Короткі відомості

Вміст білків не регламентують нормативні документи, але вміст білка характеризує харчову цінність продукту, необхідну для розрахунку енергетичної цінності.

Білки в організмі визначають структурну (побудову тканин і клітинних компонентів) і функціональну (ферменти, гормони, дихальні пігменти). Дефіцит білка в харчуванні підвищує сприйнятливість організму до інфекційних захворювань, порушує процеси кровотворення, обмін ліпідів, вітамінів. Тривалий надлишок білка в харчуванні також негативно впливає на життєдіяльність організму, викликає перезбудження нервової системи, порушує обмінні процеси, перевантаження печінки і нирок.

Масову частку білка в харчових продуктах визначають за кількістю загального азоту методом К'єльдаля. З розвитком фото- і спектроскопії було розроблено методи кількісного визначення білка, які базуються на його здатності змінювати забарвлення з деякими реагентами, відрізняються простотою та швидкістю виконання. Серед них необхідно відмітити метод Лоурі, біуретовий і нефелометричний.

Робота 10.1. Визначення загального азоту в харчових продуктах методом К'єльдаля

Короткі відомості

Вміст загального азоту методом К'єльдаля на навчальних заняттях не визначають через значну тривалість дослідження, але особливості та методика теоретично розглянуті та викладені на с. 153–157 літературного джерела [1].

Метод базується на озоленні наважки продукту під час нагрівання з сірчаною кислотою за присутності каталізатора (CuO) для підвищення температури кипіння кислоти.

Вуглець і водень органічних сполук окислюються до діоксиду вуглецю і води, азот переходить в аміак, з’єднується в колбі з кислотою, утворюючи амоній. Озолення ведуть кілька хвилин при слабкому кипінні. Його ведуть доти, поки розчин не стане прозорим з голубуватим відтінком.

Друга стадія аналізу полягає в кількісному визначенні зв’язаного кислотою аміаку.

Для визначення кількості азоту число кубічних сантиметрів зв’язаної аміаком кислоти множать на 1,4 мг (або на 0,0014 г), бо 1 см³ 0,1 моль/дм³ сірчаної кислоти відповідає 1,4 мг азоту або 0,0014 г (1 г-екв сірчаної кислоти міститься в 10 дм³, тобто в 10000 см³ 0,1 моль/дм³ розчину, звідси 10000 см³ 0,1 моль/дм³ розчину кислоти відповідає 1г-екв аміаку або 1 г атому азоту, тобто 14 г азоту, а 1 см³ 0,1 моль/дм³ розчину сірчаної кислоти – 0,0014 г азоту).

Порядок виконання роботи

Установки, прилади, лабораторний посуд, реактиви: каплевловлювач, охолодник Лібіха, колби К'єльдаля, колби Вюрца, бюретки, колби мірні та конічні, пробірки, кислота сірчана хімічно чиста концентрована та 0,05 моль/дм³, гідроксид натрію хімічно чистий та 0,1 моль/дм³ метиловий червоний.

Озолення матеріалу. В пробірці зважують наважку борошна масою 1 г з точністю ±0,001 г і обережно переносять в колбу К'єльдаля. Для прискорення спалювання в колбу з наважкою додають 0,5–1,0 г каталізатора CuO (він легко окислюється і відновлюється, в результаті чого переносить кисень від сірчаної кислоти до водню і водню органічних сполук) і для озолення матеріалу обережно вливають 10–15 см³ хімічно чистої концентрованої сірчаної кислоти. Шийку колби закривають скляною грушоподібною пробкою-насадкою, закріплюють колбу над газовим пальником, розміщеним у витяжній шафі. Коли маса в колбі перестане спінюватися, нагрів збільшують і за слабкому кипінні закінчують озолення. При цьому шийка колби має залишатися холодною, бо служить охолодником для парів сірчаної кислоти. Озолення ведуть доти, поки розчин не стане прозорим з голубуватим відтінком. Потім колбу нагрівають ще 30 хв, після чого озолення припиняють.

Відгонка аміаку. Після закінчення озолення вміст колби К’єльдаля охолоджують і переносять у перегінну колбу Вюрца без втрат (промивають водою 5–6 разів). Загальний об’єм рідини в перегінній колбі має бути 150–200 см³. Для нейтралізації сірчаної кислоти і створення лужного середовища з метою розкладання сірчанокислого амонію в колбу додають гідроксид натрію (вливають по стінці). На дні колби утворюється голубий осад гідрату оксиду міді. В колбу вносять кілька кусочків металічного цинку, який забезпечує рівномірне кипіння. Колбу закривають гумовою пробкою, з’єднаною через каплеуловлювач з холодильником Лібіха. Щоб не втратити аміак, кінець відвідної трубки з шариком має бути опущений уприймач під рівень розчину сірчаної кислоти. Відміряють у приймальник з бюретки 25 см³ 0,05 моль/дм³ розчину сірчаної кислоти і додають 2–3 краплі індикатора (метиловий червоний, оранжевий або комбінований) для того, щоб під час відгонки аміаку можна було судити про наявність у приймальнику надлишку кислоти. Вміст колби ретельно перемішують, нагрівають до кипіння, яке підтримують до кінця відгонки аміаку. Пари води і аміаку через каплеуловлювач і холодильник направляються в розчин сірчаної кислоти, яка знову сполучається з аміаком з утворенням нелеткого сірчанокислого аміаку. Каплеуловлювач запобігає потраплянню в приймальник крапель сильнодіючої лужної речовини, яка виноситься з перегінної колби паром, він відділяє рідину від пари, направляючи назад у перегінну колбу. Щоб кислота не всмоктувалася з приймальника, на відвідній трубці встановлюють розширення (трійник). Кінець відгонки встановлюють за пробою каплі відгону з відвідної трубки за допомогою лакмусового паперу, який при цьому не повинен синіти.

По закінченню відгонки відвідну трубку, не виймаючи з колби, ополіскують водою. В приймальник додають 2–3 краплини індикатора, надлишок сірчаної кислоти відтитровують 0,1 моль/дм³ розчином гідроксиду натрію (V₁, см³) до появи зеленого кольору.

Одночасно з визначення азоту в продукті проводять аналіз на виявлення забруднення води і реактивів азотом (контрольний дослід). Аналіз проводять згідно з методикою без наважки продукту. В контрольному досліді відтитровується весь об’єм взятої кислоти (V₀, см³). Тому за різницею між взятою в приймальник і відтитрованою кислотою можна розрахувати кількість кислоти (V, см³), яка вступила в сполуку з аміаком:

.

Перед дослідом слід досконально вивчити методику аналізу, звернувши особливу увагу на правила безпеки в роботі, старанність відбору та точність зважування наважки тощо. Пробу вносять у колбу, обережно доливають сірчану кислоту так, щоб не було не змочених, прилиплих до колби грудочок борошна. Спалювання наважки треба проводити за умов суворого дотримання методичних вказівок. У разі перегонки аміаку на спрощеному приладі, у відгінну колбу вносять шамот, щоб не пінився розчин. Для перерахунку кількості азоту на СР визначають масову частку вологи в борошні експресним методом.