скрытой теплоты плавления, поэтому при охлаждении жидкого жира температура его постепенно понижается, доходит до определённой точки, останавливается на некоторое время или даже поднимается (при быстром выделении теплоты плавления), а затем уже необратимо падает. Температура остановки падения или высшая точка её подъёма в период охлаждения считается температурой застывания жира.

Проведение определения (ГОСТ 8285). Температуру жира измеряют в приборе Жукова, представляющем собой стеклянный сосуд с двойными стенками, между которыми создано разрежение, обеспечивающее высокую тепловую изоляцию и минимальные потери тепла в окружающую среду.

Расплавленный в стаканчике на водяной бане жир при температуре на 10 – 15 ºС выше ожидаемой температуры застывания заливают в прибор так, чтобы уровень был ниже отверстия на 2 см. Положение термометра регулируют так, чтобы ртутный шарик находился приблизительно в середине объёма жира. Жир в приборе перемешивают термометром до помутнения. Затем перемешивание прекращают и наблюдают за изменением температуры. Показания термометра и время записывают через каждую минуту по песочным часам. По показаниям строят график в координатах температура – время и определяют температуру застывания.

Таблица 12 – Температура плавления и застывания различных видов масла растительного

7.2.Методы определения химических показателей

7.2.1.Определение кислотного числа. Кислотное число отражает количественное содержание в жире свободных жирных кислот, накопление которых

49

обусловлено, главным образом, гидролитическим распадом глицеридов на глицерин и жирные кислоты по суммарному уравнению

C3H5(OCOR)3 + 3H2O = C3H5(OH)3 + 3RCOOH.

Свободные жирные кислоты образуются и в результате окислительных превращений жира на поздних стадиях его окисления.

Присутствие свободных жирных кислот в жире нежелательно, так как они обусловливают окислительную порчу продукта. В свежих жирах их мало, а в процессе хранения их содержание увеличивается. Свободные низкомолекулярные жирные кислоты обусловливают посторонние вкус и запах, например, при порче масла из молока коровьего.

Содержание свободных жирных кислот в жире выражают в виде кислотного числа или кислотности.

Кислотное число – физическая величина, равная массе гидроокиси калия, мг, необходимой для нейтрализации свободных жирных кислот и других нейтрализуемых щёлочью сопутствующих триглицеридам веществ, содержащихся в 1 г жира или масла. Кислотное число выражается в мг КОН/г.

Кислотность – условное выражение процентного содержания свободных жирных кислот. Получают путём умножения кислотного числа на соответствующий коэффициент пересчёта.

Для определения кислотного числа используют следующие методы: титриметрический с визуальной или потенциометрической индикацией, солевой (для нерафинированного хлопкового масла), метод с применением спирта и индикатора.

Сущность всех методов заключается в растворении определённой массы жира в растворителе или смеси растворителей с последующим титрованием имеющихся свободных жирных кислот водным или спиртовым раствором гидроокиси калия или гидроокиси натрия.

Проведение определения (ГОСТ 31933). Титриметрический метод с визуальной индикацией применим в диапазоне определений 0,1 – 30,0 мг КОН/г.

Если жир твёрдый и плохо растворяется, содержимое колбы слегка подогревают на водяной бане до наступления полной прозрачности раствора.

Спиртоэфирную (спиртохлороформную) смесь готовят по объёму из двух частей этилового эфира и одной части этилового спирта (равных частей хлороформа и этилового спирта) с добавлением пяти капель 1% спиртового раствора фенолфталеина на 50 см3 смеси. Спиртоэфирную (спиртохлороформную) смесь нейтрализуют раствором гидроокиси калия или гидроокиси натрия молярной

50

концентрации 0,1 моль/дм3 до едва заметной розовой окраски.

При использовании спиртоэфирной смеси титрование проводят водным или спиртовым раствором гидроокиси калия или гидроокиси натрия; спиртохлороформной смеси – спиртовым раствором гидроокиси калия или гидроокиси натрия.

Прозрачное незастывшее растительное масло перед взятием навески для анализа хорошо перемешивают. При наличии в жидком масле мути или осадка, а также при анализе застывших масел часть лабораторной пробы (50 г) помещают в сушильный шкаф, в котором поддерживается температура (50±2) °С, и нагревают до той же температуры. Затем масло перемешивают. Если после этого масло не становится прозрачным, его фильтруют в шкафу при температуре 50 °С.

