Авер'янова Є.В., Митрофанов Р.Ю. Пектин. Отримання і властивості

n1.doc (5 стор.)
Оригінал


1   2   3   4   5

4.2 Методи кількісного визначення пектинових
речовин



Кількісне визначення пектинів завжди проводиться в розчинах, тому об'єкт дослідження повинен знаходитися в розчиненому стані.

Переведення в розчин пектинових речовин, що знаходяться в твердих сумішах, вже описувалося при викладі методів якісного визначення, однак частіше доводиться мати справу з їх визначенням у рослинних об'єктах.

Потрібно мати на увазі, що при екстрагуванні пектинових речовин з рослинних матеріалів порівнянні результати можуть бути отримані тільки в тому випадку, якщо користуватися одними і тими ж прийомами екстракції при їх строгому дотриманні.

Існують два методи кількісного вилучення пектинів з рослинних матеріалів:

1) фракційне витяг пектинових речовин;

2) швидке отримання всього екстракту.

За першим методом підлягає аналізу добре подрібнений рослинний матеріал екстрагується на водяній бані десятикратним кількістю 95%-ного етилового спирту для видалення цукрів, смоли, воску і т. д. нерастворившаяся осад фільтрується, промивається 95%-ним спиртом, потім сумішшю спирту і ефіру, знову ефіром і сушиться при 85 ° С. Оброблений таким чином матеріал екстрагується в приладі, який зручний для багаторазових послідовних обробок (малюнок 3).

Матеріал поміщається в посудину А, забезпечений фільтром з пористого скла, і заливається попередньо нагрітій до необхідної температури екстракційної рідиною. Необхідна для цього температура підтримується за допомогою водяної лазні Б.

Після завершення процесу рідина за допомогою водяного насоса відсмоктується через трубку У в приймач. Якщо необхідно, проводять кілька екстракції однієї і тієї ж проби однією або кількома рідинами. При цьому можна збирати або весь екстракт відразу, або по фракціях.

При достатній кількості розчину (близько 50 мл на 1 г екстрагується матеріалу) і хорошому розмішування можна витягти 99% пектинових речовин за 4, 5 послідовних обробок.

Екстрагують рідина вибирається залежно від того, в якій формі пектинові речовини знаходяться в об'єкті дослідження. Найчастіше в якості її застосовують воду або 0,1 Н соляну кислоту.

Малюнок 3  Екстрактор Вейх-Філіпса
Але якщо об'єкт дослідження містить нерозчинні у воді пектинати і пектати, екстрагуючу рідиною повинен бути дуже слабкий розчин лугу, так як при дії соляної кислоти вийшли б нерозчинні нізкометоксілірованние пектинові і пектовие кислоти.

За другим методом в трилітрову колбу поміщають 100 г добре подрібненого досліджуваного матеріалу і заливають такою кількістю гарячої води, щоб при додаванні необхідної кількості реактивів загальний обсяг не перевищував двох літрів. Вміст колби нагрівається на водяній бані до 88 ... 90 ° С, після чого додається сірчиста кислота з розрахунку, щоб кінцева концентрація її була 0,4 ... 0,6%. Екстракція триває 60 хв. при 88 ... 90 ° С. Після цього колба виймається з водяної бані і швидко охолоджується струменем холодної води. Потім у неї доливається дистильована вода до мітки 2 л, вміст розмішується і відстоюється в повному спокої. З відстояного екстракту відбирається необхідне для проведення аналізу кількість рідини.

4.3 Кількісне визначення протопектину
Як відомо, протопектин не розчиняється у воді. З рослинної тканини або будь-якого іншого випробуваного матеріалу спочатку екстрагуються водорозчинні пектинові речовини, потім зразок піддається обробці, яка переводить в розчинний стан протопектин.

З добре подрібненої проби спочатку видаляються розчинні пектини шляхом екстракції протягом 2 год трьома послідовними порціями холодної (від 20 до 25 ° С) дистильованої води з розрахунку 100 мл на 1 г проби. Така екстракція видаляє з зразка 98% розчинних пектинових речовин. Що залишився протопектин можна перевести в розчинний стан обробкою 0,5%-ним розчином оксалату амонію при 85 ° С протягом 2 год або розчином соляної кислоти звичайними прийомами і визначити методами, прийнятими для пектинової і пектовой кислот, а також для їх солей.

Пропонований метод кількісного визначення протопектину є простим і доступним, але з огляду на те, що межа між нерозчинними та розчинними пектиновими речовинами дуже невизначена, цей метод можна вважати до деякої міри умовним.

4.4 Кількісне визначення пектинових і пектових
кислот і їх солей



Першою операцією при визначенні масової частки пектинових речовин в рослинній сировині є витяг і переклад в розчинений стан.

Для цього беруть наважку масою 25 г вологого або 10 г сухого досліджуваного матеріалу, ретельно розтирають його в ступці до однорідної маси. Кількісно переносять в конічну колбу на 150 мл, змиваючи ступку водою, потім додають в колбу 100 мл дистильованої води з температурою 40 ° С. Колбу з матеріалом і водою витримують на водяній бані при температурі 40 ° С протягом 30 хв. Після закінчення цього часу вміст колби фільтрують через паперовий складчастий фільтр. Операцію повторюють, заливаючи твердий залишок в колбі 75 мл, а потім ще раз 50 ... 60 мл води, фільтруючи кожен раз рідина через той же фільтр. Отримані екстракти збирають у мірну колбу на 250 мл і доводять до мітки дистильованою водою. Отриманий розчин гідратованих пектинів використовують для подальших аналізів.

