Определение редуцирующих сахаров оптическим методом

Для анализа используют: поляриметр или сахариметр; мерную колбу вместимостью 50 см³; спирт этиловый концентрацией 96 % об.

В контроле пивоваренного производства поляриметры используют для определения крахмалистости зернового сырья или содержания сахара. При этом используют поляриметры, на которых установлена не круговая, а линейная шкала, градуированная по сахарозе. Современные автоматические поляриметры могут работать в режиме непрерывного измерения с использованием проточных ячеек.

Проведение анализа. 5 см³ отфильтрованного сусла пипеткой переносят в мерную колбу вместимостью 50 см³, доливают ее до метки 96 % этиловым спиртом, перемешивают и выпавший плотный осадок декстринов отфильтровывают.

Прозрачный фильтрат поляриметрируют в трубке длиной 200 мм. При работе с сахариметром формула принимает вид

а · 0,34615 · 100 · 10 / (2 · 128) = 1,3557 · а,

где а – показание линейной шкалы сахариметра, град; 0,34615 – 1 град линейной шкалы сахариметра равен 0,34615 град дуговой шкалы.

Пример. При анализе сусла с массовой долей сухих веществ 12 % показания сахариметра при поляриметрии спиртового раствора сахаров в градусах линейной шкалы а = 6,2.

Содержание сахаров (глюкозы, фруктозы, сахарозы, мальтозы) в 100 см³ сусла

1,3557 · 6,2 = 8,405 г.

Колориметрические методы определения сахаров

Методы основаны на измерении оптической плотности раствора, полученного после реакции сахара с реактивом, образующим с ним окрашенное соединение. Оптическая плотность прямо пропорциональна концентрации сахарного раствора. Содержание сахара вычисляют по уравнению закона Бугера или находят по калибровочному графику зависимости оптической плотности от концентрации. Для определения сахаров, содержащих альдегидную группу, применяют реактив антрон, а для сахаров, содержащих кетонную группу – резорцин.

Антроновый метод определения альдоз. Антрон – твердое кристаллическое вещество; товарное название 10-дигидро-9-кетоантрацена. Реакцию сахаров с антроном проводят при нагревании в сильнокислой среде. При этом от молекулы сахара отщепляются три молекулы воды, а из пентоз образуется фурфурол.

Гексозы в этих условиях превращаются в оксиметилфурфурол. Сложные сахариды в условиях опыта предварительно гидролизуются до моносахаридов.

Фурфурол и оксиметилфурфурол, вступая во взаимодействие с антроном, образуют окрашенные соединения: производное фурфурола с антроном имеет желтый цвет, а оксиметилфурфурола – голубовато-зеленый цвет. Поэтому максимумы светопоглощения у них находятся в разных областях спектра: у производных пентоз при длине волны 413 нм, а гексоз – 610 нм. Различие в максимумах светопоглощения дает возможность определить один сахар в присутствии другого.

Величина коэффициента поглощения вещества зависит не только от природы вещества, поглощающего свет, но и от длины волны света. Так как светофильтры фотоэлектроколориметров пропускают не строго монохроматический свет, а какую-то узкую спектральную полосу, то в зависимости от ширины этой полосы будут получаться разные значения коэффициента поглощения. Поэтому эту величину определяют для каждого фотоэлектроколориметра и периодически проверяют ее.

Концентрация сахарного раствора, приготовленного для колориметрирования, и длина кюветы должны быть такими, чтобы величина оптической плотности находилась в пределах 0,2 – 0,5. При измерении в этом диапазоне ошибка в определении концентрации сахара не превышает 1,5 – 2 %. Обычно готовят растворы, содержащие 8 – 10 мг сахара в 100 см³.

Антроновый метод применяют для определения содержания сахаров в зерне и полупродуктах спиртового производства, в плодово-ягодном сырье, спиртованных соках и морсах, а также в готовых ликероводочных изделиях, который получил признание в промышленности за его простоту и высокую производительность.

В плодово-ягодном сырье и получаемых из него соках и морсах содержатся глюкоза, фруктоза и сахароза, которая в условиях антроновой реакции гидролизуется до глюкозы и фруктозы. Расчет содержания сахара производится по уравнению, в которое вводят коэффициент разбавления. Коэффициент поглощения определяют по раствору химически чистой сахарозы.