Вконическую колбу вместимостью 250 см3 взвешивают навеску массой 3 – 5 г

сточностью до 0,01 г (сначала взвешивают колбу, затем по стеклянной палочке по каплям отливают жир и вновь взвешивают колбу с жиром; по разнице между первым и вторым весом вычисляют точную навеску жира).

Затем к навеске приливают 50 см3 спиртоэфирной или спиртохлороформной нейтрализованной смеси. Содержимое колбы перемешивают взбалтыванием. Если при этом масло не растворяется, его нагревают на водяной бане, нагретой до (50±2) °С, затем охлаждают до 15 – 20 °С. К раствору добавляют несколько капель фенолфталеина. Полученный раствор масла при постоянном взбалтывании быстро титруют раствором гидроокиси калия или гидроокиси натрия молярной концентрации 0,1 моль/дм3 до получения слабо-розовой окраски, устойчивой в течение 30 с. Если во время титрования раствор становится мутным, добавить необходимое количество смешанного растворителя для получения прозрачного раствора.

При кислотном числе масла свыше 6 мг КОН/г берут навеску масла массой 1 – 2 г с точностью до 0,01 г и растворяют её в 40 см3 нейтрализованной смеси растворителей. При кислотном числе масла менее 4 мг КОН/г титрование ведут из микробюретки.

Измерение кислотного числа тёмных масел (нерафинированного хлопкового и других) проводят с использованием в качестве индикатора тимолфталеина.

Кислотное число жира Х, мг КОН/г, вычисляют по формуле

где 5,611 – масса КОН в 1 см3 раствора молярной концентрации 0,1 моль/дм3 (0,1 н.), мг, при использовании NаОН; получают умножением расчётной массы NаОН в

51

1 см3 раствора молярной концентрации 0,1 моль/дм3 (0,1 н.), равной 4,0, на 1,4 – отношение молекулярных масс КОН и NаОН;

К – отношение действительной концентрации раствора гидроокиси калия или гидроокиси натрия к номинальной;

V – объём раствора гидроокиси калия или гидроокиси натрия молярной концентрации 0,1 моль/дм3, израсходованного на титрование, см3;

m – масса навески, г.

За окончательный результат принимают среднеарифметическое значение двух параллельных определений. Вычисления выполняют с точностью до второго десятичного знака с последующим округлением результатов до первого десятичного знака.

7.2.2. Определение перекисного числа. В маслах и жирах под действием кислорода воздуха возможно накопление первичных и вторичных продуктов окисления. К первичным относятся перекиси и гидроперекиси, ко вторичным – гидрооксикислоты, двухосновные кислоты, карбонильные соединения (альдегиды, кетоны), спирты и т. д. Большинство этих веществ придают жирам характерный запах и вкус, снижают их потребительские свойства и оказывают отрицательное воздействие на организм человека. В связи с этим показатели окислительной порчи нормируются стандартами и техническим регламентом.

Для оценки степени окислительной порчи жиров используют стандартные методы контроля, в том числе определение содержания перекисных соединений.

Метод основан на реакции взаимодействия продуктов окисления растительных масел и животных жиров (перекисей и гидроперекисей) с йодистым калием в растворе уксусной кислоты и изооктана или хлороформа с последующим количественным определении выделившегося йода раствором тиосульфата натрия титриметрическим методом.

Перекисное число – количество в пробе веществ, выраженных в виде активного кислорода, которые при определённых условиях окисляют йодид калия.

Перекисное число выражают в миллиэквивалентах (мэкв) активного кислорода на килограмм масла или жира, но также оно может быть выражено (в единицах СИ) в миллимолях (ммоль) активного кислорода на кг. Значение, выраженное в моль активного кислорода на кг, равно половине значения, выраженного в мэкв активного кислорода на кг. При умножении перекисного числа (мэкв активного кислорода на кг) на эквивалентную массу кислорода, равную 8, получают миллиграммы активного кислорода на кг масла или жира.

