Определение содержания сахаров в растительном сырье

Цель работы: освоение методов определения сахаров в растительном сырье.

Оборудование, реактивы и материалы: технические весы, термостат, водяная баня, термометр, мерные колбы вместимостью 100, 500, 2000 см³, колбы Эрленмейера вместимостью 250 см³, пипетки вместимостью 5, 10, 15, 20 и 50 см³, капельницы, бюретки, воронки, бумажные фильтры, цилиндры вместимостью 50 и 100 см³; феррицианид калия с концентрацией 0, 05 моль/дм³ (33 г феррицианида калия K₃Fe(CN)₆ и 140 г безводного карбоната натрия Na₂CO₃ растворяют в дистиллированной воде в мерной колбе вместимостью 2000 см³, после растворения объем раствора доводят дистиллированной водой до метки), смешанный реактив (50 г йодита калия растворяют в 400 см³ дистиллированной воды, 100 г сульфата цинка ZnSO₄ или 177, 6 г гидросульфита цинка ZnSO₄·7H₂O растворяют в 1600 см³ дистиллированной воды. Смешивают два раствора в соотношении 1: 4), раствор соляной кислоты с массовой долей 5 %, раствор крахмала с массовой долей 2 %, раствор Na₂S₂O₃ с концентрацией 0, 05 моль/дм³, раствор йода с концентрацией 0, 1 моль/дм³, раствор гидроксида натрия с концентрацией 0, 1 моль/дм³, раствор серной кислоты с концентрацией 0, 1 моль/дм³, раствор уксусной кислоты с массовой долей 9 %; морковь, яблоки, сахарная свекла (сырье измельчают на терке, навеску массой 10 г количественно переносят в мерную колбу вместимостью 500 см³. Добавляют 300 см³ дистиллированной воды. Экстракцию сахаров осуществляют на водяной бане при температуре 70-75 °С в течение 1 ч. Затем экстракт охлаждают до 20 °С, доводят до метки дистиллированной водой и фильтруют через бумажный фильтр).

Теоретические сведения

В растительном сырье (морковь, яблоки, сахарная свекла), как правило, содержатся глюкоза, фруктоза, сахароза. Редуцирующие сахара, т.е. сумму глюкозы и фруктозы определяют методом Иссекутца, глюкозу – по методу Вильштеттера и Шудля, фруктозу – по разности между количеством редуцирующих веществ и глюкозы.

Для определения содержания сахарозы в растительном сырье ее инвертируют кислотой. После инверсии в экстракте определяют сахара по Иссекутцу. Содержание сахарозы в экстракте находят как разность между количеством сахара после и до инверсии, умноженную на коэффициент 0, 95.

Ход работы

Определение редуцирующих сахаров по Иссекутцу. Метод основан на том, что редуцирующие сахара (глюкоза и фруктоза) восстанавливают в щелочном растворе феррицианид калия в ферроцианид калия. Реакция может быть представлена в таком виде:

 

Ввиду обратимости процесса образующийся ферроцианид калия осаждают сульфатом цинка:

 

2K₄Fe(CN)₆ + 3ZnSO₄ K₂Zn₃[Fe(CN)₆]₂ + 3K₂SO₄.

 

Избыток феррицианида калия определяется йодометрически в кислой среде:

 

2K₃Fe(CN)₆ + 2KJ K₄Fe(CN)₆ + J₂.

 

Выделившийся йод оттитровывают тиосульфатом натрия (индикатор – раствор крахмала):

 

J₂ + 2Na₂S₂O₃ 2NaJ + Na₂S₄O₆.

 

Для определения редуцирующих сахаров вливают 5 см³ экстракта в коническую колбу вместимостью 100 см³, добавляют 15 см³ дистиллированной воды и 10 см³ раствора K₃Fe(CN)₆ и в течение 20 мин нагревают полученную смесь на водяной бане при температуре кипения. Затем смесь охлаждают и прибавляют 10 см³ смешанного реактива, 10 см³ раствора уксусной кислоты и 2-3 капли раствора крахмала. Осуществляют титрование образовавшегося в процессе реакции йода до полного обесцвечивания смеси.

Одновременно ставят контрольный опыт, в котором вместо исследуемого экстракта берут 20 см³ дистиллированной воды. Все остальные операции осуществляют так же, как в опытном растворе.

Остаток феррицианида калия, не вступившего в реакцию с сахарами, определяют по соотношению:

 

10: a = x: b,

 

где а – объем тиосульфата натрия, пошедший на титрование

в контрольном опыте, см³;

b – объем тиосульфата натрия, пошедший на титрование

в рабочем опыте, см³;

x – объем феррицианида калия, не вступившего в реакцию

с сахарами, см³.

 

Объем феррицианида калия с, см³, вступившего в реакцию с сахарами, определяют по формуле

 

c = 10 – x.

