Современные методы исследования свойств сырья и продуктов животного происхождения. Лабораторный практикум. Учебное пособие

*Критерий натуральности молочного жира, предложенный воронежскими учеными.

Вопросы и задания для самоконтроля

1.Что понимают под фальсификацией сливочного масла? Виды и примеры фальсификации.

2.Жирнокислотный состав молочного жира.

3.Жировые композиции, применяемые при производстве фальсифицированного масла. Методы их обнаружения.

4.Газовая хроматография. Сущность метода.

5.Каково устройство хроматографа?

31

6.Качественный и количественный анализ хроматограмм.

7.Как установить фальсификацию сливочного масла?

Лабораторная работа № 3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССОВОЙ ДОЛИ КРАХМАЛА В ПРОДУКТАХ ПЕРЕРАБОТКИ МОЛОКА

(ГОСТ Р 54759-2011)

Цель работы: ознакомиться с методикой определения массовой доли крахмала в молочных продуктах.

Приборы, материалы и реактивы:поляриметр; мерная колба объемом 100 см3; дистиллированная вода; раствор с массовой долей соляной кислоты 1,124 %; раствор сернокислого цинка массовой концентрации 300 г/дм3; раствор железистосинеродистого калия массовой концентрации 150 г/дм3; раствор молибденовокислого аммония массовой концентрации 100 г/дм3; раствор молибденовокислого натрия массовой концентрации 150 г/дм3; раствор фосфорно-вольфрамовой кислоты массовой концентрации 40 г/дм3.

Теоретические сведения

Крахмал – растительный полисахарид со сложным строением. Он состоит из амилозы и амилопектина; их соотношение различно (амилоза 13-30 %; амилопектина 70-85 %).

Крахмал является важным компонентом пищевых продуктов, выполняя функции загустителя и связывающего агента. Он широко используется при производстве пудингов, концентратов супов, киселей, соусов, кисломолочных продуктов, салатных приправ, начинок, майонезов и др. Один из компонентов крахмала – амилоза – используется в производстве пищевых оболочек и покрытий.

32

Неповрежденные крахмальные зерна нерастворимы в холодной воде, но могут обратимо впитывать влагу и легко набухают. Увеличение диаметра зерен при набухании зависит от вида крахмала. Например, для обычного кукурузного крахмала оно составляет – 9,1 %, для восковидного – 22,7 %.

С повышением температуры увеличивается колебание крахмальных молекул, разрушаются межмолекулярные связи, происходит взаимодействие молекул воды посредством водородных связей. Такое проникновение воды и увеличивающееся разделение больших и длинных сегментов крахмальных цепей повышает неупорядоченность в общей структуре и уменьшает число и размер кристаллических областей. При дальнейшем нагреве в присутствии большого количества воды происходит клейстеризация. Как правило, большие крахмальные зерна клейстеризуются при более низкой температуре, чем мелкие. Температуру, соответствующую разрушению внутренней структуры крахмальных зерен, называют температурой клейстеризации. Способность крахмала образовывать клейстеры делает его ценным компонентом для производства продуктов питания.

У многих крахмалсодержащих пищевых продуктов (в первую очередь, хлебобулочных) при хранении наблюдается черствение, которое связано, особенно на начальной стадии, с ассоциацией амилозных молекул. При длительном хранении может происходить ассоциация длинных ветвистых молекул амилопектина. Для предотвращения черствения в таких изделиях целесообразно использовать в качестве добавок жиры, которые образуют комплексы с амилозой. Эффект черствения может быть частично реверсирован в хлебе прогревом и смачиванием водой. При этом в результате термического движения крахмальных молекул имеет место частичный возврат к более аморфной структуре, которая менее плотно упакована, и поэтому текстура изделия становится мягче.

Учитывая влияние свойств крахмала на качество продуктов питания, целесообразно применение в пищевых производствах различных модифицированных крахмалов.