При определении происходит взаимодействие активного перекисного или

52

гидроперекисного кислорода с йодистоводородной кислотой в присутствии уксусной кислоты по реакциям

KJ + CH3COOH = HJ + CH3COOK

CH3(CH2)6CH–CH=CH(CH2)7COOH + 2HJ →

│

O–OH

CH3(CH2)6CH–CH=CH(CH2)7COOH + H2O + J2.

│

OH

Выделившейся йод оттитровывают по реакции

J2 + 2Na2S2O3 = 2NaJ + Na2S4O6.

Проведение определения (ГОСТ ISO 3960). Метод применим ко всем живот-

ным и растительным жирам и маслам с перекисным числом от 0 до 30 мэкв активного кислорода на кг масла или жира.

Проба для определения перекисного числа должна отбираться первой и перекисное число должно определяться незамедлительно. Гомогенизируют пробу без нагрева и аэрации. Избегают прямого солнечного света. Осторожно нагревают твёрдые пробы до температуры на 10 °С выше их точки плавления. пробы с видимыми примесями должны быть отфильтрованы, а процесс фильтрования должен быть отмечен в протоколе испытания.

Для некоторых продуктов количество жира или масла может быть ниже 5 г или перекисное число жира или масла может быть выше 30 мэкв активного кислорода на кг. В таких случаях следует выбрать пробу меньшей массы.

Взвешивают в колбе с притёртой пробкой с точностью до 0,000 01 г:

а) (5,0±0,1) г пробы для испытания для ожидаемых значений перекисного числа от 1 до 30 или

б) (10,0±0,1) г пробы для испытания для ожидаемых значений перекисного числа от 0 до 1.

Растворяют пробу для испытания в 50 см3 раствора ледяной уксусной кислоты и изооктана при осторожном перемешивании до полного растворения.

В случае жиров с высокими точками плавления (твёрдые и животные жиры) осторожно добавляют к расплавленному жиру 20 см3 изооктана при осторожном перемешивании до полного растворения, и затем сразу же добавляют 30 см3 ледяной уксусной кислоты. Кроме того, при необходимости, слабо нагревают про-

53

бу для испытания.

Добавляют 0,5 см3 насыщенного раствора йодида калия. Закрывают колбу пробкой и перемешивают без аэрации в течение точно 60 с. Открывают колбу, немедленно добавляют 100 см3 дистиллированной воды, промывают притёртую пробку и перемешивают до полного растворения. Сразу же титруют выделяемый йод раствором тиосульфата натрия молярной концентрацией 0,01 моль/дм3 от жёлто-оранжевой до бледно-жёлтой окраски раствора, а после добавления 0,5 см3 раствора крахмала – от фиолетовой до бесцветной. Заканчивают титрование, как только раствор остаётся бесцветным в течение 30 с.

Титрованию подлежит нижняя фаза. Если перекисное число ниже 1, то раствор крахмала можно добавлять в начале титрования.

При параллельном контрольном опыте (без пробы жира) должно расходоваться не более 0,1 см3 раствора тиосульфата натрия молярной концентрацией 0,01 моль/дм3. Если это значение при контрольном опыте выше, то заменяют насыщенный раствор йодида калия, так как он может быть непригодным.

Перекисное число PV, мэкв активного кислорода на кг, вычисляют по формуле

где V – объём раствора тиосульфата натрия концентрацией 0,01 моль/дм3, израсходованного для определения, см3;

V0 – объём раствора тиосульфата натрия концентрацией 0,01 моль/дм3, израсходованного для контрольного опыта, см3;

с – концентрация раствора тиосульфата натрия, моль/дм3; m – масса пробы для испытания, г;

1000 – коэффициент, учитывающий пересчёт результата измерения в мэкв на кг.

За результат определения принимают среднее арифметическое двух параллельных определений. Вычисление выполняют с точностью до второго десятичного знака с последующим округлением до первого десятичного знака.

7.2.3. Определение анизидинового числа. При исследовании глубоких стадий окисления, приводящих к накоплению вторичных продуктов окисления (гидрооксикислоты, кетооксикислоты, альдегиды, кетоны и т. д.), нельзя ограничиваться определением какой-либо одной группы веществ, так как распад первичных продуктов окисления идёт по-разному, что зависит от жирнокислотного состава жира, температуры, наличия или отсутствия ингибиторов окисления.