Для визначення масової частки у рослинній сировині протопектину і пектовой кислоти залишок подрібненого рослинного матеріалу на фільтрі заливають 50 мл 0,3 Н розчину соляної кислоти і переносять у конічну колбу на 250 мл, закривають колбу пробкою із зворотним холодильником і витримують 30 хв. на киплячій водяній бані. Після закінчення цього часу екстракт фільтрують через складчастий фільтр в мірну колбу на 500 мл. Залишок на фільтрі 3, 4 рази промивають 75 мл дистильованої води, промивні води фільтрують через паперовий фільтр в ту ж колбу. Фільтр разом із залишком рослинного матеріалу переносять у конічну колбу, заливають від 50 до 70 мл 1%-ного розчину лимоннокислого амонію і поміщають на киплячу водяну баню на 30 хв. Отриманий екстракт відфільтровують через паперовий фільтр в ту ж мірну колбу. Фільтр промивають гарячою дистильованою водою, після чого вміст колби охолоджують і доводять до мітки.

Отримані екстракти гідратованого пектину і протопектину досліджують одним з наступних методів.
4.4.1 Кальцій-пектатний метод
Метод заснований на осадженні пектових кислот у вигляді кальцієвих солей. Це один з найбільш точних методів. Він простий, доступний і має хорошу збіжність паралельних аналізів. В залежності від мети дослідження можна визначити окремо розчинний пектин, протопектин або суму пектинових речовин.

Хід аналізу при визначенні пектинів в обох розчинах однаковий. Відмінність в тому, що розчин протопектину попередньо нейтралізують NaOH до додавання лугу, необхідної для його гідролізу.

Для гідролізу пектинових речовин до 50 мл досліджуваного розчину додають рівний об'єм 0,4%-ного (1 Н) розчину NaOH і залишають на 8 ... 10 год при кімнатній температурі. Після закінчення цього часу розчин підкислюють тим же об'ємом 1 Н оцтової кислоти. Утворилися пектовие кислоти осаджують 50 мл 10%-ного розчину СаСО 3. Отриманий осад пектати кальцію відфільтровують через заздалегідь висушений до постійної маси і зважений з бюкс паперовий фільтр. Осад на фільтрі промивають 0,5%-ним розчином СаСl 2, потім 5, 6 разів холодною дистильованою водою для видалення іонів хлору (перевірка по реакції на Сl - з азотнокислим сріблом). Для зниження зольності осад додатково промивають
3, 4 рази гарячою дистильованою водою. Фільтр з осадом переносять в бюкс і сушать до постійної маси при температурі 100 ... 105 ° С. Масу осаду, отриману по різниці між масою бюкса з осадом на фільтрі і масою бюкса з фільтром, множать на 0,9235 для перерахунку на пектовую кислоту. Якщо маса пектати кальцію перевищує 0,03 г, досвід необхідно повторити з меншою кількістю екстракту.

Похибка методу складає 0,3%. Джерело помилок: можливість переходу в осад пектати кальцію непектінових домішок.

Якщо в досліджуваному об'єкті ці речовини не перебувають у розчиненому стані, їх слід перевести в розчин небудь з існуючих методів.
4.4.2 Карбазольний метод
Метод заснований на визначенні пектинів за освітою гидролизованного до D-галактуроновой кислоти досліджуваного пектинового розчину з карбазоловим реактивом.

Пектиновий розчин підкислюють сірчаною кислотою до рН 1,0 ... 1,5. Потім пектини осаджують підкисленим етиловим спиртом-ректифікатом з рН 4,7 ... 4,8. Утворений осад відокремлюють центрифугуванням при швидкості 3000 об. / Хв. протягом 10 хв. і промивають підкисленим спиртом. Промитий осад гідролізують концентрованою сірчаною кислотою, додають 0,2%-ний спиртовий розчин карбазолового реактиву і виробляють завмер оптичної щільності на фотоелектроколориметр ФЕК-М або аналогічному при довжині хвилі 535 нм з зеленим фільтром. Переважно використовувати кювету з робочою довжиною 20 мм. Відлік на ФЕКе проводять за шкалою оптичної щільності. Кількість пектинових речовин визначають за допомогою калібрувальної кривої, побудованої за чистою
D-галактуроновой кислоті.

Недолік карбазольного методу в тому, що результати часто спотворені через недостатньо ретельної промивки пектинового осаду від сахарози, продукти гідролізу якої (в основному глюкоза) дають з карбазол той же колір, хоча і менш інтенсивний, ніж
D-галактуроновая кислота.
4.4.3 Кількісне визначення в розчині
без деметоксілірованія
Існує кілька модифікацій цього методу, з яких найбільш поширені наступні.
4.4.3.1 Перший варіант методу

До 50 мл досліджуваного розчину додають концентровану соляну кислоту до досягнення її кінцевої концентрації 0,15 Н. Потім при безперервному, енергійному перемішуванні вводять по краплях 100 мл 95%-ного етилового спирту. Через 1 год отриманий осад відфільтровують через паперовий складчастий фільтр, ретельно промивають сумішшю води і етанолу (1:2), що містить 0,2% соляної кислоти. Промитий осад розчиняють на фільтрі гарячою водою. При поганій розчинності осаду до гарячої води додають кілька крапель лугу. Кількість фільтрату має бути рівним 50 мл. Отриманий фільтрат нейтралізують і знову осаджують етиловим спиртом. Утворений осад знову відфільтровують, промивають спочатку сумішшю води з етанолом (1:2), потім 95%-ним етиловим спиртом, переносять кількісно гарячою водою у попередньо висушений до постійної маси і зважений тигель і сушать у сушильній шафі при температурі 100 ... 105 ° С до постійної маси. Різниця між масою тигля з осадом після сушки і порожнього тигля являє собою кількість пектину в 50 мл розчину.

