Портал освітньо-інформаційних послуг «Студентська консультація»

  
Телефон +3 8(066) 185-39-18
Телефон +3 8(093) 202-63-01
 (066) 185-39-18
Вконтакте Студентська консультація
 portalstudcon@gmail.com
 facebook.com/studcons

<script>

  (function(i,s,o,g,r,a,m){i['GoogleAnalyticsObject']=r;i[r]=i[r]||function(){

  (i[r].q=i[r].q||[]).push(arguments)},i[r].l=1*new Date();a=s.createElement(o),

  m=s.getElementsByTagName(o)[0];a.async=1;a.src=g;m.parentNode.insertBefore(a,m)

  })(window,document,'script','//www.google-analytics.com/analytics.js','ga');

 

  ga('create', 'UA-53007750-1', 'auto');

  ga('send', 'pageview');

 

</script>

Методи визначення азоту і клейковини у зразках сировини харчових виробництв

Предмет: 
Тип роботи: 
Методичні вказівки
К-сть сторінок: 
12
Мова: 
Українська
Оцінка: 
ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ ТЕХНОЛОГІЙ ХАРЧОВИХ ВИРОБНИЦТВ (частина 2)
 
МЕТОДИ ВИЗНАЧЕННЯ АЗОТУ І КЛЕЙКОВИНИ
у зразках сировини харчових виробництв
 
1. Визначення кількості і якості клейковини
 
Метою роботи є опанування методом визначення кількості і якості клейковини та оцінювання відповідності проаналізованих зразків вимогам стандарту.
 
1.1. Характеристика процесів харчових технологій. Основні технологічні процеси харчових виробництв (хімічні, біохімічні)
 
В основі харчових технологій лежить складний комплекс фізико-механічних, теплових, хімічних, біохімічних і мікробіологічних процесів, в результаті яких і відбувається перетворення сировини в харчові продукти.
Хімічні процеси. До них належать отримання патоки, кристалічної глюкози шляхом кислотного гідролізу крохмалю, різних жирів способом гідрогенізації і переетерифікації, інвертного цукру шляхом кислотного гідролізу сахарози. Важлива роль вказаним процесам належить на окремих стадіях виробництва хліба, борошняних кондитерських виробів, цукру, шоколаду, олії, пресованих дріжджів, а також при зберіганні продуктів. Отримання і зберігання найрізноманітніших харчових продуктів супроводжуються перебігом хімічних процесів. Одні з них пов'язані з реакціями гідролізу, інші - з окисно-відновними реакціями (меланоїдиноутворення, сульфітація, окислення тощо).
Біохімічні процеси відбуваються за участю ферментів і мають велике практичне значення, так як є основою технологій отримання хліба та хлібобулочних виробів, вина, пива, чаю, амінокислот, органічних кислот, вітамінів і антибіотиків. Ці процеси відіграють важливу роль при зберіганні харчової сировини і готової продукції (зерна, плодів, овочів жиру, жировмісних продуктів тощо). Знаючи характер перебігу біохімічних процесів у харчовій сировині, можна встановити ті чи інші особливості процесу, визначити дефекти даної партії сировини, намітити найбільш правильний режим технологічного процесу.
Мікробіологічні процеси застосовують у різних галузях народного господарства. В їх основі лежить використання в промисловості біологічних систем і процесів, що ними викликаються. В основі багатьох виробництв лежать реакції обміну речовин, що відбуваються при нагромадженні біомаси мікроорганізмів. На сьогодні за допомогою мікроорганізмів виробляють кормові білки, ферменти, вітаміни, амінокислоти і антибіотики, органічні кислоти, ліпіди, гормони, препарати для сільського господарства тощо. У харчовій промисловості мікроорганізми використовуються при отриманні ряду продуктів: зокрема, алкогольні напої -вино, пиво, спирт та інші продукти - отримують за допомогою дріжджів (винних, пивних, спиртових). У хлібопекарській промисловості використовують дріжджі і бактерії, у молочній промисловості - молочнокислі бактерії тощо.
 