Аппаратура и реактивы. Мерные колбы вместимостью 100, 200 и 250 см³; пипетки вместимостью 5, 10, 20, 50 см³; воронки; химические стаканы на 50 и 300 см³; пробирки из тугоплавкого стекла с пришлифованной пробкой вместимостью 15 – 20 см³; бюретка вместимостью 10 – 25 см³; водяная баня со штативом для пробирок; фотоэлектроколориметр; раствор антрона с массовой долей 0,2 %.

Для приготовления раствора антрона в мерную колбу на 250 см³ помещают 0,9175 г х. ч. антрона, растворяют его в 100 – 150 см³ серной кислоты, выдерживающей пробу Савалля (d = 1,830), объем доводят до метки той же кислотой, перемешивают и выдерживают в течение 4 ч при комнатной температуре в темном месте. При хранении в холодильнике раствор пригоден в течение 12 – 15 сут.

Проведение анализа. В мерную колбу вместимостью 250 см³ пипеткой вносят 5 см³ сока или морса, объем доводят до метки дистиллированной водой, раствор перемешивают и фильтруют через сухой бумажный фильтр в сухой стакан. Мутный фильтрат возвращают на фильтр, добиваясь полной прозрачности. 20 см³ фильтрата сока или 50 см³ фильтрата морса пипеткой переносят в мерную колбу вместимостью 250 см³, объем доводят до метки дистиллированной водой и перемешивают.

В пробирку с притертой пробкой из бюретки отмеривают 5 см³ раствора антрона и осторожно по стенке так, чтобы жидкости не смешивались, добавляют 2,5 см³ приготовленного раствора сока или морса. В другой пробирке готовят «холостой» опыт, добавляя также к 5 см³ раствора антрона 2,5 см³ дистиллированной воды. Пробирки со смесями плотно закрывают пробками, одновременно энергично встряхивают в течение 10 с и устанавливают в штатив, который погружают в кипящую водяную баню. Через 5,5 мин (общее время нагревания 6 мин) пробирки вынимают, помещают в баню с проточной водой и содержимое пробирок охлаждают до 20 ^оС.

Оптическую плотность растворов определяют в кюветах шириной 3 мм со светофильтром, имеющим максимум поглощения при длине волны 610 нм. В одну кювету наливают испытуемый раствор, а в две другие - раствор «холостого» опыта. Кюветы 2 – 3 раза ополаскивают соответствующим раствором, а затем заполняют, не доливая до краев на 5 мм. Внешние стенки кювет обмывают водой, вытирают насухо фильтровальной бумагой, следя за тем, чтобы на поверхности не оставалось волокон бумаги. После этого измеряют оптическую плотность раствора, 2 – 3 раза снимая показания фотоэлектроколориметра. За оптическую плотность раствора принимают среднеарифметическое из всех измерений. Затем рассчитывают содержание сахара в соке, г на 100 см³, по формуле

С= K · D · n : 1000,

где К – коэффициент, полученный опытным путем; D - оптическая плотность; n — коэффициент разбавления; 1000 - коэффициент перевода миллиграммов в граммы.

Определение коэффициента К. На аналитических весах в стаканчик отвешивают 0,2000 г х. ч. сахарозы и без потерь переносят ее в мерную колбу вместимостью 200 см³, доводя объем до метки дистиллированной водой при тщательном перемешивании. Для приготовления рабочего раствора, содержащего 8 мг сахарозы в 100 см³, 8 см³ основного раствора сахарозы переносят пипеткой в мерную колбу вместимостью 100 см³, доливают до метки дистиллированную воду и перемешивают. Затем в 5 – 6 пробирок с пришлифованными пробками отмеривают по 5 см³ раствора антрона и по 2,5 см³ рабочего раствора сахарозы. После наполнения всех пробирок приступают к смешиванию их содержимого, встряхивая одновременно по две пробирки. Все пробирки устанавливают в штатив, проводят реакцию антрона с сахаром и измеряют оптические плотности полученных растворов. За оптическую плотность стандартного раствора принимают среднеарифметическое значение из всех параллельных определений. Коэффициент К вычисляют по уравнению K = C : D.