483

Лабораторная работа № 8.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ КИСЛОТ ЯГОД И ПЛОДОВ

Растение содержит органические кислоты в свободном состоянии и в виде нейтральных солей. В свободном состоянии органические кислоты находятся в ягодах, плодах и листьях некоторых растений (щавель, ревень и др.). В большинстве случаев они связываются с нейтральными солями, что придает растениям приятный вкус. В клеточном соке обычно скапливается несколько видов органических кислот, среди которых иногда превалируют одна или две. Так, в ягодах красной смородины много янтарной кислоты, в листьях табака, в плодах цитрусовых – лимонной, в листьях и плодах брусники – редкой парааминобензойной кислоты, в клюкве – хинной. Больше всего распространены лимонная, яблочная и винная кислоты.

Органические кислоты играют разнообразную роль в растительной клетке. Из них четыре кислоты – пировиноградная, щавелево-уксусная, α-кетоглутаровая и фумаровая кислоты – принимают участие в нейтрализации аммиака и в прямом образовании аминокислот, а, следовательно, белков и амидов.

Уксусная кислота – исходный продукт для синтеза жирных кислот, эфирных масел и смол; щавелево-уксусная и пировиноградная кислоты участвуют в фотосинтезе растений по С4-типу (цикл Хэтча-Слэка) и т.д.

Органические кислоты определяют осмотический потенциал клетки, влияют на проницаемость мембраны, регулируют рН клеточного сока. Иногда они откладываются в клеточном соке в больших количествах в виде кальциевых солей, что блокирует действие этого элемента.

Большинство органических кислот образуется при окислении углеводов в цикле Кребса, но некоторые из них образуются и при фотосинтезе.

44

При анализе растительного сырья различают следующие виды кислотности:

1)общая кислотность, или общее содержание кислоты – общее количество анионов и недиссоциированных молекул кислоты;

2)«истинная кислотность» – концентрация водородных ионов (рН);

3)титруемая кислотность – титруемые щелочью одноосновные кислоты.

Принцип метода основан на извлечении кислот из рас-

тертого растительного материала в результате нагревания с водой при температуре 80-90оС. Величину кислотности определяют прямым титрованием 0,1 Н гидроксидом натрия в присутствии индикатора – фенолфталеина. Момент перехода среды в щелочной диапазон (рН>7) фиксируется визуально – появление розовой окраски. Для расчёта количества кислот используют коэффициент для кислоты, превалирующей в объекте анализа [4].

Лабораторное оборудование и материалы: доски, но-

жи, измельчители, фарфоровые чашки на 100 мл, стеклянные палочки, шпатели, весы лабораторные (±0,01 г), водяная баня, стаканы химические на 250 мл, колбы мерные на 250 мл, бумажные фильтры, пипетки на 50 мл, бюретки, колбы конические на 100 мл.

Объекты анализа: ягоды (клюква, брусника, смородина, малина), фрукты (яблоки, виноград, апельсины), листовые овощи (салат, щавель, ревень).

Ход анализа

1. Для определения титруемой кислотности готовят лабораторную пробу не менее 250 г растительного материала, измельченного и растёртого до однородной массы. Из пробы обязательно удаляют плодоножки, косточки, плотные стенки семенных камер.

45

2.На технических весах отвешивают 25 г мезги и без потерь переносят в стакан вместимостью 250 см3.

3.Прилипшие частицы смывают дистиллированной водой, при помощи которой общий объём доводят до 150 мл.

4.Стакан с содержимым выдерживают в течение 30 мин на кипящей водяной бане.

5.По окончанию времени экспозиции стакан вынимают

исодержимое количественно (при помощи воды) переносят в мерную колбу вместимостью 250 см3.

6.Содержимое колбы перемешивают и доводят раствор до метки дистиллированной водой.

7.После охлаждения, жидкость в колбе фильтруют через вату, марлю или бумажный складчатый фильтр. Полученный фильтрат используют для определения кислотности.

8.Берут пипеткой 50 мл фильтрата, помещают в коническую колбу на 100 мл.

9.Раствор титруют 0,1 Н раствором NaOH в присутствии двух капель фенолфталеина. Момент перехода среды в щелочной диапазон наступает резко, поэтому нужно добавлять щелочь по каплям!

Используя все исходные и полученные данные, производим расчёт титруемой кислотности (ТК, %) с использованием следующего алгоритма:

а) определяем истинное количество щёлочи, пошедшей на титрование (А, мл), для чего количество мл 0,1 Н раствора NaOH (В, мл) умножаем на величину поправки к титру (К) NaOH. Получаем уравнение вида А = В * К;

б) устанавливаем количество щёлочи (С, мл), которая пошла бы на титрование всего фильтрата (250 мл) с учётом аликвоты, взятой для титрования (50 мл), для этого используем пропорцию:

на 50 мл вытяжки пошло – А мл NaOH. на 250 мл вытяжки (или 25 г навески) – С мл NaOH.