1.2. Характеристика клейковини. Її роль у технології харчових виробництв
 
Під клейковиною розуміють гідратовані білкові драглі, які отримують під час відмивання їх водою з пшеничного тіста.
Класифікація білків
Існує декілька класифікацій білків, в основі яких є різні ознаки. Зокрема:
Ступінь складності (прості і складні);
Форма молекули (глобулярні і фібрилярні білки);
Розчинність в окремих розчинниках;
Виконувана функція.
За складом білки поділяють на прості, що складаються тільки з амінокислотних залишків (протеїни), і складні (протеїди). Складні можуть включати іони металу (металопротеїди) або пігмент (хромопротеїди), утворювати міцні комплекси з ліпідами (ліпопротеїди), нуклеїновими кислотами (нуклеопротеїди), а також ковалентно пов'язувати залишок фосфорної кислоти (фосфопротеїди), вуглеводи (глікопротеіди) або нуклеїнової кислоти (геноми деяких вірусів).
За характерними властивостями протеїни можна розділити на кілька підгруп:
Альбуміни. Вони розчинні у воді, згортаються при нагріванні, нейтральні, порівняно важко осаджуються розчинами солей. Прикладами їх можуть служити: альбумін білка курячого яйця, альбумін кров'яний сироватки, альбумін мускул-ної тканини, молочний альбумін.
Глобуліни. Вони нерозчинні у воді, але розчиняються в дуже слабких розчинах солей. Прикладами глобулінівслугують: фібриноген, глобулін кров'яний сироватки, глобулін м'язової тканини, глобулін білка курячого яйця.
Гістони. Білки основного характеру. Знаходяться у вигляді нуклеопротеїдів в лейкоцитах і червоних кров'яних кульках.
Протаміни. Не містять сірки, характеризуються порівняно сильними основними властивостями, дають кристалічні солі.
Проламіни. Знаходяться в різних зернах хлібних злаків. Їх характерною особливістю є розчинність в 80%-ному спирті. Представником цих біл-ків може служити гліадин, що становить головну частину клейковини.
Склеропротеіни. Нерозчинні білки, які формують зовнішній покрив тіла тварини і знаходяться в скелеті і в сполучній тканині. До них належать кератин, колагени, еластин.
Клейковина на 80-85 % складається з білків гліадину і глютеніну, а також жиру (2-4 %) , вуглеводів (7-9 %), мінеральних солей (1-2 %), клітковини (1-2 %). Кількість "сирої" клейковини перебуває в межах 20-40 %. Клейковина внаслідок своїх фізичних властивостей (еластичності, розтяжності) суттєво впливає на хлібопекарські та макаронні властивості борошна. Основні вимоги до її якості наведено в табл. 1.
Метод базується на вимиванні клейковини водою з тіста з наступним визначенням її відсоткового вмісту в борошні, кольору, еластичності і розтяжності.
Прилади, посуд і реактиви:
 порцелянова ступка,
 скляна пластина,
 ваги лабораторні загального призначення,
 хімічний стакан місткістю 200-250 см3,
 лінійка,
 мірний циліндр місткістю 25 см3,
 ємність,
 розчин йоду концентрацією 0,1 моль/дм3.
Хід роботи.
Беруть наважку борошна масою 25,00 г, переносять її в порцелянову ступку, додають 13 см3 води з температурою 18-20o С і замішують тісто до однорідної маси. Після закінчення замішування тісто добре обминають руками і скатують у вигляді кульки, кладуть у хімічний стакан, який накривають скляною пластиною. Тісто витримують 20 хв. при кімнатній температурі, потім опускають у ємність, в яку налито 1-2 дм3 води температурою 18-20o С і, розминаючи тісто руками, вимивають крохмаль та оболонки.
Промивну воду змінюють 3-4 рази по мірі накопичення в ній крохмалю і оболонок, проціджують її крізь густе шовкове сито для затримання частинок клейковини. Коли основна маса крохмалю буде відмита і клейковина стане зв'язаною та пружною, промивання здійснюють більш енергійно, поки промивна вода не стане прозорою.
Щоб упевнитись у повноті відмивання клейковини, до краплі води, відтиснутої з клейковини, додають краплю розчину йоду. Відсутність блакитного забарвлення свідчить про повне вимивання крохмалю з тіста. Відмиту клейковину добре відтискають від води руками, доки вона не стане прилипати до рук. Потім її зважують з точністю до 0,01 г і повторно промивають впродовж 5 хв. під струменем води, відтискають і зважують. 
 
