Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Методы исследования молока и молочных продуктов. Учебно-методическое пособие.pdf
91
После многократного повторения процессов распределения так назы-
ваемых «шагов» происходит разделение аналитов при различии коэффициентов их распределения.
Если значения коэффициентов распределения К различаются в доста-
точной степени, то возможность полного разделения компонентов зависит
только от общей длины слоя неподвижной фазы (длины колонки).
Адсорбционная хроматография
При адсорбционной хроматографии взаимодействие между анализи-
руемым соединением (аналитом), растворенным в элюенте, и твердым веществом (сорбентом) хроматографической колонки или пластинки протекает на границе раздела фаз. При этом анализируемый компонент удерживается на поверхности неподвижной фазы.
Физическая адсорбция компонентов в большинстве случаев протекает
за счет сил вандерваальсового (межмолекулярного) взаимодействия.
При использовании в качестве адсорбентов оксида алюминия или си-
ликагеля адсорбция компонентов может основываться на дипольдипольном взаимодействии между полярной поверхностью адсорбента и
полярными участками адсорбированных анализируемых молекул.
Неподвижная фаза в адсорбционной хроматографии имеет «внутрен-
нюю поверхность» – поры. В зависимости от количества и размеров пор
увеличивается общее количество адсорбированного аналита. При более
низкой температуре частицы имеют меньшую подвижность, следовательно,
анализируемый компонент активнее адсорбируется на поверхности.
Десорбцию (отделение) анализируемых компонентов из неподвижной
фазы можно осуществить с помощью повышения температуры (ВЭЖХ и
ГX) либо изменением состава растворителя (ВЭЖХ).
Между актами адсорбции и десорбции устанавливается равновесие,
которое соответствует разделяемой смеси.
Если требуется разделить несколько анализируемых компонентов, то
обязательным условием этого является различие соотношения их адсорбции/десорбции.
Результатом хроматографического процесса является хроматограмма.
Выделяют два вида хроматограмм: внутреннюю и внешнюю.
Внутренняя хроматограмма характерна для тонкослойной хроматографии. Компоненты анализируемой смеси определяют на пластинке в виде пятен, соответствующих разным веществам. При этом процесс разделения прекращается исследователем, но анализируемые компоненты всё еще находятся
в хроматографической системе (на хроматографической пластинке).
Внешняя хроматограмма – характерная для газовой и высокоэффективной жидкостной хроматографий. При записи внешних хроматограмм
анализируемые компоненты проходят одинаковое расстояние (равное длине
хроматографической колонки) за разное время. Запись осуществляется после того, как компоненты вышли из разделительной системы. При этом
92
формируется кривая, отображающая зависимость концентрации и потока
вещества.
Достоинствами хроматографических методов исследования являются:
высокая точность измерения, возможность идентификации любого вещества. К недостаткам относятся высокая стоимость оборудования, необходимость пробоподготовки, соответствующая квалификация персонала для работы с прибором и обработки результатов.
Лабораторная работа 8
Изучение современных методов исследования
молока и молочных продуктов
Цели работы: закрепление теоретических знаний о хроматографических ме-
тодах исследования, изучение приборов, с помощью которых
реализуется данный метод анализа.
Изучение хроматографических методов исследования и умение применять на практике полученные знания в настоящее время очень перспективно.
Хроматографические методы исследования имеют неограниченный
потенциал при исследовании качественного и количественно состава различных соединений.
В настоящее время существует множество способов и разновидностей
проведения хроматографического анализа.
При исследовании пищевой продукции он наиболее часто применяется для определения остаточных количеств хлорорганических пестицидов,
антибиотиков и других веществ, требующих количественного определения
с высокой степенью точности.
Для этого используются методы тонкослойной, высокоэффективной
жидкостной и газожидкостной хроматографии.
Сущность метода тонкослойной хроматографии заключается в проведении предварительной экстракции хлорорганических пестицидов,
очистке экстракта, разделении аналитов в тонком слое адсорбента хроматографической пластины и их количественном определении путем визуального сопоставления интенсивности окраски пятен и измерения площади пятна на пластине испытуемого экстракта и площади пятна рабочего
градуировочного раствора.
Преимуществами данного метода является возможность разделения
нескольких проб одновременно, низкая стоимость проведения анализа,
минимальный расход растворителя, простая процедура пробоподготовки,
визуализация процесса разделения.
Теоретическая часть
93
Недостатком является сравнительно невысокая эффективность раз-
деления компонентов и некоторые сложности проведения количественного определения их содержания.
Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) представ-
ляет собой усовершенствованный метод разделения с помощью колонок.
