5. Определение температуры плавления животных жиров

Метод основан на определении температуры, при которой жир приобретает текучесть. Эта температура несколько выше, чем температура плавления, так как для приобретения текучести ненобходимы дополнительные затраты энергии на преодоление сил сцепления жира со стеклом капилляра.

Для нативных жиров, представляющих собой смесь различных триацилглицеридов, начало температуры плавления обычно отмечается в тот момент, когда жир начинает размягчаться, а конец плавления – момент перехода жира в прозрачную жидкость.

Для определения температуры плавления животного жира конец тонкого стеклянного капилляра диаметром 1 – 2 мм и длиной 3 – 4 см опускают в расплавленный жир, дав ему подняться примерно до половины. Затем с наружной стороны капилляр вытирают фильтровальной бумагой и помещают в холодильник при температуре 0 ^оС на 2 часа для полной кристаллизации триацилглицеридов.

После 2-х часовой выдержки капилляра с жиром в холодильнике его укрепляют с помощью резинового кольца на термометре (конец капилляра с жиром и ртутного шарика термометра). Термометр с капилляром опускают в пустую стеклянную пробирку, а пробирку в стакан с дистиллированной водой, стоящей на электрической плитке. Уровень воды должен быть выше капилляра с жиром. После этого включают плитку и медленно поднимают температуру воды (приблизительно на 1 ^оС в минуту), наблюдая за агрегатным состоянием жира. Температуру, при которой жир становится прозрачным или приобретает текучесть, считают температурой плавления.

Содержание отчета, форма и правила оформления отчета о выполненной работе

Отчет по лабораторной работе оформляется в тетради и содержит: название, цель работы; описание методов определения состава и свойств пищевых жиров; результаты собственных исследований; выводы по работе.

Контрольные вопросы и защита работы

1. Основные источники липидов. Классификация пищевых жиров

2. Основные компоненты сырого жира

3. Пищевая ценность пищевых жиров.

4. Биологическая ценность пищевых жиров.

5. Жирнокислотный состав масел и жиров.

6. Полиненасыщенные жирные кислоты. Источники ω-3 и ω -6 жирных кислот.

7. Фосфолипиды. Источники.

8. Холестерин. Источники.

9. Превращения липидов при производстве продуктов питания. Гидрогенизация. Применение и влияние на биологическую ценность пищевых жиров.

10. Превращения липидов при производстве продуктов питания. Переэтерификация. Применение и влияние на биологическую ценность пищевых жиров.

11. Методы определения химических и физических чисел животных жиров.

12. Методы определения химических и физических чисел растительных жиров.

Лабораторная работа № 3. Определение углеводного состава пищевых продуктов

Цель работы: ознакомиться с методами определения массовой доли крахмала, декстринов и лактозы в углеводсодержащих продуктах питания и пищевом сырье.

Теоретические положения

Крахмал – резервный полисахарид со сложным строением. Он представляет собой смесь полимеров двух типов (линейной и разветвленной структуры), построенных из остатков D-глюкозы: амилозы и амилопектина. Их соотношение различно в разных видах крахмала (амилозы от 13 % до 30 %, а амилопектина от 70 % до 85 %).

Амилоза – линейный полимер, имеет молекулярную массу от 17 до 225 кДа и состоит остатков D-глюкозы, соединенных между собой α-1,4-гликозидной связью. Амилоза в горячей воде образует истинные растворы.

Амилопектин – разветвленный полимер, имеет молекулярную массу до 100 000 кДа. Он отличается от амилозы тем, что имеет точки ветвления в положении 1 и 6. В связи с этим, остатки D-глюкозы связаны как α-1,4, так и α-1,6-гликозидной связью. Благодаря разветвленной структуре амилопектин сильно набухает, образуя вязкие коллоидные растворы.

Молекулы амилозы и линейные участки амилопектина спирализованы. Каждый виток состоит из 5 – 7 глюкозных остатков.