Таблиця 1
Показники якості клейковини
 
Колір клейковини визначають перед зважуванням і характеризують термінами "світла", "сіра", "темна".
Розтяжність (властивість розтягуватись у довжину) та еластичність (властивість відновлювати первинну форму після зняття розтягуючого зусилля) клейковини визначають після визначення її кольору та кількості: з остаточно відмитої і зваженої клейковини беруть наважку масою 4,00 г. Зважену наважку обминають 3-4 рази і роблять з неї кульку, яку кладуть у склянку з водою при температурі 18-20o С на 15 хв. Після цього її рівномірно розтягують над лінійкою до розриву. Час розтягування не повинен перевищувати 10 с. У момент розриву клейковини на лінійці відзначають довжину, на яку розтягнулась кулька. За розтяжністю клейковину характеризують як коротку – до 10 см, середню – від 10 до 20 см і довгу – більше 20 см.
Про еластичність клейковини роблять висновок за її поведінкою після визначення розтяжності. Для визначення еластичності шматочок клейковини розтягують на 2 см над лінійкою і відпускають (або шматочок клейковини здавлюють між великим і вказівним пальцями і відпускають). За ступенем і швидкістю поновлення первинної форми шматочка клейковини судять про її еластичність.
Клейковина високої еластичності розтягується досить добре, а після зняття розтягуючого зусилля (або після надавлювання пальцями) майже повністю відновлює свою початкову довжину або форму. Клейковина незадовільної еластичності зовсім не відновлює свою первинну форму після зняття розтягуючого зусилля; розтягується мало з частковими розривами окремих шарів клейковини і після зняття розтягуючого зусилля швидко стискується (пружна, нееластична). Клейковина задовільної еластичності займає проміжне положення між хорошою і незадовільною.
2. Визначення вмісту амінного азоту у пивному суслі йодометричним методом по Попу і Стівенсу (мідним способом).
Азот входить до складу білків, нуклеопротеїдів, фосфопротеїдів, міститься у всіх рослинах у вигляді азотистих речовин. По здатності випадати в осад під дією різних осадників азотисті речовини ділять на дві основні групи: білкові і небілкові азотисті речовини або білковий та небілковий азот. Білковим азотом багаті зернові культури, в яких білки займають друге місце після крохмалю. Із загального вмісту азотистих речовин в зерні (9-17 % в перерахунку на суху речовину) частка білків становить 85-95 %. В бульбах картоплі міститься 2-3 % азотистих речовин, з них до 50 % білків. В продуктах переробки рослинної сировини азотисті речовини представлені в основному небілковим азотом, продуктами розпаду білків (пептидами, амінокислотами), а також солями аміаку, азотистими основами, амідами кислот. Так, в мелясі вміст небілкового азоту складає біля 90 % від всіх азотистих речовин.
В процесі виробництва харчових продуктів частина білків зернової сировини під дією ферментів гідролізується до пептонів, пептидів і амінокислот, які впливають на якість готового продукту. Амінокислоти є основним джерелом азотистого живлення мікроорганізмів. Вони приймають участь в утворенні ароматичних і барвних речовин, вищих спиртів, тощо. Пептони і пептиди надають пиву і квасу пінистість і повноту смаку.
Під загальним азотом розуміють суму білкового та небілкового азоту. Знаючи вміст загального азоту і помноживши отримане значення на білковий коефіцієнт 6,25, розраховують вміст білку в пробі. Визначений таким чином білок називають «сирим» протеїном тому, що він враховує вміст всіх сполук, в яких є азот.
Основним методом визначення азоту в органічних сполуках є метод К’єльдаля. Амінним називається азот, який входить до вільних аміногруп (-NH2) амінокислот та інших продуктів гідролізу білків. Його визначають при вивченні активності протеолітичних ферментів, складу форм азотистих сполук в сировині, напівпродуктах і товарній продукції, а також в інших випадках, наприклад, при вивченні реакції утворення меланоїдинів, тощо.
В основі методу К’єльдаля лежить здатність амінокислот утворювати розчинні сполуки з міддю, кількість якої визначають йодометричним титруванням. Суть методу полягає в тому, що до слаболужного розчину амінокислот додають надлишок суспензії ортофосфату міді Cu3(PO4)2 у боратному буферному розчині. При цьому утворюються розчинні мідні комплекси. Для їхнього відділення від нерозчинного ортофосфату міді суміш фільтрують. Потім до фільтрату додають оцтову кислоту, яка відщеплює мідь від комплексної сполуки і перетворюється в ацетат міді.
Для визначення кількості міді, яка брала участь в реакції, до розчину додають йодид калію:
2Cu(CH3COO)2 + 4KJ = J2 + 2CuJ + 4CH3COOK (2)
В результаті реакції виділяється йод в кількості, еквівалентній кількості міді, а відповідно, і азоту амінокислот, який відтитровують розчином тіосульфату натрію:
3J2 + 2Na2S2O3=2NaJ + Na2S4O6 (3).
9
1 см 0,01 н розчину тіосульфату натрію відповідає 0,28 мг амінного азоту, оскільки один атом міді реагує з двома молекулами амінокислот, утворюючи сполуки типу Cu(RCHNH2COO)2.
Прилади, посуд і реактиви:
 мірні колби місткістю 50 і 100 см ,
 піпетки місткістю 5 і 10 см3,
 мірний циліндр місткістю 50 см3,
 конічна колба місткістю 100 см3,
 мікробюретка місткістю 2 см3,
 розчин хлориду міді (27,3 г солі розчиняють в 1 дм3 води);
 розчин фосфату натрію (64,5 г гідроортофосфату натрію NaHPO4 розчиняють в 500 см3 дистильованої води, звільненої від СО2, додають 7,2 г гідроксиду натрію і після розчинення доливають водою до 1 дм3);
 боратний буферний розчин (57,21 г бури розчиняють в 1,5 дм3 води, додають 100 см3 розчину соляної кислоти концентрацією 1 моль/дм3 і доводять водою до 2 дм3);
 суспензія фосфату міді (один об’єм розчину хлориду міді змішують з двома об’ємами розчину фосфату натрію і добавляють два об’єми боратного буферного розчину; суспензія зберігається не більше 3 днів);
 розчин тимолфталеїну (0,25 г індикатору в 100 см3 50%-го спирту);
 розчин тіосульфату натрію концентрацією 0,01 моль/дм3;
 1 %-й розчин крохмалю;
 80 %-на або крижана оцтова кислота;
 розчин гідроксиду натрію концентрацією 1 моль/дм3;
 10 %-й розчин йодиду калію.
 
