеводів з антроновим реагентом та пікриновою кислотою

Приготування реактивів

Приготування антронового реагенту:

Наважку антрону масою (0,367 ± 0,001) г кількісно переносять в мірну колбу місткістю 100 см3, приливають 50 см3 концентрованої сірчаної кислоти густиною 1,835 г/100 см3 та розчиняють антрон при перемішуванні.

Вміст колби доводять сірчаною кислотою до мітки, перемішують та поміщають в темне місце на 4 години до повного розчинення антрону.

Отриманий розчин слід зберігати в темному місці при температурі 6-8 °С не більше 15 діб.

Для отримання антронового реагенту допускається використання концентрованої кислоти, х.ч., але при цьому термін придатності не повинен перевищувати 2 доби.

Приготування розчинів гідроксиду натрію масовою долею 0,5% та 35%:

 Наважку масою (0,500 ± 0,01) та (35,00 ± 0,01) г розчиняють в 50 см3 дистильованої води відповідно в двох мірних колбах ємкістю 100 см3 кожна. Розчини охолоджують до температури 20°С, доводять об’єм колби дистильованою водою до мітки та перемішують.

Приготування розчину пікринової кислоти масовою долею 0,5:

Наважку масою (0,500 ± 0,01) г кількісно переносять в мірну ковбу ємкістю 100 см3, приливають 50 см3 дистильованої води та розчиняють при перемішуванні на киплячій водяній бані.

Отриманий розчин охолоджують до 20°С, доводять його об’єм дистильованою водою до позначки та перемішують.

Розчин слід зберігати в темному місці при кімнатній температурі не більш 30 діб

2.4 Дослідження впливу етанолу на визначення цукрів

2.4.1 Дослідження впливу етанолу на визначення цукрів з антроновим реагентом.

Готували розчин сахарози з водою. Для цього взяли наважку сахарози 0,1000 г, розчинили та перенесли в колбу на 200 см3, термостатувати 20 хв. при 20 °С, доводили до позначки термостатованим дистильованою водою розчином. Концентрація отриманого розчину 0,5000 г/дм3. Брали колби на 25 см3, відбирали в кожну з них по 4,0; 7,5; 11,0; 15; 18,5; 22,5 см3 спирту відповідно. Термостатувати 20 хв при 20°С, доводили до позначки термостатованим дистильованою водою розчином. Проводили вимір оптичної густини з антроновим реагентом в порівнянні з холостим розчином (замість 2,5 см3 додаємо дистильовану воду).

Таблиця 2.4.1 Результати вимірювання впливу етанолу на оптичну густину

Залежність чутливості реакції з антроновим реагентом наведена на рис.2.4.1.

Рис. 2.4.1 Вплив етанолу на чутливість визначення глюкози з антроновим реагентом

2.4.2 Дослідження впливу етанолу на визначення цукрів з пікриновою кислотою.

Готували розчин глюкози з водою. Для цього брали наважку сахарози 5,0 г, розчиняли та переносили в колбу на 200 см3, термостатували 20 хв при 20°С, доводили до позначки термостатованою дистильованою водою. Концентрація отриманого розчину 25,0 г/дм3.

Потім відбирали 25 см3 розчину глюкози (С=25,00 г/дм3) в колбу на 50 см3. Довели дистильованою водою до мітки. Концентрація отриманого розчину 12,5 г/л

Брали колби на 25 см3, відбирали в кожну з них по 1,0 см3 вихідного розчину. Концентрація глюкози при цьому склала 0,500 г/дм3. Потім додавали 5; 10; 15; 20 см3 спирту відповідно. Термостатували 20 хв. при 20°С, доводили до позначки термостатованою дистильованою водою.

Розчин порівняння: 2,5 мл дистильованої води в реакційну суміш.