Для количественной оценки содержания в растительных маслах вторичных

54

продуктов окисления (в основном карбонильных, главным образом, альдегидов) используют определение анизидинового числа. Наряду с химическими методами применяют также современные инструментальные методы – УФ- и ИКспектроскопию, высокоэффективную жидкостную хроматографию (ВЭЖХ).

Анизидиновое число – стократное увеличение оптической плотности испытуемого раствора, измеренной на длине волны 350 нм в 10-миллиметровой кювете, в результате реакции с параанизидином в установленных условиях испытания.

Метод основан на измерении оптической плотности анализируемого раствора после реакции с уксуснокислым раствором параанизидина. Измерение проводят при длине волны 350 нм.

Проведение определения (ГОСТ 31756). Работы с химическими реактивами следует проводить в вытяжном шкафу.

Проба для анализа и приготовление испытуемого раствора: в мерной колбе вместимостью 25 см3 взвешивают от 0,4 до 4,0 г анализируемого продукта (в зависимости от ожидаемой величины анизидинового числа). Растворяют пробу в 10 см3 изооктана и доводят до метки тем же растворителем.

Испытуемый раствор А0, не вступивший в реакцию: переносят с помощью пипетки 5 см3 испытуемого раствора в пробирку вместимостью 10 см3, добавляют пипеткой 1 см3 ледяной уксусной кислоты, закрывают пробирку пробкой и хорошо встряхивают.

Испытуемый раствор А1, вступивший в реакцию: переносят с помощью пипетки 5 см3 испытуемого раствора в пробирку, добавляют пипеткой 1 см3 анизидинового реактива. Закрывают пробирку пробкой и хорошо встряхивают.

Контрольный опыт: переносят с помощью пипетки 5 см3 изооктана в пробирку, добавляют пипеткой 1 см3 анизидинового реактива. Закрывают пробирку пробкой и хорошо встряхивают.

Пробирки с растворами А0, А1 и А2 выдерживают в темноте при температуре (23±3) С в течение 8 мин. В течение последующих 2 мин переносят растворы А0, А1 и А2 в чистые сухие кюветы спектрометра толщиной 10 мм. Общее время от момента добавления анизидинового реактива в анализируемый продукт до проведения измерения должно составлять (10 1) мин.

Спектрометрическое измерение: настраивают спектрометр на нулевое поглощение по изооктану на длине волны 350 нм. Измеряют оптическую плотность растворов А0, А1 и А2 относительно изооктана.

Если измеренная оптическая плотность раствора А1 выходит за пределы 0,2 –

55

0,8, то измерение повторяют, изменяя массу анализируемой пробы продукта.

Если измеренная оптическая плотность раствора контрольного опыта А2 превышает 0,2, заново готовят свежий анизидиновый реактив.

Анизидиновое число пробы АV вычисляют по формуле

где V – объём, в котором растворена проба для испытания, см3 (V = 25 см3); Q – содержание пробы в измеренном растворе (Q = 0,01 г/см3);

m – масса анализируемой пробы продукта, г;

1,2 – поправочный коэффициент на разбавление испытуемого раствора 1 см3 реактива или ледяной уксусной кислоты;

А2 – оптическая плотность раствора контрольного опыта; А0 – оптическая плотность испытуемого раствора, не вступившего в реакцию;

А1 – оптическая плотность испытуемого раствора, вступившего в реакцию.

Вычисления проводят с точностью до второго десятичного знака с последующим округлением результатов до первого десятичного знака. За окончательный результат принимают среднеарифметическое значение двух параллельных определений.

При оценке окислительной порчи масла может быть полезным общее число окисления TV, вычисляемое по формуле

TV = 2PV + AV.

7.2.4. Определение числа омыления. Число омыления – количество милли-

граммов гидроокиси калия, необходимое для омыления (нейтрализации свободных и связанных в составе эфиров жирных кислот) 1 г анализируемого жира.

Число омыления достаточно стабильный показатель, который колеблется для одного и того же вида масла или жира в узких пределах. Оно зависит от состава жира и его свежести. С увеличением молекулярной массы жирных кислот, входящих в состав жира, число омыления уменьшается и, чем больше в маслах неомыляемых веществ (стеринов, пигментов, восков), моно- и диглицеридов, тем ниже этот показатель.