Хід роботи
 
В мірну колбу місткістю 50 см3 піпеткою вносять 5 см3 дослідного розчину, додають 3-4 краплини індикатору тімолфталеїну і по краплях - розчин гідроксиду натрію концентрацією 0,1 моль/дм3 до виникнення блідо-блакитного забарвлення. До слабо лужного розчину із циліндра при перемішуванні порціями обережно приливають 30 см3 суспензії ортофосфату міді, вміст колби доводять дистильованою водою до мітки, перемішують і фільтрують через паперовий фільтр. Фільтрат повинен бути прозорим.
10
10 см3 абсолютно прозорого фільтрату піпеткою переносять в фарфорову чашку або конічну колбу, добавляють 0,5 см3 80%-ї оцтової кислоти (підкислюють) і 10 см3 розчину йодату калію. Після перемішування йод, що виділився, титрують із мікробюретки розчином тіосульфату натрію концентрацією 0,01 моль/дм3. В кінці титрування до розчину додають 1-2 краплини розчину крохмалю. Кінець титрування визначають по зникненню синього забарвлення від однієї краплі тіосульфату натрію.
При прийнятому розведеннi кількість амінного азоту в 10 см3 фільтрату отримують множенням маси тіосульфату натрію, витраченого на титрування, на 0,28. З урахуванням розчинення це відповідає 1 см3 сусла. Вміст амінного азоту Х розраховують за рівнянням:
Х= a ́* 0,28 ́* б ́*10 ́*100/50 (мг в 100 см3 сусла), (4)
де а – кількість розчину тіосульфату натрію концентрацією 0,01 моль/дм3, витраченого на титрування, см3;
б – об’єм дослідної рідини, взятий на аналіз, см3.
Приклад. На аналіз взято 10 см3 пивного сусла. На титрування йоду, що виділився, в 10 см3 фільтрату витрачено 1,16 см3 0,01 н розчину тіосульфату натрію. Тоді в 100 см3 пивного сусла міститься:
Х=1,16 ́0,28 ́10 ́10 ́100/50 = 16,24 мг амінного азоту.
Йодометричний метод визначення сумарної кількості амінокислот відрізняється продуктивністю і простотою і може бути рекомендований для оперативного контролю технологічних процесів бродильних виробництв.
 
