Работа 10.5. Определение массовой доли казеина в молоке методом кислотного осаждения

Казеин молока обладает кислыми свойствами, и поэтому способен взаимодействовать со щелочью. Поэтому массовую долю казеина можно определить по разнице объемов щелочи, пошедшей на Нейтрализацию молока и бесказеиновой сыворотки.

В основе получения бесказеиновой сыворотки лежит кислотная коа­гуляция казеина в изоэлектрической точке (ИТ), соответствующей рН = 4,6...4,7. Механизм процесса заключается в том, что при подкислении молока происходит постепенная нейтрализация отрицательных групп (карбоксильных и фосфатных) казеина и удаление из состава казеиновых мицелл коллоидного фосфата кальция. При рН = 4,9 наступает потеря частицами всего коллоидного фосфата кальция и полное разрушение мицеллярной структуры. Дальнейшее понижение рН раствора до ИТ приводит к нейтрализации казеиновых частиц и снижению степени их гидратации. Изоэлектрическое состояние сопровождается конформа-ционными изменениями полипедтидных цепей макромолекул казеина внутри субмицелл, а это приводит к частичной гидрофобизации их по­верхности и образованию нерастворимых в водной среде агрегатов.

Дальнейшее объединение субмицелл за счет гидрофобных, водород­ных и, в меньшей степени, ионных связей приводит к образованию геля.

 

Примечание:

Следует помнить, что казеин осаждается только в изоэлек­трической точке (ИТ). Так, прк недостатке кислоты мицеллы имеют отрица­тельный заряд и, следовательно, гидратированы, что препятствует их осажде­нию, Избыток кислоты приводит к перезарядке частиц казеина, их гидратации и повторному растворению. Схемы поверхности казеиновых частиц при рН выше, ниже и в ИТ представлена на рис. 1

 

Рис. 1. Схема поверхности казеиновых частиц при различных значениях рН:

а — выше изоэлектрической точки;

б — в изоэлектрической точке;

в — ниже изоэлектрической точки

 

Реактивы и материалы:

ü Колбы конические вместимостью 100 и 200 см³

ü Цилиндр мерный вместимостью 100 см³

ü Бюретка вместимостью 25 см³ с ценой деления 0,10 см³

ü Мерная пипетка вместимостью 50 см³

ü Воронка

ü Бумажный фильтр

ü Молоко 40 см³

ü Серная кислота (С_э = 0,05 моль/дм³)

ü 1%-ный раствор фенолфталеина

ü Раствор гидроксида натрия (С_э = 0,1 моль/дм³)

 

Методика проведения анализа:

1 этап. В коническую колбу вместимостью 200 см³ пипеткой вносят 20 см³ молока и цилиндром 80 см⁵ дистиллированной воды С температурой 20°С; содержимое колбы перемешивают и титруют из бюретки раствором серной кислоты (С_э = 0,05 моль/дм³) (реактив 1, б) при слабом постоянном помешивании до тех пор, пока казеин не выпадет в осадок большими хлопьями. Для контроля полноты выпадения казеина определяют рН, пользуясь индикаторной бумажкой. ИТ казеина соответствует рН = 4,6…4,7.

Объем раствора серной кислоты (V_к), пошедшей на осаждение казеина, записывают.

Через 3...5 мин после образования осадка казеина жидкость фильтруют через сухой складчатый фильтр в коническую колбу вместимостью 200 см³. Далее 50 см³ фильтрата мерной пипеткой переносят в коническую колбу вместимостью 100 см³; добавляют сюда 3...5 капель 1%-ного раствора фенолфталеина и титруют раствором гидроксида натрия (С_э = 0,1 моль/дм³) до слабо-розового окрашивания, не исчезающего в течение 30 с.

Объем щелочи (V ₁ ),пошедшей на титрование, записывают.

2 этап. В коническую колбу вместимостью 200 см³ пипеткой вносят 20 см³ молока, цилиндром — 80 см³ дистиллированной воды температурой 20°С, из бюретки — столько же серной кислоты (С_э - 0,05 моль/дм³), сколько потребовалось на осаждение казеина на первом этапе, и 3...5 капель 1%-ного раствора фенолфталеина. Содержимое колбы перемешивают и титруют раствором гидроксида натрия так же, как описано выше.

Объем раствора щелочи (К), пошедшей на титрование, записывают.

 

Обработка результатов:

Поскольку на первом этапе работы брали только 50 см³ фильтрата, то вначале рассчитывают объем щелочи (X), который пошел бы на титрование всего раствора (молоко + вода + кислота). Пользуются расчетной формулой.

(см³), (10.5.1)

где V _к— объем раствора серной кислоты, израсходованной на осаждение казеина, см³;

V ₁ — объем раствора гидроксида натрия, израсходованного на титрование 50 см³ фильтрата, см³;

50 — исходный объем раствора, см³.

Массовую долю казеина К ( в %)рассчитывают по формуле 10.5.2.

 

(10.5.2)

 

где V₂ — объем раствора гидроксида натрия, израсходованного на титрование на втором этапе работы, см³;

X — рассчитанный объем раствора гидроксида натрия, израсходованного на титрование на первом этапе, см³;

0,1131 — масса казеина, соответствующая 1 см³ раствора гидроксида натрия с эквивалентной концентрацией 0,1 моль/дм³, г;

т — объем молока, взятого на исследование, см³ (т = 20 см³).