33

Крахмал, модифицированный кислотой, получают обработкой крахмальной суспензии соляной или серной кислотой при температуре 25–55 °С. Время обработки зависит от желаемого показателя вязкости и составляет 6–24 ч.Такой крахмал практически нерастворим в холодной воде, но хорошо диспергируется в кипящей воде. Для этого крахмала, по сравнению с исходным, характерна более низкая вязкость горячих клейстеров, уменьшение силы геля, увеличение температуры клейстеризации. Его способность образовывать горячие концентрированные клейстеры, которые при остывании дают гель, позволяет применять этот ингредиент в качестве умягчителя при производстве желированных конфет, а также для получения защитных пленок.

Этерифицированные крахмалы. Такая модификация приводит к определенным изменениям коллоидных и других свойств крахмала, которые влияют на качество пищевых продуктов. Введение гидроксиэтилгрупп при низкой степени замещения приводит к снижению температуры клейстеризации, увеличению скорости набухания зерен, уменьшает тенденцию к гелеобразованию и ретроградации. Также крахмалы находят применение в качестве пищевой добавки-загустителя в салатных приправах, начинках и других подобных продуктах.

Ацетаты крахмала низкой степени замещения получают путем обработки зерен крахмала уксусной кислотой или, предпочтительнее, ацетан-гидридом в присутствии катализатора (как правило, при рН 7– 11; t = 25 °С; СЗ = 0,5). Растворы ацетатов крахмала очень стабильны, поскольку наличие ацетил-групп препятствует ассоциации двух амилозных молекул и длинных боковых цепей амилопектина. Ацетаты крахмала по сравнению с обычным кукурузным крахмалом имеют пониженную температуру клейстеризации и способность к ретроградации, образуют прозрачные и стабильные клейстеры. Их применяют в замороженных продуктах, пекарских изделиях, инстант-порошках и т.д.

Монофосфатные эфиры зернового крахмала получают в результате его взаимодействия с кислыми солями орто-, пироили триполифосфатов при повышенной температуре (обычно 5060 °С, 1ч). Также крахмалы характеризуются более низкой тем-

34

пературой клейстеризации, набухают в холодной воде, имеют пониженную способность к ретроградации. Монофосфатный крахмал применяют в замороженных продуктах в качестве загустителя, ввиду его исключительной стабильности при заморажи- вании–оттаивании. Предварительно клейстеризованный фосфатный крахмал диспергируется в холодной воде и может использоваться в инстант-десертных порошкообразных продуктах и в мороженом.

В отличие от монофосфатного крахмала, в дифосфатном крахмале фосфат этерифицируется с двумя гидроксильными группами, часто из двух соседних крахмальных цепей. Образуется химический мост между близлежащими цепями, и эти крахмалы относят к поперечно-сшитым крахмалам. Наличие ковалентной связи между двумя крахмальными цепями предохраняет крахмальные зерна от набухания, дает большую стабильность при нагревании и возможном гидролизе.

Поперечно-сшитые крахмалы могут быть получены реакцией крахмала (R–ОН) с би- и полифункциональными агентами такими, как триметафосфат натрия, оксихлорид фосфора, смешанные ангидриды уксусной и дикарбоновой (например, адипиновой) кислот.

Наиболее значительное изменение в свойствах поперечносшитого крахмала – высокая стабильность при повышенных температурах, при замараживании – оттаивании, низких значениях рН, механических воздействиях, снижение способности к ретроградации. Поперечно-сшитые крахмалы применяют в детском питании, салатных приправах, фруктовых начинках, кремах.

Окисленные крахмалы могут быть получены при воздействии NaClO3, KMnO4, КВгО3 на водную суспензию в условиях более низких температур. При действии окислителей происходит гидролитическое расщепление гликозидных связей с образованием карбонильных групп, окисление спиртовых групп в карбонильные, а затем и в карбоксильные. Обычно окисленный крахмал содержит одну –СООН группу на 25–30 гликозидных единиц.

35

Эти крахмалы не проявляют склонности к ретроградации, не образуют непрозрачных гелей. Их применение при производстве хлеба способствует улучшению физических свойств теста и пористости готовых изделий, а также замедлению их черствения. Крахмал, модифицированный перманганатом калия, находит применение в производстве желейных конфет вместо агара и пектина.