Процесс хроматографического разделения пробы проходит между
неподвижной и подвижной фазами в хроматографической колонке. В качестве неподвижной фазы (сорбента) выступает твердый пористый материал и частицами очень маленьких размеров. Элюент подается под давлением и протекает через колонку с высокой скоростью.
ВЭЖХ может проводиться с использованием различных видов коло-
нок: адсорбционной, ионообменной;, аффинной, гель-хроматографии (эксклюзионной хроматографии).
Блок-схема хроматографа, применяемого для определения одного
соединения методом ВЭЖХ, представлен на рис. 6.3.
Р и с. 6.3. Схема хроматографа для ВЭЖХ
При разделении методом ВЭЖХ элюент (растворитель) должен
обеспечивать наиболее быстрое разделение пробы, не должен реагировать
с компонентами проб; должен обладать вязкостью, соответствующей давлению хроматографирования.
Кроме того предъявляются требования к температуре кипения, прозрачности для УФ-излучения и чистоте.
Колонки для ВЭЖХ варьируются по длине, внутреннему диаметру и
природе неподвижной фазы.
Типичная колонка имеет диаметр 4,6 мм, длину 12,5 см. Популярны
становятся короткие колонки (3 см с диаметром 1-2 мм).
В зависимости от уровня предельно детектируемых количеств аналита в ВЭЖХ применят несколько типов детекторов. Их характеристика
представлена в табл. 6.2.
94
Таблица 6.2 – Характеристика детекторов по минимальной детектируемой кон-
Минимальная де-
центрация, г/мл
10
Анализируемые компоненты способны
поглощать УФ-излучение
10
Сахара, глицерин, гликоли, аминокислоты
Кондуктометрический
10
Соли, ионогенные вещества
центрации
Тип детектора
Ультрафиолетовый
Рефрактометрический
тектируемая кон-
Типичная область
применения
Метод ВЭЖХ позволяет провести хорошее разделение всех анализи-
руемых компонентов за короткое время при оптимальных условиях.
Метод газожидкостной хроматографии основан на предварительной
экстракции хлорорганических пестицидов, очистке экстракта и последующем
количественном определении пестицидов с помощью газожидкостной хроматографии с электронозахватным детектором методом абсолютной калибровки.
Градуировка хроматографа заключается в определении времен удерживания и площадей пиков анализируемых пестицидов и выполняется путем
анализа рабочих градуировочных растворов пестицидов в порядке возрастания массовой концентрации компонентов при соблюдении заданных условий.
Расхождение между максимальным и минимальным значениями времен
удерживания определяемых компонентов не должно отличаться друг от друга
более чем на 1%. На основании полученных результатов с помощью компьютерной системы сбора и обработки данных методом наименьших квадратов
устанавливается уравнение градуировочного графика, и определяются градуировочные коэффициенты для каждого хлорорганического пестицида отдельно.
Методика проведения занятия
Занятие состоит из трех частей. Первая часть занятия предполагает
наличие домашней подготовки студентов по контрольным вопросам и проходит в аудитории в виде собеседования. Вторая часть занятия проводится в
форме экскурсии в аккредитованной лаборатории Федерального государственного бюджетного учреждения государственный центр агрохимической
службы «Вологодский» (ФГБУ ГЦАС «Вологодский»), производящую исследования молока, кормов и других биологических систем. На заключительной части занятия студенты составляют отчет.
Ход работы
На первом этапе занятия студенты отвечают на вопросы преподавателя. На втором этапе проводится экскурсия по лабораториям ФГБУ ГЦАС
«Вологодский», в ходе которой студенты знакомятся с оборудованием для
проведения хроматографических исследований, с порядком проведения
95
анализов и обработкой результатов. Полученную информацию конспекти-
Название
метода
Сущность
метода
Определяемый
показатель
Пробоподго-
товка
Погреш-
ность
руют в произвольной форме.
После завершения экскурсии студенты должны составить отчет и
сдать его на проверку преподавателю.
Результаты работы
Результаты работы оформляются в виде таблицы, форма которой
представлена в табл. 6.3.
Таблица 6.3 – Форма для представления отчета по работе
Приборы
Контрольные вопросы:
1. Классификация хроматографических методов анализа.
2. Распределительная хроматография:
2.1 Бумажная хроматография.
2.2 Гель хроматография.
2.3 Газовая хроматография.
2.4 Жидкостно-жидкостная хроматография.
3. Адсорбционная хроматография.
4. Осадочная хроматография.
5. Ионообменная хроматография.