4.4.3.2 Другий варіант методу

До 100 мл досліджуваного розчину додають 20 мл концентрованої соляної кислоти. З підкисленого розчину пектин осаджують 100 мл 95%-ного етилового спирту. Через 15 хв випав осад відфільтровують через щільне шовкове полотно, яке обережно розвертають і поміщають у відкриту широку чашку осадом вгору. Осад заливають 300 мл 95%-ного спирту, розтирають і віджимають. Таку промивку повторюють 3, 4 рази до негативної реакції на іон хлору. Після ретельного отжатия осад переносять кількісно в попередньо зважений пористий тигель, сушать і спалюють його. Кількість пектинових речовин визначається по різниці між масами залишків після сушки і після спалювання.

Перевагою методу осадження етиловим спиртом є його простота. Однак він недостатньо точний, тому що разом з пектином соосаждаются баластні по відношенню до пектину речовини.

4.4.3.3 Осадження ацетоном

До досліджуваного розчину, що містить приблизно 0,2% пектинових речовин, додають ацетон до його кінцевої концентрації в розчині 50%. Після 5 хв. відстоювання суміші осад відфільтровують через паперовий фільтр, кількісно переносять його, змиваючи холодною водою, в мірну колбу на 100 мл, доводять до мітки. Для кращого розчинення осаду розчин підігрівають. Після охолодження розчину додають ацетон для осадження пектинових речовин. Осад знову відфільтровують через зважений беззольний фільтр, промивають 60%-ним ацетоном, сушать при температурі 100 ° С і спалюють. Різниця між масами залишків після сушки і після спалювання являє собою кількість пектину в досліджуваному розчині.

Гідність даного методу полягає в тому, що виходить більш щільний осад, ніж при осадженні спиртом. Крім того, ацетон легше регенерується.

Недоліком є ​​велика похибка методу, так як при осадженні ацетоном в осад можуть випадати непектіновие речовини.

4.4.3.4 Визначення пектинових речовин по оптичному
обертанню

Цей метод застосуємо для цитрусових пектинів. Аналіз проводиться таким чином. Спочатку вимірюють питоме обертання вихідного розчину, після чого пектинові речовини кількісно осаджують у вигляді мідної солі і відфільтровують. Потім вимірюють питоме обертання фільтрату. Різниця обертань до і після осадження пектинових речовин прямо пропорційна їх концентрації (питоме обертання цитрусового пектину +230 град.).

Наведений метод визначення концентрації пектинових речовин широкого розповсюдження не отримав, так як пектини, виділені з різних джерел різними методами, мають різні величини питомого обертання. Крім того, мідь осаджує з розчинів і інші речовини, наприклад білки. Отже, потрібно вводити додаткові операції по попередньому очищенню випробуваного розчину від непектінових складових.

4.4.4 Кількісне визначення пектинових речовин
в розчині, що супроводжується деметоксілірованіем

4.4.4.1 Осадження соляною кислотою

Пектовие кислоти осідають із розчинів сильними мінеральними кислотами. Внаслідок того, що при певних умовах розчинність пектових кислот навіть у гарячій воді дуже низька, це властивість може бути використано для кількісного визначення пектинів.

Сутність методу визначення пектинових речовин через пектовую кислоту шляхом осадження соляною кислотою полягає в наступному. До 25 мл приблизно 1%-ного розчину пектинових речовин додають від 8 до 12 г сахарози і осаджують 200 мл 95%-ного етилового спирту. Осад відфільтровують, а потім розчиняють на фільтрі дистильованою водою. Отриманий розчин обмилюють 0,2 ... 1%-ним розчином гідроокису натрію протягом 15 хв і осаджують соляною кислотою (1:2,5) при кип'ятінні протягом 5 хв. Випав осад фільтрують і промивають гарячою водою майже до негативної реакції на хлор- іон. Фільтрат повинен бути прозорим. Якщо це не так, визначення повторюють: обмилюють пектиновий розчин більш концентрованою лугом і при більш низькій температурі.

Отриманий осад змивають в тигель і висушують спочатку на паровій бані, а потім у сушильній шафі при 98 ° С. Вага пектинової кислоти визначають як різницю між масами до і після визначення золи.

Результати, отримані за цим методом, зазвичай занижені, мабуть, внаслідок деградації пектинових речовин під час нагрівання з кислотою.

4.4.4.2 Об'ємне вимір осаду пектовой кислоти

Цей метод полягає в омиленні пектинових речовин гідроокисом натрію, осадженні пектовой кислоти соляною кислотою і центрифугуванні отриманого осаду при 2400 ... 2500 об / хв. точно
15 хв. Кількість пектинових речовин визначається за обсягом осаду пектовой кислоти після центрифугування.