В молочной промышленности крахмал используется в качестве наполнителя в производстве низкокалорийных продуктов для компенсации объёма и массы продуктов с пониженным содержанием сахара, жира и т.п. Его вводят для стабилизации эмульсий низкокалорийного масла и маргарина. В кисломолочных продуктах таких, как кефир, ряженка, сметана, творог, применение крахмалов, согласно ФЗ № 88 «Технический регламент на молоко и молочные продукты» (в редакции ФЗ № 163) запрещено. При использовании крахмала в производстве продуктов его наименование и разновидность должны быть вынесены на этикетную надпись.

Порядок выполнения работы

Согласно ГОСТ Р 54759-2011 «Продукты переработки молока. Методы определения массовой доли крахмала» количественное определение массовой доли крахмала возможно с применением поляриметрического и йодометрического методов.

Перед проведением анализа творог и творожные продукты помещают в фарфоровую ступку, тщательно растирают. Пробы сухих продуктов помещают в фарфоровую ступку и тщательно перемешивают.

Продукты, содержащие фруктовые (овощные и др.) наполнители, но не содержащие сахарозу, нагревают на водяной бане до температуры (32 ± 2) °С, после чего полностью переносят из упаковки в стакан гомогенизатора и гомогенизируют в течение 1- 3 мин при частоте вращения ножей от 2000 до 5000 мин до получения однородной массы.

36

Продукты с отделяемыми пищевкусовыми компонентами и декорированные (орехи, фруктовые наполнители в виде кусочков, печенье, вафли в виде декора, глазурь, начинки и другие отделяемые компоненты) максимально полно освобождают от наполнителей, глазури и декора.

Подготовленную пробу переносят в колбу с пришлифованной пробкой вместимостью 250 см3 и охлаждают до температуры (20 ± 2) °С. Во избежание расслоения пробу для анализа отбирают сразу же после гомогенизации.

1. Поляриметрический метод

Распространяется на продукты, не содержащие сахарозу. Метод основан на гидролизе крахмала после осаждения белков и липидов и измерении угла вращения плоскости поляризации полученным раствором.

Приготовление растворас массовой долей соляной кисло-

ты 1,124 %. В мерную колбу вместимостью 1000 см3 помещают 25,4 см3 соляной кислоты плотностью 1,19 г/см3. Объем раствора доводят дистиллированной водой до метки. Срок хранения раствора при температуре (20±5) °С - не более месяца.

Приготовление раствора сернокислого цинка массовой концентрации 300 г/дм3.В мерную колбу вместимостью 100 см3 помещают (30,00 ± 0,01) г сернокислого цинка, растворяют в небольшом количестве дистиллированной воды. Объем раствора доводят дистиллированной водой до метки. Срок хранения раствора в бутыли из темного стекла при температуре (20 ± 5) °С - не более месяца.

Приготовление раствора железистосинеродистого калия массовой концентрации 150 г/дм3. В мерную колбу вместимостью 100 см3 помещают (15,00 ± 0,01) г железистосинеродистого калия, растворяют в небольшом количестве дистиллированной воды. Объем раствора доводят дистиллированной водой до метки. Срок хранения раствора в бутыли из темного стекла при температуре (20 ± 5) °С - не более месяца.

37

Приготовление раствора молибденовокислого аммония массовой концентрации 100 г/дм3.В мерную колбу вместимостью 100 см3 помещают (10,00 ± 0,01) г молибденовокислого аммония, растворяют в небольшом количестве дистиллированной воды. Объем раствора доводят дистиллированной водой до метки. Срок хранения раствора в бутыли из темного стекла при температуре (20±5) °С - не более месяца.

Приготовление раствора молибденовокислого натрия мас-

совой концентрации 150 г/дм3.В мерную колбу вместимостью 100 см3 помещают (15,00 ± 0,01) г молибденовокислого натрия, растворяют в небольшом количестве дистиллированной воды. Объем раствора доводят дистиллированной водой до метки. Срок хранения раствора при температуре (20 ± 5) °С в бутыли из темного стекла - не более месяца.

Приготовление раствора фосфорно-вольфрамовой кисло-

ты массовой концентрации 40 г/дм3. В мерную колбу вместимостью 100 см3 помещают (4,00 ± 0,01) г фосфорно-вольфрамовой кислоты, растворяют в небольшом количестве дистиллированной воды. Объем раствора доводят дистиллированной водой до метки. Срок хранения раствора при температуре (20 ± 5) °С в бутыли из темного стекла - не более месяца.

