Медико-биологические требования и санитарные нормы качества пищевых продуктов. Лабораторный практикум

Железо присутствует в виноматериалах в виде ионов Fe (II), Fe (III)

иих комплексов с компонентами вина. Такие восстановители, как диоксид серы, глютатион, фенольные соединения, переводят Fe (III) в Fe (II). Железо образует нерастворимые соединения с фосфатами и танином, вызывая помутнения вин (белый и черный кассы) [25].

Ряд таких металлов, как железо, медь и другие, активно принимают участие в окислительно-восстановительных процессах при созревании вин. Образование осадка зависит и от рН вина, с максимумом при рН – 3–3,5, особенно при наличии в вине свободного железа, которое при взаимодействии с фосфорной кислотой в белых винах образует труднорастворимое соединение белого цвета. В результате этого в вине появляется помутнение (белый касс).

Железо является одним из важных элементов минеральных веществ, входящих в вино, прежде всего потому, что оно принимает участие в процессах при старении и созревании вина. Содержание железа в винограде относительно невелико (несколько мг/л сока). Однако в связи с применением машин и аппаратов при получении

иобработке вина последнее обогащается железом иногда в очень сильной степени (до 50 мг/л и более), что отрицательно сказывается на качестве продукта. В практике виноделия железо, а также и другие тяжелые металлы удаляют обработкой калием железистосинеродистым, если их содержание превышает норму.

Железо в вине может быть связанным с органическими соединениями и в минеральном виде. Кроме того, железо может находиться в трехвалентной Fe (III) и двухвалентной Fe (II) формах, соотношение которых зависит от степени окисленности вина [5].

Известно, что содержание железа в несульфитированных плодо- во-ягодных соках составляет 1–4 мг/л, а в сульфитированных увеличивается до 241 мг/л. Установлено также, что при лабораторном прессовании сусло содержало 9 мг/л железа, при производственном ‒ 11–12 мг/л, после пресса непрерывного действия ‒ 20–22 мг/л, после брожения в бочках ‒ 2–18 мг/л, а после сбраживания в железобетонных резервуарах‒ 22–114 мг/л [16].

21

Значительное обогащение виноматериалов железом происходит при хранении их в железобетонных или металлических резервуарах, изготовленных из черных металлов, что можно объяснить недостаточной эффективностью применяемых покрытий. Повышению содержания железа в винах может способствовать используемый для крепления спирт-ректификат. В пробах спирта из металлической цистерны без покрытий, в спирте из верхней части резервуара железа содержалось от 0,1 до 3,2 мг/л, а из нижней ‒ 170–225 мг/л.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Цель работы: изучение состава и значения минеральных веществ в растительном сырье и готовых продуктах (виноградный сок, вино). Освоение методов исследования железа в виноградном соке и вине.

Материалы, оборудование, реактивы:

вино, сок; фотоколориметр КФК-3/01;

весы лабораторные с погрешностью взвешивания ±0,01 г; конические колбы вместимостью 50, 100, 500 и 1000 см3; пипетки, градуированные, вместимостью 1, 2, 10, 20 см3; мерные цилиндры вместимостью 50, 500 см3; воронки; баня водяная;

фильтры обеззоленные; бумага универсальная индикаторная;

серная кислота, раствор 180 г/дм3; 0,01 М раствор серной кислоты;

соляная кислота, плотность 1,15–1,19 г/см3; 10 %-й солянокислый раствор гидрохлорида гидроксиламина; спирт этиловый ректификованный; 0,25 %-й раствор ортофенантролина; ацетат натрия 3-водный, 200 г/ дм3; соль Мора, раствор 1 г/дм3; вода дистиллированная.

22

Последовательность выполнения работы Определение железа колориметрическим методом

(ГОСТ 26928–86) [7]

Метод основан на измерении интенсивности окраски раствора комплексного соединения двухвалентного железа Fe (II) с ортофенантролином красного цвета в области рН 4,0–4,5.

Прежде чем приступить к анализу, необходимо построить градуировочный график.