При наличии в жире свободных жирных кислот число омыления повышается. Если жир подвергается окислению, которое приводит к накоплению низкомолекулярных кислот, то число омыления в сочетании с кислотным числом является

56

одним из показателей глубины окислительной порчи жиров.

Число омыления жиров находится в пределах 170 – 264 мг КОН/г. Большие значения показателя соответствуют маслам, содержащим низкомолекулярные жирные кислоты (кокосовое, пальмоядровое, коровье масло) (таблица 13).

Метод определения основан на омылении пробы кипячением с избыточным количеством спиртового раствора гидроокиси калия и последующим титрованием избытка гидроокиси калия раствором соляной кислоты. Триглицериды при нагревании с раствором гидроокиси калия в этаноле вступают с ним в реакцию алкоголиза, в результате которого образуются этиловые эфиры жирных кислот. Они так же, как и свободные жирные кислоты, хорошо растворяются в спирте и легко и полностью омыляются гидроокисью калия по суммарным реакциям

C3H5(OCOR)3 + 3KOH = C3H5(OH)3 + 3RCOOK

RCOOH + KOH = H2O + RCOOK.

Проведение определения (ГОСТ 5478). 2 – 2,5 г жира взвешивают в колбе для омыления, результат взвешивания в граммах записывают до третьего десятичного знака. Рекомендуемая масса пробы в зависимости от ожидаемого числа омыления приведена в таблице 14.

Таблица 14 – Рекомендуемая масса пробы в зависимости от ожидаемого числа омыления

57

Приливают пипеткой 25 см3 спиртового раствора гидроокиси калия молярной концентрации 0,5 моль/дм3. Колбу соединяют с обратным холодильником, опускают глубоко в сильно кипящую водяную баню и кипятят в течение 1 ч, взбалтывая время от времени содержимое колбы.

При кипячении не допускают испарение спирта. Для этого наблюдают за состоянием верхней части воздушного холодильника. При улетучивании спирта она будет горячей, при этом необходимо снизить интенсивность нагрева.

К полученному прозрачному горячему мыльному раствору приливают 0,5 cм3 раствора фенолфталеина (при омылении тёмных масел – тимолфталеина или алкалиблау) и сразу же титруют водным раствором соляной кислоты молярной концентрации 0,5 моль/дм3.

В тех же условиях проводят контрольное определение без анализируемой пробы.

Число омыления Х, мг КОН/г, вычисляют по формуле

где 28,055 – масса гидроокиси калия, эквивалентная 1 см3 раствора соляной кислоты концентрации с (HCl) = 0,5 моль/дм3, мг;

F – отношение фактической концентрации раствора соляной кислоты концентрации с (HCl) = 0,5 моль/дм3 к номинальной концентрации;

V – объём раствора соляной кислоты концентрации с (HCl) = 0,5 моль/дм3, израсходованный на нейтрализацию контрольной пробы, см3;

V1 – объём раствора соляной кислоты концентрации с (HCl) = 0,5 моль/дм3, израсходованный на нейтрализацию анализируемой пробы, см3;

m – масса анализируемой пробы, г.

Вычисления проводят до первого десятичного знака и округляют до целого числа. За окончательный результат анализа принимают среднеарифметическое результатов двух параллельных определений.

Разность между числом омыления и кислотным числом называется эфирным числом и соответствует количеству миллиграммов гидроокиси калия, необходимому для омыления триглицеридов, содержащихся в 1 г жира. Эфирное число не является постоянной величиной и зависит от величины кислотного числа.

7.2.5. Определение йодного числа. Йодное число – условная величина, ха-

рактеризующая содержание в 100 г растительного масла непредельных соедине-

58

ний, выраженная в граммах йода, эквивалентного состоящему из галогенов реагенту, присоединившемуся к маслу. Йодное число измеряется в г J2/100 г.

Йодное число каждого жира и колеблется в определённых пределах и является одним из важнейших показателей, который характеризует степень непредельности жира, его способность к окислению, высыханию, присоединению водорода и т. д.