Метод заснований на осадженні пектових кислот сильними мінеральними кислотами. До 200 мл досліджуваного розчину додають
2,5 мл 40%-ного розчину гідроксиду натрію і залишають при кімнатній температурі протягом 15 хв. Утворену пектовую кислоту осаджують 10 мл концентрованої соляної кислоти і центрифугують при 3000 об. / Хв. протягом 10 хв. в градуйованою центріфужной пробірці. Користуючись калібрувальної кривої і обсягом отриманого осаду, визначають концентрацію пектинових речовин. Для побудови калібрувальної кривої використовують дані таблиці 3.

Метод достатньо точний, результати аналізів добре відтворювані. Похибка визначення 0,01%.

Метод можна застосовувати тільки для визначення концентрації даного препарату, а також для приблизного визначення пектинової кислоти в соках, так як обсяг осаду залежить не тільки від його кількості, але і від розміру молекули вихідної пектинової кислоти і, отже, характеру осаду.

Таблиця 3 - Залежність концентрації пектинових речовин
від обсягу осаду

Концентрація пектину,%

Обсяг осаду

пектовой кислоти, мл

Метиловий ефір пектовой кислоти

Полігалактуронани

0,05

0,35

11,0

0,10

0,70

21,5

0,15

0,105

30,0

0,20

0,140

34,5

0,25

0,175

39,7

0,30

0,210

44,0


4.4.4.3 Визначення за допомогою титрування пектовой кислоти

Полігалактуронових кислота, що є основою всіх пектинових речовин, може бути виділена з них і відтитровані розчином підстави. Дані титрування досить точно визначають кількість пектинових або пектових кислот в розчині або екстракті. Першою операцією при проведенні визначення за цим методом є осадження пектинів ацетоном. До досліджуваного розчину додають при помішуванні таку кількість ацетону, щоб кінцева концентрація його була дорівнює 60%. Суміш відстоюють декілька хвилин і фільтрують через паперовий складчастий фільтр. Осад промивають на фільтрі 60%-ним ацетоном і змивають в той же стакан холодною водою. Отриманий водний розчин кип'ятиться для видалення ацетону і доведення об'єму рідини до 40 мл, потім його переносять в градуйований посудину на 200 мл і охолоджують. Після цього його ретельно титрують 0,1 Н гідроокисом натрію.

По закінченні титрування проводять лужний омилення пектинових речовин: до відтитровані розчину додають ще 10 мл луги, посудину закривають і відстоюють протягом 30 хв. при кімнатній температурі. Надлишок лугу оттітровивают 0,1 Н соляною кислотою і додають ще 50 мл 0,1 Н соляної кислоти. Вміст перемішують, і посудина поміщають на киплячу водяну баню на
10 хв. Потім суміш охолоджують, вміст посудини доводять до 200 мл, перемішують і фільтрують. Відведені кількість фільтрату титрують 0,1 Н гідроокисом натрію. У таких же умовах проводять холостий дослід. Теоретично 1 мл 0,1 Н гідроокису натрію еквівалентний 0,177 г чистої полігалактуронових або пектовой кислоти.

Наведені методи прямі і досить точні. Недоліком їх є тривалість визначення. Джерелом помилок в цьому випадку може бути недостатнє очищення препарату пектину, який виділяється з досліджуваного розчину і використовуваного для титрування.

5 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 1. ВИДІЛЕННЯ пектин
Із сировини рослинного походження
Мета роботи: оволодіння практичними прийомами по витяганню пектину з різної рослинної сировини і порівняння органолептичних характеристик різних видів пектину.

Тривалість роботи: 6 годин.

Обладнання та матеріали:

соляна кислота (0,03 Н розчин) 2000 мл

спирт етиловий 96%-ний 1600 мл

щавлева кислота, 0,5%-ний розчин 1500 мл
сульфат алюмінію 1250 мл

аміак 500 мл

оксалат амонію 1%-ний розчин 200 мл

ацетон 50 мл

стакан на 1 л 6 шт.

колба Бунзена 1 шт.

воронка Бюхнера 1 шт.

колба на 1 л 3 шт.

колба на 0,5 л 3 шт.

холодильник кульковий 6 шт.

баня водяна 6 шт.
Досвід 1. З скоринок плодів цитрусових
Скоринки апельсина, лимона або мандарина в кількості 50 г подрібнюють у м'ясорубці, поміщають в мішечок з тканини і заливають у склянці спиртом для видалення ефірної олії, пігментів та інших домішок. Стакан накривають годинниковим склом і ставлять не менше ніж на 1 годину на водяну баню, нагріту до 70 ° С. Після цього матеріал віджимають на воронці Бюхнера і знову заливають спиртом (відпрацьований спирт відганяють з розчину на водяній бані, висушують прожареним сульфатом міді і використовують в подальшій роботі). Операцію повторюють до тих пір, поки спиртовий екстракт буде лише слабо забарвлений в жовтий колір, на це йде близько 500 мл етанолу.