1. Для построения градуировочного графика в мерные колбы на

50 см³ градуированной пипеткой вносят: 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0 см³ рабочего раствора соли Мора, что соответствует 10, 20, 40, 60, 80, 100, 120 мкг железа. Затем в колбы пипеткой добавляют по 10 см³ солянокислого раствора гидроксиламина гидрохлорида и по 1 см³ раствора ортофенантролина, перемешивают, оставляют на 15 мин. Затем пипеткой вносят по 10 см³ раствора ацетата натрия, объем мерных колб доводят до метки дистиллированной водой, перемешивают и определяют оптическую плотность растворов по отношению к контрольному раствору [20].

Контрольный раствор готовят без добавления железа. Для его приготовления в мерную колбу вместимостью 50 см³ пипеткой вносят 10 см³ солянокислого раствора гидрохлорида гидроксиламина и 1 см³ раствора ортофенантролина, перемешивают, через 15 минут пипеткой добавляют 10 см³ ацетата натрия и доводят содержимое колбы до метки дистиллированной водой.

По результатам полученных данных строят градуировочный график, где по оси ординат откладывают значение оптической плотности растворов (D), а по оси абсцисс – массу железа в мкг, введенного в раствор сравнения.

2. При исследовании виноматериалов в мерную колбу вместимо-

стью 50 см³ пипеткой вносят 10 см³ отфильтрованного виноматериала или сока, 10 см³ солянокислого раствора гидрохлорида гидроксиламина и 1 см³ раствора ортофенантролена, перемешивают и остав-

23

ляют на 15 минут, затем пипеткой вносят 10 см³ раствора ацетата натрия. Объем доводят до метки водой и определяют оптическую плотность раствора по отношению к контрольному раствору при λ = 490 нм в кювете шириной 20 мм.

Для приготовления контрольного раствора в мерную колбу вме-

стимостью 50 см³ пипеткой вносят такой же объем напитка, 10 см³ солянокислого раствора гидрохлорида гидроксиламина, перемешивают, через 15 минут пипеткой добавляют 10 см³ ацетата натрия и доводят содержимое колбы до метки водой.

3. При испытании красных вин и темноокрашенных соков в

коническую колбу вместимостью 50 см³ пипеткой вносят 10 см³ напитка, 10 см³ солянокислого раствора гидроксиламина гидрохлорида, выдерживают в кипящей водяной бане 3–5 минут, полученный раствор переносят с промывными водами в мерную колбу на 50 см³, градуированной пипеткой добавляют 1 см³ раствора ортофенантролина.

Для приготовления контрольного раствора в мерную колбу вместимостью 50 см³ пипеткой вносят 10 см³ солянокислого гидроксиламина, 1 см³ раствора ортофенантролина. Через 15 минут в обе колбы пипеткой вносят по 10 см³ раствора ацетата натрия, доводят водой до метки и определяют оптическую плотность при тех же параметрах.

Получаемые результаты

По градуировочному графику находят массу железа.

Массовую концентрацию железа в продуктах (cFe, мг/дм3) вычисляют по формуле

где m – масса железа, найденная по калибровочному графику, мкг; V – объем напитка, взятый на анализ, см³; 103 ‒ коэффициент перевода в мг.

Полученные результаты вносят в табл. 3.2.

24

Таблица 3.2

Определение массовой концентрации железа в продуктах, мг/дм3

Содержание отчета

Студентам необходимо ознакомиться с представленным теоретическим материалом и экспериментальной частью. Построить градуировочный график, произвести все требуемые анализы и расчеты, заполнить табл. 3.2. Оформить отчет с указанием цели работы, основных теоретических положений, а также описанием последовательности выполнения работы и полученных результатов.

Найти и распечатать ГОСТ, регламентирующий уровень железа в изученных виноматериалах. Сравнить полученные данные с требованиями ГОСТ по содержанию железа в белых и красных винах, соках. Сделать выводы о соблюдении предприятием требований ГОСТ.

Контрольные вопросы

1.Какие вещества относятся к микроэлементам?

2.Каковы пути попадания железа в вино и виноматериалы?