Проведение измерений.В мерную колбу вместимостью 100 см3 помещают (5,00 ± 0,01) г подготовленного продукта. Добавляют 25 см3 раствора соляной кислоты и перемешивают содержимое легким встряхиванием. Затем в колбу добавляют еще 25 см3 раствора соляной кислоты и перемешивают.

Мерную колбу помещают в течение (15 ± 1) мин на кипящую водяную баню так, чтобы вода покрывала широкую часть колбы. Первые 3 мин содержимое колбы перемешивают, аккуратно встряхивая. Необходимо следить, чтобы кипение воды в водяной бане не прекращалось из-за погружения колбы.

По истечении 15 мин колбу извлекают из водяной бани, а к ее содержимому приливают 20 см3 холодной дистиллированной воды. Раствор охлаждают до температуры (20 ± 1) °С под струей проточной воды.

38

Белковые вещества в растворе осаждают, добавляя 1 см3 раствора сернокислого цинка. Содержимое тщательно перемешивают и добавляют, энергично встряхивая, 1 см3 раствора железистосинеродистого калия. При плохом разделении белков допускается проводить осаждение белка, добавляя 5 см3 раствора молибденовокислого аммония массовой концентрации 100,0 г/дм3 или 3 см3 раствора молибденовокислого натрия массовой концентрации 150,0 г/дм3, а также 5 см3 раствора фосфорновольфрамовой кислоты массовой концентрации 40,0 г/дм3.

Пену, образующуюся в растворе после добавления осадителей, необходимо погасить, добавив 1-2 капли этилового эфира. После оседания пены объем раствора в колбе доводят дистиллированной водой до метки.

Затем содержимое колбы тщательно перемешивают и фильтруют через сухой складчатый фильтр в сухую колбу вместимостью 150 см3.

Первую мутную порцию фильтрата удаляют. Последующим фильтратом заполняют поляриметрическую кювету таким образом, чтобы при повороте кюветы в вертикальное положение раствор выступал над краями кюветы в виде выпуклого мениска. Кювету закрывают покровным стеклом, не допуская образования в ней пузырьков воздуха.

После проверки нулевой точки на шкале поляриметра кювету с раствором помещают в желоб поляриметра и закрывают крышку. Фильтрат поляризуют, добиваясь однородности окраски поля. В момент достижения однородности окраски поля снимают отсчет показаний шкалы поляриметра.

Кювету заполняют раствором дважды и каждый раз делают по 3-5 отсчетов по шкале сахариметра, при этом расхождения между максимальным и минимальным значениями отсчетов не должны превышать 0,1 град. шкалы. Среднеарифметическое значение результатов показаний шкалы сахариметра (Р) находят из 6-10 отсчетов.

Массовую долю крахмала в продукте Х, %, вычисляют по формуле

39

Х = Р·К·100,

где Р – показание поляриметра, градус шкалы; К – переводной коэффициент, равный 1,879. (Переводной ко-

эффициент рассчитан при длине кюветы поляриметра 200 мм. При использовании кюветы длиной 400 мм результат, полученный по формуле, необходимо разделить на 2.

За окончательный результат принимают среднеарифметическое значение результатов двух параллельных определений, округленное до первого десятичного знака.

Приписанные характеристики погрешности и ее составляющие метода определения массовой доли крахмала поляриметрическим методом при Р = 0,95 приведены в табл. 1.

2. Йодометрический метод

Метод основан на окислении альдегидных групп моносахаридов, образующихся при гидролизе крахмала в кислой среде двухвалентной медью, восстановлении оксида меди (II) (СuО) в оксид меди (I) (Сu2О) и последующем йодометрическом титровании. Метод распространяется на продукты, в том числе содержащие сахар.

Приготовление раствора сернокислой меди (раствор Фе-

линга). Раствор Фелинга готовят непосредственно перед употреблением, смешивая равные объемы растворов № 1 и 2.

Раствор № 1. В мерную колбу вместимостью 1 дм3помещают (40,000 ± 0,001) г перекристаллизованной сернокислой меди и растворяют в небольшом количестве дистиллированной воды. Объем раствора доводят дистиллированной водой до метки.

40