Відмиту масу поміщають в колбу на 500 мл, заливають 200 мл 0,03 Н НСl і нагрівають 1 година на киплячій водяній бані. Гарячу витяжку фільтрують через вату, залишок двічі промивають на фільтрі невеликими порціями гарячої води. Після охолодження фільтрат частково нейтралізують аміаком до слабокислої реакції (індикатор лакмус) і упарюють на водяній бані (бажано у вакуумі) до 70 мл. До залишився сиропу додають два об'єми спирту. Випав сирої пектин відокремлюють центрифугуванням. Коли потрібен більш чистий препарат, пектин розчиняють у невеликій кількості води при нагріванні і повторно облягають спиртом. Пухкий осад переносять на годинникове скло і підсушують на повітрі або в термостаті (але при температурі не вище 45 ° С). Залишок після видалення спирту зважують і визначають вихід в залежності від сорту і зрілості плодів.
Досвід 2. З вичавків яблук
Перед витяганням пектину сушені вичавки в кількості 100 г дроблять, потім обробляють холодною водою у співвідношенні 1:2 для вилучення цукрів, кислот, солей. Пектин в холодній воді не розчиняється, тому її підігрівають до температури не вище, ніж 10 ... 15 ° С. В іншому випадку відбувається вимивання розчинного пектину.

Екстракцію пектину виробляють гарячою водою, підкисленою сірчистої або соляною кислотою, при цьому він переходить у розчин. Режим гідролізу для сушених вичавок: співвідношення вичавок та води 1:4; температура 80 ... 90 ° С; тривалість гідролізу 1:00. Екстракт відділяється від відпрацьованих вичавок віджиманням на вакуум-фільтрі.

Для очищення гарячий екстракт при температурі 50 ... 55 ° С фільтрують на вакуум-фільтрі, потім концентрують до обсягу 140 мл і осаджують пектин з розчину етиловим спиртом. Співвідношення об'ємної кількості спирту і концентрату становить 1,2:1. Щоб уникнути випадання разом з пектином мінеральних домішок в спирт після введення концентратів додають соляну кислоту в кількості 0,3% і суміш перемішують 10 хв.

Обложений пектин відокремлюють від розчину шляхом вакуум-фільтрування. Пектин, що осідає на фільтруючої перегородки, промивають триразово 70%-ним етиловим спиртом, підкисленим соляною кислотою. Потім пектин відмивають від іонів хлору 60%-ним етиловим спиртом.

Далі пектин сушать на повітрі. Вихід сухої пектину становить 5% від висушеної вичавки.

Досвід 3. З виноградних вичавок
Подрібнені і висушені виноградні вичавки в кількості 100 г поміщають в мішечок з тканини і заливають у склянці спиртом для видалення ефірної олії, пігментів та інших домішок. Стакан накривають годинниковим склом і залишають не менше ніж на 1 годину при кімнатній температурі. Після цього, матеріал віджимають на воронці Бюхнера і знову заливають спиртом (відпрацьований спирт відганяють з розчину на водяній бані, висушують прожареним сульфатом міді і використовують в подальшій роботі). Операцію повторюють до тих пір, поки спиртовий екстракт буде лише слабо забарвлений, на що потрібно близько 250 мл етанолу.

Відмиту масу поміщають в колбу на 1000 мл, заливають 500 мл розчину 0,5%-ної щавлевої кислоти і нагрівають 4:00 при температурі 70  С. Гарячу витяжку фільтрують через вату, залишок двічі промивають на фільтрі невеликими порціями гарячої води. Після охолодження фільтрат упарюють на водяній бані (бажано у вакуумі) до 150 мл. До залишився сиропу додають етиловий спирт до повного осадження пектину (близько 180 мл). Випав сирої пектин відокремлюють центрифугуванням. Коли потрібен більш чистий препарат, пектин розчиняють у невеликій кількості води при нагріванні і повторно облягають спиртом. Пухкий осад переносять на годинникове скло і підсушують на повітрі або в термостаті (але при температурі не вище 45 ° С). Залишок після видалення спирту зважують і визначають вихід. Вихід коливається від 4,15% до 7,0% (на суху вичавлювання).
Досвід 4. З бурякового жому
Зміст пектинових речовин в буряковому жомі коливається від 20 до 30% на повітряно-суху масу.

Гідроліз-екстрагування пектину проводять з сушеного бурякового жому в кількості 100 г 1,1 ... 1,5%-ним розчином соляної кислоти при Гідромодуль процесу 1:15. Екстрагування проводять протягом 2 годин при температурі гідролізної суміші 75 ... 76  С. Після закінчення часу гідролізу-екстрагування пектиновий екстракт охолоджують до 35 ... 40  С і фільтрують.

Екстракт бурякового пектину являє собою прозору рідину світло-сірого кольору; вміст пектинових речовин у ньому від 0,5 до 0,8%; щільність екстракту - 1,01 ... 1,02 г / см 3; рН від 0,6 до 0, 7.

При осадженні пектину з пектинового екстракту його обробляють 96%-ним етиловим спиртом, при співвідношенні екстракт до спирту - 1:2. Отриманий коагулят відфільтровують, промивають на фільтрі від спірторастворімих баластних речовин 70%-ним етиловим спиртом, потім зневоднюють 96%-ним етанолом. Отриманий таким чином пектин сушать при температурі 50 ... 55  С і подрібнюють.
Досвід 5. З кошиків соняшнику
Зміст пектинових речовин в соняшнику коливається від 24,0 до 35,7% на повітряно-суху масу.