Гидролиз крахмалсодержащего сырья проводится двумя способами: кислотным и ферментативным. При гидролизе крахмала конечным продуктом гидролиза является глюкоза, а на промежуточных стадиях образуются декстрины, три- и тетрасахара и мальтоза. Варьируя продолжительность гидролиза и условия его проведения, можно получать в конечном продукте различные соотношения отдельных продуктов гидролиза.

Ферментативный гидролиз проходит под действием амилолитических ферментов – амиалаз. Амилазы бывают двух типов: эндо- и экзоамилазы.

К эндоамилазам относится - амилаза и пуллуланаза.

-Амилаза. -Амилаза гидролизует внутримолекулярные -1,4-гликозидные связи в крахмале. Действие -амилазы на крахмал характеризуется быстрым снижением вязкости раствора и молекулярной массы олигосахаридов.

-Амилазы условно делят на две группы: разжижающие и осахаривающие. К первым относят ферменты, расщепляющие в растворимом крахмале или амилозе не более 40 % гликозидных связей, ко вторым – расщепляющие до 60 % глюкозидных связей. -Амилазы, действуя на целое крахмальное зерно, разрыхляет его поверхность и образует каналы и бороздки, т. е. как бы раскалывает зерно на части.

Пуллуланаза. Пуллуланаза гидролизует -1,6-гликозидные связи в пуллулане, гликогене, амилопектине и предельных декстринах, образующихся при действии на амилопектин α- и β- амилаз. Основной продукт расщепления – мальтотриоза. Пуллуланаза наряду с другими амилолитическими ферментами применяется в технологии сахаристых продуктов, получаемых из крахмала.

К экзоамилазам относится - амилаза, глюкоамилаза и α-глюкозидаза, которые атакуют субстрат с нередуцирующего конца.

- амилаза. От ветвей амилопектина β-амилаза отщепляется по 10 – 12 мальтозных остатков. Гидролиз амилопектина проходит по -1,4-гликозидной связи до предпоследней связи, граничащей с точкой ветвления. Минимальный расщепляемый фрагмент – Г₄. Нерасщепленные фрагменты амилопектина носят название -предельных декстринов.

-амилазу продуцируют высшие растения, микроорганизмы. Фермент содержится в непроросшем зерне и солоде злаковых культур. Солод злаков долгое время был единственным источником -амилазы.

Осахаривающая способность -амилазы существенно увеличивается при сочетании с -амилазой. Комплекс этих ферментов позволяет расщеплять крахмал на 94-96% до мальтозы.

Клейстеризованный крахмал гидролизуется β-амилазой до мальтозы с образованием не окрашиваемых йодом продуктов – в основном низкомолекулярных декстринов.

Глюкоамилаза. Отличительной особенностью глюкоамилаз является способность в десятки раз быстрее гидролизовать высокополимеризованный субстрат, чем олиго- и дисахариды. На практике предпочитают использовать глюкоамилазы, продуцируемые микроскопическими грибами для осахаривания частично декстринизированного крахмала. Глюкоамилаза расщепляет -1,4, -1,6 и -1,3-гликозидные связи, но с наибольшей скоростью -1,4 связи.

-Глюкозидаза, часто называемая мальтазой , гидролизует -1,4-гликозидные связи на нередуцирующем конце -1,4-глюканов,отщепляя глюкозу в -форме. Мальтаза предпочительнее гидролизует низкомолекулярные субстраты (мальтозу, мальтоолигосахариды, сахарозу, амилодекстрины, амилозу и т. д.).

Процесс расщепления крахмала хорошо прослеживается по реакции продуктов гидролиза с йодом. Синяя окраска характерна для амилодекстринов, содержащих не менее 45 глюкозидных единиц (Г₄₅), пурпурная – для дестринов Г₃₅ – Г₄₀, красная для эритродекстринов Г₂₀ – Г₃₀, коричневая – для декстринов Г₁₂ – Г₁₅, ахродекстрины имеют величину не более 12 глюкозидных единиц и не окрашиваются йодом.