46

Получаем уравнение вида С = 250 * А / 50;

в) данное количество мл NaOH соответствует 25 граммам навески. Соответственно, на 100 г навески пошло бы в 4 раза больше мл NaOH. Выражение количества израсходованного раствора NaOH на 100 г навески позволяет представить полученный результат в %;

г) на последнем этапе расчётов для выражения результатов в % конкретной кислоты, превалирующей в составе объекта исследования, необходимо количество мл 0,1 Н раствора щелочи, пошедшей на титрование, перемножить на соответствующий коэффициент.

Так, при исследовании винограда переводят на винную кислоту (0,0075), при исследовании цитрусовых – на лимонную (0,0064), при исследовании плодов семечковых и косточковых – на яблочную (0,0067). Для установления преобладающей кислоты в прочих объектах исследования возможно использование лекционного материала.

Представленный алгоритм расчёта количества мл 0,1 Н раствора NaOH, пошедшего на титрование, можно заменить формулой:

где а – количество 0,1 Н раствора NaOH, пошедшего на титрование, мл

k – поправка к титру щёлочи;

V1 – общий объем экстракта, полученного из навески, мл; 100 – пересчет в %;

Rкисл. – коэффициент для превалирующей кислоты в составе объекта исследования;

V1 – объем экстракта, взятого для титрования, мл; m – масса навески сырья, мг.

При использовании коэффициента пересчета на яблочную кислоту груши имеют титруемую кислотность от 0,10 до

47

0,60%, сливы – от 0,4 до 3,5%, лимоны – от 3,8 до 8%, грана-

ты – от 0,2 до 9,0%, инжир – от 0,2 до 0,6%.

Для закрепления представленного алгоритма расчёта предлагается решение следующей задачи:

На титрование молочной кислоты СН3СНОНСООН в растительной навеске массой 1 г расходуют 14 см3 0,1 моль/дм3 раствора гидроксида натрия. Рассчитать содержание [Wмк, % (маc.)] молочной кислоты в анализируемом веществе.

Титриметрические (или объемные) методы анализа основаны на точном измерении объема раствора с известной концентрацией, требующегося для реакции с определяемым веществом.

Вданном случае следует понимать, что вещества реаги-

руют между собой в эквивалентных количествах (ν1 = ν2) и то, что массы (или объёмы) реагирующих и образующихся веществ пропорциональны молярным массам (объёмам) их эквивалентов.

Вусловиях задачи не дан объем, в котором экстрагировали навеску, поэтому считаем концентрацию без разбавления пробы.

Долю молочной кислоты в продукте (Wмк, %) рассчитываем по формуле:

Wмк = (VNaOH * С * Мэ * 100) / (m * 1000) = 12,6 , (13)

где VNaOH – объем титранта, пошедшего на нейтрализацию молочной кислоты, мл;

С – молярная концентрация эквивалента гидроксида натрия, моль/л;

Мэ – молярная масса эквивалента молочной кислоты, г/моль;

100 – пересчет в %; m – масса навески, г;

1000 – пересчет из мл в л.

48

Контрольные вопросы:

1.Какую роль выполняют органические кислоты в растительном организме?

2.Назовите превалирующие виды органических кислот в составе плодов сельскохозяйственных культур.

3.Каким образом изменяется количество органических кислот в составе растений по мере их созревания?

49

Лабораторная работа № 9.

КАЧЕСТВЕННОЕ И КОЛИЧЕСТВЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ДУБИЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ

Дубильные вещества относятся к безазотистым соединениям, получившим свое название из-за коры дуба, которая первоначально была использована для дубления кожи, делающего ее эластичной. Они обладают вяжущим вкусом, способностью осаждать белки; с железом образуют танины. Дубильные вещества имеют большое значение в пищевой промышленности. Вкус многих вин зависит именно от использования при обработке кожицы ягоды винограда, в которой содержатся дубильные вещества. При выведении сортов растений, из которых приготавливают зеленый чай, отбор ведут с учетом наименьшего количества дубильных веществ. Побурение яблок на срезе вызвано деятельностью полифенолоксидазы, окисляющей дубильные вещества.

По химической природе дубильные вещества близки к фенолам. Большинство дубильных веществ плодов и ягод являются производными галловой и протокатеховой кислот. В некоторых растениях галловая кислота содержится не только

ввиде дубильных веществ, но и в свободном виде, например,

вчайном листе, дубовой коре, корнях гранатового дерева, древесине эвкалипта.

50