Кошики соняшнику дроблять, подрібнюють до частинок розміром від 1 до 2 мм і направляють в кількості 100 г на гідроліз. Попереднє промивання соняшниковій січки водою знижує вихід пектину і погіршує його властивості. Для проведення процесу екстрагування пектину соняшникову січку змішують з десятикратним кількістю води з температурою від 95 до 98  С. Отриману суміш розбавляють таким же об'ємом киплячої води, що містить від 6 до 10 г кристалічної щавлевої кислоти на літр. Екстрагування здійснюють при температурі від 80 до 90  С протягом 0,5 годин, а потім суміш фільтрують під вакуумом.

Для виділення пектину 100 вагових частин пектинового екстракту змішують з 5,0 ... 7,5 об'ємними частинами 25%-ного розчину сульфату алюмінію. Після ретельного перемішування додають
20%-ний розчин аміаку до досягнення рН середовища 3,5 ... 3,9. Коагулят відокремлюють, одноразово промивають розведеним спиртом, сушать і подрібнюють.

Першу стадію очистки (мацерацію) продукту проводять таким чином: 100 вагових частин пектинати алюмінію змішують з 100 об'ємними частинами 80%-ного етанолу до однорідної маси, додають 700 об. ч. соляно-кислого 45%-ного етанолу (300 об. ч.
90%-ного, 300 об. ч. води і 114 об. ч. 36%-ної НСl). Суміш розмішують протягом години, потім до неї додають 200 об. ч. 95%-ного етанолу (для зменшення набухання частинок з метою полегшення фільтрації) і залишають ще на 1 годину. Суміш фільтрують і промивають на фільтрі слабкокислим 55 ... 60%-ним етанолом (200 об.ч. 95%-ного етанолу, 137 об. Ч. води і 20 об. Ч. 36%-ної НCl) з метою повного видалення катіонів, потім промивають до нейтральної реакції 70%-ним етанолом. Отриманий пектин сушать при температурі 55  С і подрібнюють.

Досвід 6. З надземної частини ревеню городнього
Надземну частину ревеню висушують і подрібнюють. До 10 г сухого порошку доливають 200 мл води і екстрагують 2 год при температурі 80  С. Операцію повторюють ще два рази. Екстракти проціджують через марлю, фільтрують через великопористі паперові фільтри, концентрують на водяній бані до 1/30 від початкового об'єму.
До згущеного екстракту доливають триразовий обсяг 96%-ного етанолу, випав осад відокремлюють фільтруванням через паперовий фільтр, промивають сумішшю спирту і ацетону (1:1) і сушать. Вижимка рослинного матеріалу, що залишилася після екстракції пектинів, використовується для отримання протопектину. Для цього її тричі обробляють по 2 год 200 мл 1%-ного розчину оксалату амонію при температурі 80  С. Екстракти після проціджування об'єднують, згущують аналогічно вищеописаною методикою, обробляють трикратним об'ємом 96%-ного етанолу; розчин фільтрують, осад протопектину промивають сумішшю спирту і ацетону (1:1) і сушать.
Контрольні питання
1. Як розподіляються пектинові речовини у складових частинах цитрусового плоду?

2. Які стадії обумовлюють особливості технології цитрусового пектину?

3. Як розподіляються пектинові речовини по складовим частинам яблук?

4. Які фактори впливають на зміст і якість пектинових речовин яблук?

5. З яких технологічних стадій складається процес отримання яблучного пектину?

6. Які вимоги до свекловичному жому, використовуваному в процесі отримання пектину?

7. У чому особливості технології виробництва пектину з надземної частини ревеню городнього?

8. Назвати особливості процесу отримання бурякового пектину

9. Які фактори впливають на зміст пектинових речовин в суцвіттях соняшнику?

10. Яким чином впливає вид осадітеля на вихід соняшникової пектину?

6 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 2. МЕТОДИ ВИЗНАЧЕННЯ ФІЗИКО-ХІМІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК пектинові речовини
Мета роботи: визначення фізико-хімічних характеристик різних видів пектину і їх порівняльна оцінка.

Тривалість роботи: 6 годин.

Обладнання та матеріали:

бюкс 3 шт.

стакан 5 шт.

бюретка 2 шт.

колба конічна 5 шт.

колба мірна 2 шт.

фільтр скляний 1 шт.

тигель 3 шт.

ексикатор 1 шт.

сушильну шафу 1 шт.

потенціометр 1 шт.

установка для дистиляції 1 шт.

піч муфельна 1 шт.

ваги аналітичні 1 шт.

спирт етиловий 96%-ний 1000 мл

кислота соляна концентрована 50 мл

гідроокис натрію 10 г

фенолфталеїн 10 мл

оцтова кислота 50 мл

кальцій хлористий 5 г

сульфат магнію 100 г
Досвід 1. Визначення масової частки вологи
Зважену наважку пектину масою від 0,5 до 0,8 г поміщають в бюкс і висушують у сушильній шафі при температурі 130 ° С протягом 40 хв. Масову частку вологи пектину розраховують за формулою:

,

де g 1 - маса бюкса з наважкою до сушки, г;

g 2 - маса бюкса після сушки, г;

g 0 - маса порожнього бюкса, м.