Крахмал на 96,1 – 97,7 % состоит из полисахаридов, образующих при полном гидролизе глюкозу. Поэтому существующие методы количественного определения крахмала основываются на использовании различных свойств глюкозы: ее редуцирующей способности, оптической активности и др. Для определения глюкозы и продуктов гидролиза крахмала чаще всего используют следующие методы анализа: поляриметрические, колориметрические, гравиметрические и химические. В крахмало-паточной, бродильной и др. отраслях пищевой промышленности получили распространение поляриметрические методы. Для определения содержания крахмала в растительном сырье этими методами необходимо преварительно перевести его в растворимое состояние и гидролизовать, что достигатся обработкой исследуемого объекта либо соляной кислотой (метод Эврса, Линтнера, Архиповича), либо хлоридом кальция. С целью удаления сопутствующих веществ (в основном белков), мешающих определению, и для осветления полученного гидролизата раствор обрабатывают реактивом-осадителем: фосфорно-вольфрамовой кислотой, пикриловой кислотой, молибдатом аммония. Полученный прозрачный раствор поляризуют.

Метод Эверса – основной стандартный метод определения массовой доли крахмала при оценке качества зерна и продуктов его переработки.

В молочном сырье находится единственный в природе дисахарид животного происхождения – лактоза. Поскольку этот углевод обладает редуцирующими свойствами, то его можно определить йодометрическим методом. Метод основан на способности лактозы окисляться йодом в щелочной среде с образованием лактобионовой кислоты. Для анализа используют безбелковый фильтрат.

Реакции, характеризующие процесс окисления лактозы, описываются уравнениями:

3 I₂ + 6NaOH 5NaI + NaIO₃ + 3H₂O [3.1]

N aIO₃ NaI + 3[O] [3.2]

Под действие атомарного кислорода альдегидная группа лактозы окисляется и в результате образуется лактобионовая кислота.

Общее содержание йода в реакции уменьшается до тех пор, пока не закончится окисление всех альдегидных групп лактозы. Непрореагировавший йод выделяют путем добавления соляной кислоты, которая нейтрализует гидроксид кальция. Выделившийся йод оттитровывают тиосульфатом натрия в присутствии крахмала:

I ₂ + 2Na₂S₂O₃ 2NaI + Na₂S₄O₆ [3.3]

По количеству йода, принявшего участие в реакции окисления углеводов, рассчитывают их массовую долю.

Аппаратура, оборудование и материалы:

Приборы и оборудование – весы лабораторные, баня водяная для колб, электроплитка, магнитная мешалка, фотоэлектрокалориметр или спектрофотометр, сушильный шкаф, термометр лабораторный с диапазоном измерения от 0 до 100⁰С и ценой деления 0,1⁰С.

Реактивы и материалы – 1%-й крахмал, 0,1 н йод, 0,005 н йод, 0,1 н тиосульфат натрия, 0,1 н NaOH, 25 % НС1, 0,5 н НС1, 0,31 н НС1, 2,5 % молибдат аммония, дистиллированная вода, мука пшеничная 100 г, мука рисовая 100 г, мука ржаная 100 г, мука гречишная 100 г, молоко цельное 500 см³, молоко низколактозное 500 см³, фильтры бумажные.

Посуда – химический стакан вместимостью 300 см³ (по 1 шт. на бригаду), химическая коническая вместимостью 300 см³ (по 2 шт. на бригаду), колба химическая коническая колба вместимостью 300 см³ с притертой пробкой (по 2 шт. на бригаду), стакан вместимостью 50 см³ (по 1 шт. на бригаду), колба мерная вместимостью 100 см³ и 250 см³ (по 2 шт. на бригаду), бюретки стеклянные на 25 см³ с ценой деления 0,1 см³, пипетки стеклянные на 50 см³ и 10 см³ (по 1 шт. на каждую бригаду), пипетки стеклянные с делениями на 5 см³ (по 3 шт. на каждую бригаду), пипетки стеклянные на 2 см³ (по 2 шт. на каждую бригаду), алюминиевые бюксы с крышкой (по 3 шт. на каждый вид продукта), воронка (по 2 шт. на бригаду), мерный цилиндр на 100 – 200 см³.

Порядок выполнения работы