Определение общего азота с помощью метода Кьельдаля
Цель работы: освоение количественного определения белковых веществ методом Кьельдаля в растительных и животных продуктах.
Оборудование, реактивы и материалы: аналитические весы, песочная баня или электроплитка, установка для отгонки аммиака, мерные цилиндры вместимостью 5 и 25 см3, мерные пипетки вместимостью 1 и 10 см3, бюретки, капельницы, шпатели; серная кислота плотностью 1, 834 г/см3, сухая смесь сульфата меди и сульфата калия, раствор гидроксида натрия с массовой долей 33 %, раствор гидроксида натрия концентрацией 0, 05 моль/дм3, раствор серной кислоты с концентрацией 0, 05 моль/дм3, спиртовой раствор метилового красного, лакмусовая бумажка; пшеничная мука, мясо, казеин.
Теоретические сведения Определение количества азота с помощью метода Кьельдаля основано на способности азотсодержащей молекулы белка минерализоваться в концентрированной серной кислоте.
катализатор
NH2
Выделяющийся азот связывается с концентрированной серной кислотой:
2 NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4. конц.
Для предотвращения возможности потери азота серную кислоту добавляют заведомо в избытке. Процесс минерализации можно интенсифицировать с помощью катализаторов: сульфата меди, сульфата калия, перекиси водорода, селена и других химических соединений. После сжигания пробы белка добавляют гидроксид натрия в соотношении 4: 1 к количеству серной кислоты, взятой для минерализации. Гидроксид натрия нейтрализует избыток кислоты и разлагает аммонийную соль с выделением аммиака:
H2SO4 + 2 NaOH = NaSO4 + 2 H2O,
(NH4)2 + 2 NaOH = Na2SO4 + 2 NH3 + 2 H2O.
Выделяющийся аммиак связывается с серной кислотой в приемной колбе:
2 NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4.
Оставшаяся серная кислоты, не связанная с аммиаком, оттитровывается гидроксидом натрия. Ход работы
В сухую колбу Кьельдаля вносят 0, 1 г исследуемого продукта, наливают 5 см3 концентрированной серной кислоты. Добавляют небольшое количество катализатора. Осторожно перемешивают круговыми движениями, закрывают колбу стеклянным затвором и помещают в вытяжной шкаф для сжигания. Сначала нагревают осторожно, не допуская разбрызгивания жидкости, а затем нагревание усиливают. Пробу сжигают до тех пор, пока жидкость не станет совершенно прозрачной. Колбу охлаждают, добавляют в нее 20 см3 дистиллированной воды, 2-3 капли метилового красного и присоединяют к лабораторной установке (рисунок).
Рисунок. Схема установки для отгонки аммиака
Предварительно необходимо нагреть парообразователь 1 до кипения и прогреть установку паром. Затем закрывают зажим 3 и открывают зажим 2. В коническую колбу 8 отмеривают пипеткой 10 см3 раствора серной кислоты концентрацией 0, 05 моль/дм3, добавляя 2-3 капли метилового красного и помещают под водяной обратный холодильник 7 так, чтобы форштосс холодильника был опущен в жидкость. Через воронку 4, периодически открывая зажим 5, осторожно добавляют 20 см3 раствора гидроксида натрия с массовой долей 33 %, ополаскивают воронку 5 см3 дистиллированной воды для того, чтобы остаток щелочи также оказался в колбе Кьельдаля 6. Окраска реакционной смеси в колбе Кьельдаля должна быть зеленовато-желтой, что свидетельствует об изменении кислой реакции среды на щелочную. Если окраска не изменится, следует добавить дополнительно еще 5 см3 раствора гидроксида натрия. Открывают зажим 3, одновременно закрывая зажимы 5 и 2. Пар из парообразователя 1 проходит через конденсатор и поступает в колбу Кьельдаля. Выделяющийся в процессе реакции аммиак с парами воды попадает в каплеуловитель и, конденсируясь в холодильнике, стекает в колбу 8. Начало отгонки считают с момента появления первой капли жидкости в холодильнике. Продолжают отгонку в течение 15 мин. Затем поднимают форштосс холодильника, отгоняют еще в течение 5 мин и проверяют реакцию перегоняемой жидкости. Если лакмусовая бумажка синеет, то отгонку продолжают. Если ее цвет не меняется, то отгонку прекращают. Остаток кислоты, не связанный с аммиаком, оттитровывают раствором гидроксида натрия концентрацией 0, 05 моль/дм3. С целью проверки чистоты реактивов проводят контрольный опыт. Для этого в колбу Кьельдаля наливают 25 см3 дистиллированной воды, 2-3 капли метилового красного и 20 см3 раствора гидроксида натрия с массовой долей 33 %. Присоединяют колбу Кьельдаля к установке для отгонки аммиака. Все остальные операции осуществляют так же, как и в рабочем опыте. Массовая доля минерализованного азота х, мг%, вычисляют по формуле
где а – объем раствора гидроксида натрия с концентрацией 0, 05 моль/дм3, пошедшее на титрование раствора серной кислоты той же концентрации в контрольном опыте, см3; б – объем раствора гидроксида натрия с концентрацией 0, 05 моль/дм3 пошедшее на титрование в рабочем опыте, см3; q – масса продукта, взятая для определения, г; 0, 7 – масса азота, соответствующая 1 см3 раствора серной кислоты с концентрацией 0, 05 моль/дм3, мг.
Расчет количества белковых веществ ведут по количеству общего азота, умноженному на коэффициент, экспериментально установленный для различных видов белковых веществ в зависимости от содержания в них азота. Коэффициенты пересчета белковых веществ для различных пищевых продуктов приведены в таблице.
Оформление результатов Полученные результаты вносят в таблицу.
Контрольные вопросы и задания
1. На чем основан метод Кьельдаля? 2. Почему индикатор приливают в приемную колбу перед отгонкой аммиака, а не непосредственно перед титрованием? 3. Как расчитать коэффициент персчета на белок, зная содержание азота в данном белке? 4. Вычислить содержание белка в пшеничном хлебе, если известно, что масса навески продукта для минерализации равна 0, 1 г, на титрование контрольного опыта израсходовано 9, 9 см3 гидроксида натрия, а рабочего опыта – 7, 6 см3 раствора гидроксида натрия.
Лабораторная работа № 10
|
R – CH – COOH + H2SO2 NH3 + SO3 + CO2 + H2O.