6. Афинная хроматография.
7. Виды хроматографических колонок.
8. Детекторы, применяемые в хроматографических исследованиях.
Характеристику вида хроматографии привести по плану:
1. Сущность метода.
2. Подвижная и неподвижная фазы. Требования к ним.
3. Пробоподготовка.
4. Применение метода. Определяемые соединения.
5. Погрешность.
6. Достоинства и недостатки.
Рекомендуемая литература:
1. Гуськова, В.П. Хроматографические методы разделения и анализа [Электронный ре-
2. ГОСТ 23452–2015 Молоко и молочные продукты. Методы определения остаточных
сурс]: учебное пособие / В.П. Гуськова, Л.С. Сизова.– 2-е изд., испр. и доп.– Кемерово: КемГУ, 2015. – 148 с. – Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/72028
количеств хлорорганических пестицидов (с Поправкой) [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200127440
96
Вопросы для подготовки к зачету
1. Свойства веществ, которые чаще всего подвергают исследованию.
2. Классификация методов анализа.
3. Методы сенсорного анализа. Методы потребительской оценки: предпочтения
и приемлемости.
4. Различительные методы сенсорной оценки: группа методов качественного
анализа.
5. Различительные методы сенсорной оценки: группа методов количественного
анализа.
6. Описательные методы сенсорного анализа (описательный и профильный ме-
тоды).
7. Метод балльной оценки. Типы измерительных шкал, используемых в сенсор-
ном анализе. Шкалы, используемые для органолептической оценки качества
масла сливочного, сыра и др. продуктов. Преимущества и недостатки органолептического (сенсорного) анализа качества пищевых продуктов.
8. Инструментальные методы исследования. Электромагнитный спектр. Клас-
сификация спектральных методов. Типы спектров.
9. Молекулярно-абсорбционная спектрометрия (МАС). Фотометрический метод
анализа. Приборы, применяемые при фотометрических определениях. Градуировочный график. Методика его построения.
10. Молекулярно-абсорбционная спектрометрия (МАС). Инфракрасная спектро-
метрия. Сущность метода. Применяемые приборы.
11. Молекулярно-люминесцентная спектрометрия (МЛС).
12. Проточная люминесцентная цитометрия
13. Приборы, в которых реализованы методы молекулярно-абсорбционной и мо-
лекулярно-люминесцентной спектрометрии. Классификация приборов по способу монохроматизации лучистого потока, по способу регистрации, по способу измерения.
14. Атомно-абсорбционная спектрометрия (ААС).
15. Атомно-эмиссионная спектрометрия (АЭС).
16. Ядерно-магнитная спектроскопия.
17. Масс-спектрометрия.
18. Спектроскопия в инфракрасной области.
19. Турбидиметрический метод анализа.
20. Нефелометрический метод анализа.
21. Рефрактометрический анализ.
22. Поляриметрия.
23. Хроматографические методы исследования. Основные понятия. Виды хрома-
тограмм.
97
24. Колоночная хроматография. Особенности колонок. Газовая хроматография.
Сущность метода, применение, особенности.
25. Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ). Сущность метода,
особенности, применение.
26. Различия абсорбционной, аффинной, гель-хроматографии и других ее видов.
27. Способы подготовки и введения пробы при хроматографическом анализе.
28. Ультразвуковой метод исследования. Сущность метода. Применяемые прибо-
ры, принцип действия.
29. Криоскопия. Сущность метода, примеры применения при научных исследова-
ниях. Определение температуры замерзания молока криоскопическим методом. Применяемые приборы, принцип действия. Факторы, влияющие на температуру замерзания молока.
30. Эбулиоскопия. Сущность метода, примеры применения при научных исследо-
ваниях. Определение температуры кипения молока эбулиометрическим методом. Применяемые приборы, принцип действия. Факторы, влияющие на температуру кипения.
31. Микробиологические методы исследования. Сущность, виды посевов, приме-
нение. Выбор разведения.
32. Современные приборы для микробиологических исследований.
33. Электрохимические методы исследования. Кондуктометрия. Применяемые
приборы.
34. Инверсионнная вольтамперометрия.
35. Потенциометрия (рН-метрия, ионометрия с ионоселективными электродами).
Применяемые приборы.
36. Электрофоретические методы анализа.
37. Методы определения кислотности молока и молочных продуктов.
38. Методы определения плотности.
39. Методы определения термоустойчивости молока.
40. Методы определения наличия тепловой обработки молока.
41. Методы определения сыропригодности молока.
42. Методы определения соматических клеток.
43. Методы определения массовой доли жира.