При действии галогена на каждую двойную связь расходуется одна его молекула по реакции

СН3(СН2)7СН=СН(СН2)7СООН + J2 → СН3(СН2)7СНJ–СНJ(СН2)7СООН.

В лабораторной практике для насыщения двойных связей используют обычно бром и йод, реже хлор, или соединения галогенов друг с другом (ClJ, BrJ). Эти соединения ведут себя более активно, чем йод, и не так активны, как хлор или бром.

Йодное число изменяется в зависимости от длины углеродной цепи жирных кислот и, следовательно, от их молекулярной массы. С увеличением молекулярной массы число уменьшается при одном и том же числе двойных связей. С увеличением количества двойных связей в ненасыщенных жирных кислотах йодное число возрастает. Поэтому растительные масла по сравнению с животными жирами имеют более высокие йодные числа (таблица 15).

Таблица 15 – Йодное число различных видов масла растительного, г J2/100 г

В процессе окисления жиров количество ненасыщенных жирных кислот снижается и йодное число уменьшается.

Для определения йодного числа используются раствор бромистого натрия и брома в метиловом спирте (метод Кауфмана), йодно-ртутный раствор (метод Гюбля) и раствор хлорного йода в ледяной уксусной кислоте (метод Вийса).

Проведение определения (ГОСТ 5475). Среднюю пробу масла тщательно перемешивают и отливают достаточную для испытания часть в коническую колбу. Если масло мутное, колбу с маслом нагревают в термостате до 70 °С и фильтру-

59

ют при этой же температуре через бумажный фильтр.

Если раствор йодистого калия имеет слегка желтоватую окраску (что свидетельствует о наличие свободного йода или йодата калия), к нему добавляют по каплям раствор тиосульфата натрия молярной концентрации 0,01 моль/дм3 до полного обесцвечивания раствора.

В колбе с пришлифованной пробкой взвешивают пробу масла на весах 2-го класса точности с записью результата до четвёртого десятичного знака. Масса пробы масла определяется по таблице 16 в зависимости от предполагаемого значения йодного числа.

Таблица 16 – Масса навески продукта

10% раствором йодида калия (следить, чтобы следы раствора не попали в реакционную смесь). Перемешивают содержимое колбы осторожным вращением и помещают её в тёмное место при 18 – 20 °С на 1 ч, если масла имеют йодное число менее 150. Для масел с йодным числом выше 150, а также для полимеризованных и окисленных время выдерживания увеличивают до 2 ч.

По истечении указанного времени в колбу приливают пипеткой 10 см3 10% раствора йодида калия и 50 см3 дистиллированной воды. Встряхивают колбу и титруют содержимое раствором тиосульфата натрия молярной концентрации 0,1 моль/дм3 до получения соломенно-жёлтой окраски. После этого прибавляют 3 см3 хлороформа, сильно взбалтывают, приливают 1 см3 1% водного раствора крахмала и продолжают титрование до полного исчезновения синей окраски.

Одновременно в тех же условиях ставят контрольный опыт (без навески масла). При этом протекают реакции

ClJ + KJ → KCl + J2,

J2 + 2Na2S2O3 → 2NaJ + Na2S4O6.

При анализе твёрдых жиров навеску растворяют в 6 см3 эфира, прибавляют

60

20 см3 раствора йода монохлорида и 25 см3 воды. Дальнейшее определение аналогично растительному маслу.

Йодное число Х, % J, вычисляют по формуле

где V1 – объём раствора концентрацией с (Na2S2O3) = 0,1 моль/дм3 (0,1 н.), пошедший на титрование в контрольном опыте, см3;

V2 – объём раствора концентрацией с (Na2S2O3) = 0,1 моль/дм3 (0,1 н.), пошедший на титрование в основном опыте, см3;

К – поправка (коэффициент пересчёта) к массовой концентрации раствора с

(Na2S2O3) = 0,1 моль/дм3 (0,1 н.);

0,01269 – номинальное значение массовой концентрацией раствора тиосульфата натрия с (Na2S2O3) = 0,1 моль/дм3 (0,1 н.);

m – масса масла, г.

За окончательный результат принимают среднее арифметическое из двух параллельных определений. Расхождение между параллельными определениями не должно превышать 1% от величины йодного числа.

61