3.Каково влияние железа на качество виноматериалов?

4.Охарактеризуйте методы определения железа.

25

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСТАТОЧНОГО СОДЕРЖАНИЯ

СЕРНИСТОГО АНГИДРИДА В КАРТОФЕЛЕ СЫРОМ ОЧИЩЕННОМ СУЛЬФИТИРОВАННОМ (ПОЛУФАБРИКАТЕ)

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

Сырой очищенный картофель широко используется в качестве полуфабриката в общественном питании и в перерабатывающих отраслях пищевой промышленности. Однако при хранении на воздухе поверхность очищенных клубней картофеля темнеет. Причиной потемнения является окисление содержащихся в картофеле полифенолов под действием кислорода воздуха при участии фермента полифенолоксидазы [22].

К полифенольным соединениям картофеля относятся тирозин (α-окси-фенилаланин) и хлорогеновая кислота. Полифенолы сосредоточены в вакуолях растительной клетки. Ферменты, способствующие окислению полифенолов (полифенолоксидазы), находятся в цитоплазме, которая отделена от вакуолей полупроницаемой мембраной – тонопластом. В здоровых неповрежденных клубнях картофеля из вакуолей в цитоплазму поступает строго определенное количество ферментов, необходимых для протекания нормальных физиологических процессов в тканях картофеля. При этом полифенолы окисляются до С02 и Н20, а часть промежуточных продуктов окисления восстанавливается с помощью соответствующих ферментов (дегидрогеназ) до исходных соединений [12].

При очистке картофеля клетки повреждаются, тонопласт разрывается и клеточный сок вакуолей, содержащий полифенолы, смешивается с цитоплазмой, в состав которой входят ферменты. В результате этого под действием кислорода воздуха полифенолы подвергаются необратимому ферментативному окислению до образования темноокрашенных продуктов. Так, например, тирозин окисляется в диоксифенилаланин, который превращается в хинон, образующий красные гетероциклические соединения, которые, полимеризуясь, пре-

26

вращаются в меланины, имеющие черную окраску. Кроме того, хиноны, образующиеся из хлорогеновой кислоты, могут соединяться с аминокислотами или белками, образуя также темноокрашенные соединения. Скорость потемнения картофеля зависит от его сорта и условий его выращивания. Кроме того, потемнение картофеля связывают с количественным содержанием полифенолов и с активностью фермента полифенолоксидазы. Картофель после механической очистки темнеет на воздухе значительно быстрее, чем при ручной очистке. Это объясняется довольно сильным повреждением поверхностного слоя клеток [34].

Для того чтобы очищенные клубни картофеля не темнели, их хранят в воде или подвергают сульфитации.

Сульфитация заключается в обработке очищенных клубней картофеля водным раствором кислых натриевых солей сернистой кислоты. Эти соли легко разлагаются с образованием оксида серы (IV) (SO2), способного снижать активность полифенолоксидазы и тем самым задерживать образование меланинов. Кроме того, SO2, являясь хорошим восстановителем, при взаимодействии с органическими веществами, имеющими ту или иную окраску, может пеҏеводить их в бесцветные или слабоокрашенные соединения. Восстановительные свойства его лучше проявляются при повышенных концентрациях и пониженной температуҏе.

Оксид серы ‒ вещество, вҏедное для организма, поэтому его содержание в сульфитированных клубнях не должно превышать 0,002 % [32]. В этом случае в готовых блюдах из картофеля сернистый ангидрид полностью отсутствует, так как в процессе тепловой обработки кислые натриевые соли сернистой кислоты разлагаются, а выделяющийся при этом SO2 улетучивается с водяными парами. С другой стороны, этой концентрации кислых натриевых солей сернистой кислоты достаточно для предохранения картофеля от потемнения в течение 1–2 суток.

В картофеле сразу после сульфитации содержание оксида серы превышает допустимую норму в 10–15 раз. В связи с данным обстоя-

27

тельством сульфитированный картофель следует обязательно промывать, ҏежимы сульфитации и промывания должны обеспечивать содержание остаточного SO2 в очищенном картофеле в пределах допустимой нормы.