44. Методы определения массовой доли влаги и сухого вещества.
45. Методы определения массовой доли белка.
98
Список литературы
Основной:
1. Просеков, А.Ю. Современные методы исследования сырья и биотехнологической
продукции [Электронный ресурс]: учебное пособие / А.Ю. Просеков, О.О. Бабич,
С.А. Сухих. – Кемерово : КемГУ, 2013. – 182 с. – Режим доступа:
https://e.lanbook.com/book/45637.
2. Гуськова, В.П. Хроматографические методы разделения и анализа [Электронный ре-
сурс]: учебное пособие / В.П. Гуськова, Л.С. Сизова. – 2-е изд., испр. и доп. — Кемерово : КемГУ, 2015. – 148 с. – Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/72028
3. Заворохина, Н.В. Сенсорный анализ продовольственных товаров на предприятиях
пищевой промышленности, торговли и общественного питания [Электронный ресурс]: учебник / Н.В. Заворохина, О.В. Голуб, В.М. Позняковский. – М. : ИНФРА-М,
2018. – 144 с. – Режим доступа: http://znanium.com/catalog/product/966313
4. Крусь, Г.Н. Методы исследования молока и молочных продуктов [Текст] /
Г.Н. Крусь, А.М. Шалыгина, З.В. Волокитина; под ред. А.М. Шалыгиной. – М.: КолосС, 2002. – 368 с.
5. Базарнова, Ю.Г. Теоретические основы методов исследования пищевых продуктов
[Электронный ресурс]: учебное пособие / Ю.Г. Базарнова. – Электрон. дан. – СПб:
НИУ ИТМО, 2014. – 136 с. – Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/71109
6. Криштафович, В.И. Физико-химические методы исследования [Электронный ресурс]: учебник для бакалавров / В.И. Криштафович, Д.В. Криштафович, Н.В. Еремеева. – М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К°», 2015. – 208 с. – Режим
доступа: http://znanium.com/
Дополнительный:
1. Этлеш, С. Методы анализа пищевых продуктов. Определение компонентов и пищевых добавок [Текст]/ С. Этлеш (ред.-сост.). – Пер. с англ. – СПб.: Профессия, 2016. –
564 с.
2. Лесс, В.Р. Практическое руководство для лаборатории. Специальные методы [Текст]:
пер. с нем. 2-го изд./ В.Р. Лесс и др.; под ред. И.Г. Зенкевича, Н.А. Шурдубы, И.В.
Болдырева. – СПб.: ЦОП «Профессия», 2014. – 472 с.
3. Валова (Копылова), В.Д. Физико-химические методы анализа [Электронный ресурс]:
Практикум /В.Д. Валова (Копылова), Л.Т. Абесадзе. – М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К°», 2012. – 224 с. http://znanium.com/catalog/product/430532
99
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .............................................................................................................. 3
1 КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ............................................. 6
2 ОРГАНОЛЕПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ...................................... 8
Лабораторная работа 1. Методы органолептического анализа пищевых
продуктов ............................................................................................................... 13
3 ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ...................................................... 19
Лабораторная работа 2. Рефрактометрический метод определения
составных частей молока и молочных продуктов ............................................ 28
Лабораторная работа 3. Определение массовой доли сахарозы в сгущенном
молоке с сахаром поляриметрическим методом ............................................... 35
4 СПЕКТРАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ................................................. 40
Лабораторная работа 4. Определение концентрации лактозы в молочных
продуктах фотометрическим методом ............................................................ 53
Лабораторная работа 5. Методы определения степени дисперсности жира в
молоке ...................................................................................................................... 61
Лабораторная работа 6. Определение физико-химических показателей
качества молока и молочных продуктов спектроскопическим методом...... 69
5 УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ............................................ 76
Лабораторная работа 7. Исследование сырого молока с применением
экспресс-анализаторов.......................................................................................... 79
6 ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ................................ 86
Лабораторная работа 8. Изучение современных методов исследования молока
и молочных продуктов ........................................................................................... 92
ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЗАЧЕТУ .................................................... 96
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ..................................................................................... 98
100
Учебное издание
КУРЕНКОВА Людмила Александровна
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ МОЛОКА
И МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ
Учебно-методическое пособие
Технический редактор Ю.И. Чикавинский
Корректор Г.Н. Елисеева
Подписано в печать 11.02.2020 г. Формат 60/90 1/16
Объем 6,3 усл. печ. л. Тираж 300 экз.
Заказ № 29-Р
ФГБОУ ВО Вологодская ГМХА
160555 г. Вологда, c. Молочное, ул. Шмидта, 2