 

Массовую долю редуцирующих сахаров РВ, %, в растительном сырье рассчитывают по формуле

РВ = ,

где A – масса редуцирующих сахаров, найденная по табл. 7, мг;

V – объем, в котором растворена масса навески сырья,

500 см³;

b – масса навески сырья, мг;

V ₁ – объем экстракта, взятый для определения, см³.

 

Зависимость массы редуцирующих сахаров, в мг, от объема феррицианида калия, см³, представлено в таблице.

 

Целые доли объема	Десятые доли объема
0, 0	0, 1	0, 2	0, 3	0, 4	0, 5	0, 6	0, 7	0, 8	0, 9
	–	–	–	–	–	0, 73	0, 87	1, 02	1, 18	1, 30
	1, 51	1, 67	1, 83	2, 00	2, 16	2, 31	2, 47	2, 62	2, 78	2, 90
	3, 10	3, 26	3, 42	3, 58	3, 74	3, 90	4, 06	4, 22	4, 38	4, 50
	4, 72	4, 88	5, 04	5, 20	5, 36	5, 53	5, 70	5, 86	6, 03	6, 20
	6, 37	6, 54	6, 71	6, 88	7, 05	7, 22	7, 39	7, 55	7, 72	7, 89
	8, 06	8, 22	8, 39	8, 56	8, 72	8, 89	9, 06	9, 22	9, 39	9, 55
	9, 72	9, 82	10, 06	10, 23	10, 41	10, 58	10, 75	10, 92	11, 10	11, 28
	11, 46	11, 64	11, 82	12, 00	12, 18	12, 36	12, 54	12, 73	12, 91	13, 10
	13, 28	13, 36	13, 63	13, 80	13, 97	14, 14	14, 31	14, 49	14, 66	14, 83
	14, 99	–	–	–	–	–	–	–	–	–

 

Определение глюкозы по методу Вильштеттера и Шудля. Метод Вильштеттера и Шудля дает возможность определить глюкозу в присутствии фруктозы. В основе метода лежит способность молекулярного йода в щелочной среде окислять только альдегидоспирты, не влияя на кетоспирты. Реакция идет в две стадии:

 

1) 2NaOH + J₂ NaOJ + NaJ + H₂O,

 

O O

C C

H NaOH HNa

2) (CHOH)₄ + NaOJ + NaJ (CHOH)₄ + NaOJ + H₂O.

CH₂OH CH₂OH

При внесении избытка йода непрореагировавший йод можно определить в кислой среде титрованием тиосульфатом натрия:

 

NaOJ + NaJ + 2HCl J₂ + 2NaCl + H₂O,

 

J₂ + Na₂S₂O₃ 2NaJ + Na₂S₂O₄.

 

Для анализа в две колбы вносят по 10 см³ раствора йода. В одну их них (опыт) добавляют 20 см³ экстракта, в другую (контроль) – 20 см³ дистиллированной воды. Затем медленно приливают 15 см³ раствора гидроксида натрия и оставляют стоять при комнатной температуре (20 ± 5 °С) 15 мин. После этого раствор подкисляют 20 см³ раствора серной кислоты и остаток йода титруют раствором тиосульфата натрия в присутствии растворимого крахмала.

Массовую долю глюкозы в растительном сырье Г, %, рассчитывают по формуле

 

Г = ,

 

где V и V ₁ – объемы раствора тиосульфата натрия, пошедшие

на титрование контроля и опыта, см³;

9 – масса глюкозы, эквивалентная 1 см³ раствора йода, мг;

q – масса навески сырья в 1 см³ экстракта, мг;

V ₂ – объем экстракта, взятый для определения, см³.

 

Определение сахарозы. Отбирают 50 см³ экстракта пипеткой в мерную колбу на 100 см³, добавляют 5 см³ раствора соляной кислоты с массовой долей 5 % и помещают в водяную баню при температуре кипения на 30 мин для инверсии сахарозы. Затем колбу охлаждают, добавляют до метки раствор гидроксида натрия с концентрацией 0, 1 см³ в гидролизате определяют редуцирующие сахара по Иссекутцу.

Массовую долю сахарозы С, %, в растительном сырье находят по формуле

С = (Х – РВ) × 0, 95,

 

где Х – массовая доля редуцирующих сахаров в экстракте после

инверсии, %;

РВ - массовая доля редуцирующих сахаров в экстракте до

инверсии;

0, 95 – коэффициент пересчета редуцирующих веществ на

сахарозу.

 

Оформление результатов

Полученные данные вносят в таблицу.

 

Наименование сырья	Массовая доля сахаров, %
Глюкоза	Фруктоза	Сахароза
Морковь
Яблоко
Свекла

 

Контрольные вопросы и задания

1. Суть метода определения редуцирующих сахаров по Иссекутцу. Какие сахара можно определить этим методом?

2. Каким методом можно определить глюкозу в присутствии других сахаров?

3. Как определить содержание фруктозы в растительном сырье?

4. Что такое инверсия сахарозы? Как определить содержание сахарозы в растительном сырье?

5. Сколько инвертного сахара образуется при инверсии 100 г сахарозы?

Лабораторная работа № 34