Досвід 2. Визначення рН 1%-ного розчину пектину
Порошок пектину (1 г) розчиняють при перемішуванні в 100 мл дистильованої води. Отриману суміш нагрівають протягом 10 ... 15 хв. при температурі від 50 до 60 ° С. Розчин декантирують від нерозчинного залишку і визначають рН потенціометром із застосуванням скляного або хингидронного електрода.
Досвід 3. Визначення масової частки пектовой кислоти
Наважку пектину масою від 0,05 до 0,08 г розчиняють у 20 мл дистильованої води з льодом і ставлять на 2 ... 3 год для набухання і розчинення пектину. Потім розчин пектину нейтралізують по фенолфталеїну, додаючи 1 мл 10%-ної соляної кислоти. В отриманий розчин по краплях додають від 80 до 85 мл 96%-ного етилового спирту, енергійно перемішуючи. Через 1 ... 2 год утворився осад пектинових речовин кількісно переносять на щільний паперовий фільтр, промивають три рази водно-спиртовим розчином (чотири частини
96%-ного спирту і одна частина води) і один раз 96%-ним спиртом, не даючи осадку висохнути на фільтрі.

Осад кількісно змивають з фільтра гарячою водою у склянку місткістю 500 мл, а фільтр поміщають в окремий стакан і промивають 2, 3 рази гарячою водою. Промивні води збирають у склянку місткістю 500 мл, куди був змитий осад пектину, причому кількість промивної рідини не повинна перевищувати 200 мл. Вміст склянки нейтралізують по фенолфталеїну 0,1 Н розчином гідроокису натрію до слабо-рожевого забарвлення. Для гідролізу пектину додають 20 мл 0,5 Н розчину гідроокису натрію і залишають на 15 ... 20 ч. Потім розчин нагрівають до температури 50 ... 60 ° С і фільтрують через щільний паперовий фільтр. По закінченні фільтрації фільтр промивають кілька разів гарячою водою, приєднуючи промивні води до першого фільтрату. Загальна кількість рідини повинна бути від 275 до 300 мл. До фільтрату додають 50 мл 1 Н оцтової кислоти, 50 мл хлористого кальцію (2 Н), перемішують і ставлять на 1 год, після чого суміш кип'ятять протягом 5 хв і фільтрують через висушений до постійної маси і зважений беззольний фільтр. Осад на фільтрі промивають киплячою водою до негативної реакції на іон хлору (перевірка по реакції Сl - з азотнокислим сріблом). Потім осад промивають 96%-ним етиловим спиртом. Фільтр з осадом висушують у сушильній шафі до постійної маси.
Маса осаду приймається рівною масі пектати кальцію. Зміст пектовой кислоти (Пк,%) розраховують за формулою:

,

де G - маса бюкса з осадом після сушки, г;

G 1 - наважка пектину, г;

0,92 - коефіцієнт перерахунку пектати кальцію на пектовую кислоту.
Досвід 4. Визначення масової частки баластних речовин
Наважку пектину масою від 3 до 4 г поміщають у конічну колбу, заливають підкисленим спиртом (100 мл 70%-ного етилового спирту і 5 мл концентрованої соляної кислоти) і перемішують 15 хв. Потім суміш переносять кількісно на скляний фільтр № 2 і промивають підкисленим спиртом до негативної реакції на іони кальцію (з оксалатом амонію) і іони алюмінію (з алізарин).

Осад промивають чистим 75%-ним спиртом до негативної реакції на іон хлору (з азотнокислим сріблом), потім чистим
96%-ним спиртом і висушують у сушильній шафі при температурі від 80 до 85 ° С до постійної маси.

Кількість баластних речовин (Б,%) розраховують за формулою:

,

де G n - маса пектину після промивки спиртом, м.
Досвід 5. Визначення масової частки вільних
і метоксильованих карбоксильних груп
Промитий і висушений пектин (1 г) поміщають у колбу об'ємом 300 мл, змочують чистим 96%-ним етиловим спиртом для запобігання грудкування і додають 100 мл дистильованої води, перемішують і залишають на ніч до повного розчинення пектину. Розчин титрують 0,1 Н NaOH при додаванні шести крапель індикатора Хінтона до появи червоного забарвлення, не зникає протягом 1 хвилини. Для індикатора змішують один об'єм 0,4%-ного бромтимолового синього, один об'єм 0,4%-ного крезолу червоного, три об'єму 0,4%-ного фенолу червоного і один об'єм дистильованої води.

Вміст вільних карбоксильних груп (Кс,%) розраховують за формулою:

,

де а - кількість 0,1 Н розчину NaOH, витраченого на титрування, мл; 1 мл 0,1 Н розчину NaOH відповідає 0,0045 г COOH.

У цьому ж розчині визначають кількість метоксильованих карбоксильних груп. До нейтралізованої пробі після визначення вмісту вільних карбоксильних груп додають з бюретки 10 мл 0,5 Н NaOH. Колбу закривають і залишають на 2 год при кімнатній температурі для гідролізу метоксильованих карбоксильних груп. Потім до розчину додають з бюретки 10 мл 0,5 Н НС1 і надлишок останньої титрують 0,1 Н NaOH.

Кількість 0,1 Н NaOH, витраченого на друге титрування, відповідає кількості етерифікованих груп (Ке,%) в досліджуваній пробі, яке розраховують за формулою:

,

де b - кількість 0,1 Н NaOH, витраченого на друге титрування;

G n в - наважка промитого і висушеного порошку пектину, м.