Таблиця 2.4.2.1 Вплив етанолу на оптичну густину

Рис. 2.4.2.1 Вплив вмісту етанолу на чутливість визначення глюкози з пікриновою кислотою

2.5 Оптимізація умов проведення фотометричних реакцій

Як видно з пункту 2.4 вміст етанолу впливає на аналітичний сигнал, тобто на чутливість. Щоб не вносити похибку ми надалі усі розчини цукрів будемо робити на 40 % сортировці для обох реагентів

Оптимізація умов проведення фотометричних реакцій з антроновим реагентом:

Приливаючи повільно сортировку до розчину антрону не відбувалося розшарування розчинів, але реакція миттєво проходила, тому було прийнято рішення приливати сортировку швидко та ставити в киплячу баню за секундоміром з інтервалом 2 хв.

В три термостійкі пробірки на 50 см3 приливаемо по 5,0 см3 антрону. Піпеткою на 5 мл відбираємо сортировку без цукру, та приливаємо 2,5 см3 в 1 пробірку з антроном (нехай стікає вільно, тобто не потрібно вповільнювати швидкість приливання сортировки). В момент початку приливання починаємо відлік часу. Коли пройде 25 секунд зачиняємо пробкою та перемішуємо вміст пробірки, та за 30 секунд ставимо в киплячу баню. Це буде розчин порівняння.

Повторюємо ті ж самі операції з досліджуваним розчином, чітко витримуючи 2 хвилини. Робимо мінімум 2 паралельних розчини.

Витримуємо рівно 6 хвилин на киплячій водяній бані кожну пробірку (тобто в 6 хв 30 сек дістаємо першу пробірку), поміщяємо її в льодяну баню та інтенсивно перемішуємо 30 сек (на таймері буде 7 хв). Швидко переливаємо в кювету, та проводимо виміри оптичної густини. Тіж самі операції проводимо з наступними пробірками.

Оптимізація умов проведення фотометричних реакцій з пікриновою кислотою:

В пробірку на 25 см3 з пришліфованою пробкою вносили 6 см3 0,5 %-го розчину гідроксиду натрію. Приливали 2,5 см3 аналізуємого розчину та 1 см3 0,5 %-ного розчину пікринової кислоти.

Аналогічно готуємо холосту пробу.

Пробірки закривали пришліфованими пробками, їх вміст перемішували та поміщали в киплячу водяну баню на 5 хв. Потім вміст пробірок охолоджували до кімнатної температури на льодяній бані 30 секунд, та вимірювали оптичну густину на фотоелектроколориметрі при довжині хвилі 470 нм в кюветі робочою товщиною 5 мм; розчин порівняння – холоста проба в кюветі з тією ж довжиною хвилі.

Рис. 2.5.1 Спектр розчину порівняння

Зробивши аналіз холостого розчину на спектрофотометрі, ми вибрали довжину хвилі саме 470 нм, адже видно, що при цій довжині хвилі знаходиться максимум.

2.6 Чутливість реакцій до індивідуальних вуглеводів.

Усі градуювальні розчини готувалися однаково. Наважки кристалогідратів вуглеводів перераховувалися на безводний цукор. Розведення розчинів робили виходячи з того, щоб оптичні густини були в інтервалі від 0,025 до 1,5.

Спочатку будували стандартний розчин 5,000 г/дм3 цукру в 40% водно-спиртовому розчині: 1,0000 г цукру розчиняли у водно-спиртовому розчині, переносили в колбу 200 см3, термостатували 20 хв. при 20 °С, довесли до позначки термостатованим водно-спиртовим розчином.

В якості р-на порівняння використовували 40% водно-спиртовий розчин.

В мірні колби на 50 см3 відбирали 0; 2,0; 5,0; 7,5; 10,0; 15,0; 20,0; 25,0; 50,0 см3 стандартного розчину, термостатувати 20 хв. при 20 °С, доводили до позначки термостатованим водно-спиртовим розчином. Концентрація в отриманих розчинах : 0; 0,2; 0,5; 0,75; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 5,0 мг/см3 вуглеводу.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11