Запитання для самоконтролю
 
1. Вимоги то вмісту клейковини в борошні вищого і першого ґатунку.
2. Хімічний склад клейковини борошна.
3. Техніка визначення вмісту клейковини.
4. Як визначається повнота вимивання крохмалю із тіста?
5. Техніка визначення еластичності клейковини.
6. Техніка визначення розтяжності клейковини.
7. Якими сполуками представлений загальний і амінний азот? Їх значення в технології бродильних виробництв.
8. Класифікація білків.
9. Що розуміють під ‘‘сирим‘‘ протеїном і як його визначають?
10. З якою метою використовують метод К’єльдаля і на чому він базується?
11. Сутність йодометричного методу визначення амінного азоту.
12. Техніка визначення амінного азоту у пивному суслі.
 
Література:
 
  1. М.Є.Кучеренко, Ю.Д.Бабенюк, О.М.Васильєв та ін. Біохімія: Підручник. – К.: ВПЦ "Київський університет", 2002.
  2. Губський Ю.І. Біохімія. Підручник. – Нова книга, 2007. – 658 с.
  3. Гонський Я.І., Максимчук Т.П., Калинський М.І, Біохімія людини. Підручник. – Тернопіль: Укрмедкнига, 2002.– 744 с.
  4. Сиволоб А.В. Молекулярна біологія : Підручник. К. : Вид.-поліграф. центр Київський університет, 2008. - 384 с.
  5. Основні біохімічні поняття, визначення і терміни. Ф.Ф.Боєчко, Л.О. Боєчко, К.:Вища школа, 1993.
  6. Губський Ю.І. Біологічна хімія. – Київ-Тернопіль: Укрмедкнига, 2000.- 508с.
  7. Сибірина Н.О., Чайка Я.П., Климишин Н.І. та ін. Механізми біохімічних реакцій: навчальний посібник для вузів. Львів. 2009.
  8. Біоорганічна хімія. Ю.І.Губський. Підручник, Вінниця, 2004.
  9. І.В.Савицький. Біологічна хімія. – К.:Вища школа. – 1982. – 471 с.
  10. Пищевая химия. Нечаєв А.П., Траубенберг С.Е., Кочеткова А.А. и др.. Под ред. А.П. Нечаєва. Издание 4-е, испр. и доп. – СПб.: ГИРД, 2007. – 640 с.
  11. Пищевая химия: Лабораторный практикум. Пособие для вузов / Нечаєв А.П., Траубенберг С.Е., Кочеткова А.А. и др.– СПб.: ГИРД, 2006. – 304 с.
  12. Дубиніна А.А., Малюк Л.П., Селютина Г.А та ін. Токсичні речовини у харчових продуктах та методи їх визначення: Підручник. – К.: ВД «Професіонал», 2007. – 384 с.
  13. Дуденко Н.В., Павлоцька Л.Ф. Фізіологія харчування. – Х.: НВФ “Студцентр”. 1999. – 392с.
  14. Мицык В.Е., Невольниченко А.Ф Рациональное питание и пищевые продукты. - Киев: Урожай, 1994. - 332с.
  15. Нормальна фізіологія / За ред. В.І. Філімонова.- К.: Здоров’я, 1994.- С.441-479.
  16. Павлоцкая Л.Ф., Дуденко Н.В., Эйдельман М.М. Физиология питания. – М.: Высш. шк., 1989. – 368 с.
  17. Смоляр В.И. Рациональное питание. - Киев: Наук. думка, 1991. - 355с.
 
 
Фото Капча