Для розрахунку кількості метоксильованих карбоксильних груп необхідно вводити поправку на ацетильной групи, які також гідролізуються при цих умовах. Кількість метоксільних груп (Км,%) з урахуванням поправки на ацетильной групи становить:

,

де Ац - кількість ацетильних груп,%.
Досвід 6. Визначення масової частки ацетильних груп
в пектині
Наважку пектину (1,0 г) поміщають в мірну колбу місткістю 50 мл, додають 25 мл 0,6%-ного розчину NaOH і залишають на
6 ... 8 ч. Потім вміст колби доводять до мітки дистильованою водою. Відбирають 20 мл розчину у перегінну колбу, додають 20 мл розчину MgS0 4 (100 г MgS0 4 розчиняють у воді до 180 мл і додають 1 мл концентрованої сірчаної кислоти).

Дистиляцію проводять, нагріваючи колбу на пальнику, поки об'єм в ній не досягне 15 ... 20 мл, потім відкривають затискач 3 від пароутворювача 2 і пропускають пар (малюнок 4). Швидкість пропускання пари й нагрівання колби регулюють так, щоб у колбі підтримати постійний об'єм рідини від 15 до 20 мл. Відбирають 1 мл дистиляту і титрують в присутності фенолфталеїну 0,1 Н розчином NaOH.

1 - перегін колба; 2 - парообразователь; 3 - затиск
Малюнок 4  Установка для визначення ацетильних груп
Паралельно проводять холостий досвід з 20 мл розчину і 20 мл дистильованої води. Різниця між титрування відповідає кількості ацетильних груп у порошку пектину (Ац,%), вміст яких розраховують за формулою:

,

де С - різниця між кількістю 0,1 Н розчину NaOH, витраченого на титрування в досліді з наважкою і в холостому досвіді, мл;

43,04 - еквівалентна маса ацетильних груп.
Досвід 7. Визначення масової частки чистого пектину
у зразку пектину
Вміст пектину 1,%) після спиртової обробки розраховують по титрометричні даними за формулою:

,

де b - кількість 0,1 Н розчину NaOH, витраченого на визначення метоксильованих карбоксильних груп, мл; 1 мл 1 Н розчину NaOH відповідає 0,0176 г деметоксілірованной галактуроновой кислоти або 0,0190 г метоксильованих галактуроновой кислоти.

З урахуванням вмісту баластних речовин Б, вміст пектину (П,%) розраховують за формулою:

,

де G n - наважка пектину після промивки спиртом, г;

G 1 - наважка пектину перед промиванням спиртом, м.
Досвід 8. Визначення зольності пектину
Наважку пектину масою від 1,5 до 1.8 г, взяту з точністю ± 0,0005 г, обережно спалюють у попередньо прожарений і зважений тиглі на газовому пальнику або електроплитці до припинення виділення продуктів згоряння. Потім тигель прожарюють у муфельній печі до повного озоленія наважкипродукту. Після зважування тигель повторно прожарюють протягом 30 хв., Охолоджують в ексикаторі і зважують. Якщо різниця в масі між двома наступними зважуваннями перевищить 0,0005 г, то прожарювання повторюють.

Масову частку загальної золи (3,%) обчислюють за формулою:

,

де m - маса тигля з золою, г;

m 1 - маса тигля з наважкою продукту до висушування, г;

m 0 - маса тигля, м.

Розбіжності між паралельними аналізами не повинні перевищувати 0,05%.

Для визначення золи, нерозчинної в 10%-ної соляної кислоти, до отриманої в тиглі золі доливають 30 мл 10%-ної соляної кислоти і нагрівають на водяній бані протягом 30 хв., Після чого рідину фільтрують через беззольний фільтр. Залишок на фільтрі промивають гарячою дистильованою водою до негативної реакції на іон хлору. Промитий фільтр з залишком поміщають в той же тигель, підсушують, спалюють, прожарюють в муфелі, охолоджують і зважують. Кількість золи Зн, нерозчинної в 10%-ної НС1 (у відсотках), розраховують за формулою:

,

де m / - маса тигля з золою, нерозчинної в 10%-ної соляної кислоти.
Досвід 9. Випробування желюючий здатність пектину
Отриманий пектин заливають 50 мл води в порцеляновій чашці, дають постояти деякий час для набухання, потім додають 25 г цукрового піску і енергійно кип'ятять на піщаній бані 15 хв. В упарену суміш доливають 1 мл 40%-ного розчину лимонної кислоти, добре перемішують і розливають в плоскі пластмасові або порцелянові формочки. Через 2,5 год желе застигає і може бути використане для аналізу.
Контрольні питання


  1. Як визначають масову частку гідратопектіна і протопектину в рослинній сировині?

  2. Який принцип кальцій-пектатного методу?

  3. Яка техніка виконання об'ємного методу кількісного визначення пектинових речовин?

  4. Якими основними методами визначають фізико-хімічні властивості пектинових речовин?

  5. Який метод застосовують для визначення аналітичних характеристик пектинових речовин?

  6. Яка сутність визначення комплексоутворюючої здатності пектину?

  7. Перерахувати основні якісні показники пектину.

  8. Яку роль виконують цукор і кислота при утворенні пектинового холодцю?

  9. Як визначають ступінь етерифікації пектину?

  10. Як ступінь етерифікації пектину впливає на його желирующие властивості?



Навчальний матеріал
© ukrdoc.com.ua
При копіюванні вкажіть посилання.
звернутися до адміністрації