Попадая в организм человека, сульфиты превращаются в сульфаты, которые хорошо выводятся с мочой и фекалиями. Вместе с тем большая концентрация соединений серы, например однократное пероральное введение 4 г сульфита натрия, может вызвать токсические явления. Сернистый ангидрид разрушает витамин В1, а также дисульфидные мостики в белках, что может вызвать нежелательные последствия (аллергические реакции у астматиков) [12, 32].

Уровень приемлемого суточного потребления (ПСП) оксида серы, установленный ОКЭПД ФАО/ ВОЗ, составляет 0,7 мг на 1 кг массы тела человека. Ежедневное потребление сульфитированных продуктов питания может привести к превышению допустимой суточной дозы. Так, с одним стаканом сока в организм человека вводится примерно 1,2 мг SO2, 200 г мармелада, зефира или пастилы ‒ 4 мг, 200 мл вина ‒ 40–80 мг.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Цель работы: освоение метода определения остаточного содержания сернистого ангидрида в картофеле сыром очищенном сульфитированном (полуфабрикате).

Материалы, оборудование, реактивы:

весы лабораторные с погрешностью взвешивания ±0,01 г; фарфоровые ступки с пестиками; чашки фарфоровые;

колбы конические вместимостью 100, 250 см3; колбы мерные вместимостью 100 и 250 см3;

микробюретки вместимостью 2 см3 с ценой деления не более

0,01 см3;

цилиндры мерные вместимостью 25 и 50 см3;

28

палочки стеклянные; воронки стеклянные;

пипетки вместимостью 1 и 5 см3, градуированные; пипетки вместимостью 10 и 25 см3; пробки резиновые; гидроксид натрия, раствор 1 М; кислота серная, раствор 1 М;

кислота соляная плотностью 1,19 г/см3; 2 %-й раствор дихромата калия; 10 %-й раствор йодида калия;

1 %-й раствор крахмала растворимого; вода дистиллированная.

Последовательность выполнения работы

Суть йодометрического метода определения остаточного содержания сернистого ангидрида в картофеле сыром очищенном сульфитированном [23] состоит в том, что в результате реакции между бисульфатом натрия, гидроксидом натрия и серной кислотой образуется очень непрочная сернистая кислота, которая распадается на воду и сернистый ангидрид, последний количественно окисляется йодом в серную кислоту.

Из подготовленных проб (сульфитированного картофеля) отвешивают с точностью до 0,01 г в фарфоровые чашки две навески по 5 г и смывают их 50 см3 дистиллированной воды в конические колбы вместимостью 100 см3.

В колбы пипеткой добавляют по 5 см3 раствора гидроксида натрия, закрывают их пробками, взбалтывают содержимое и оставляют стоять на 15 мин. Затем в колбы пипеткой прибавляют по 10 см3 раствора серной кислоты, перемешивают их содержимое, градуированной пипеткой вносят в них по 1 см3 раствора крахмала и тотчас же титруют при взбалтывании раствором йода до появления синей окраски, не исчезающей в течение 2–3 секунд.

29

Одновременно аналогичным способом проводят испытания клубней не сульфитированного картофеля, отобранного одновременно с пробами полуфабриката, и сравнивают результаты испытания.

Полученные результаты

Массовую долю сернистого ангидрида (ω, %) рассчитывают по формуле

где: V ‒ объем раствора йода, израсходованный на титрование навески сульфитированного картофеля, мл; V1 ‒ объем раствора йода, израсходованный на титрование навески не сульфитированного картофеля, мл; 0,00032 ‒ масса сернистого ангидрида, окисляющегося 1 см3 раствора йода; m ‒ масса навески картофеля, г.

Полученные результаты вносят в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Определение остаточного содержания сернистого ангидрида в сыром очищенном сульфитированном картофеле

За окончательный результат анализа принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений, допускаемые расхождения между которыми не должны превышать 0,001 %.

Массовая доля сернистого ангидрида в сульфитированном картофеле не должна превышать допустимой нормы 0,002 % к массе.

30