Работа 43. Колориметрический метод определения сахаров

Сахара (моно- и олигосахариды) – углеводы, хорошо растворимые в воде и имеющие сладкий вкус. Они широко распространены в растениях, выполняют различные функции и могут накапливаться в корнеплодах, плодах, фруктах и ягодах в значительных количествах.

Колорометрический метод определения сахаров основан на изменении интенсивности окраски раствора глицерата меди при кипячении его с вытяжками сахаров.

Цель работы. Определить содержание сахаров в разных частях корнеплодов репы, сахарной и кормовой свеклы.

Ход работы. Отвешивают из средней пробы 5…10 ± 0,01 г материала, помещают в сосуды микро- или макроразмельчителя (или ступки), приливают 10-кратный объём нагретой до 70 °С воды и извлекают сахара, размельчая навеску в те­чение 3…5 мин.

Для опре­деления общего количества моно- и дисахаридов, после охлаждения отбирают пипет­кой 0,5 мл прозрачной вытяжки в сухую пробирку и добавляют в нее 0,5 мл 1 %-го раствора соляной кислоты. После перемешивания смесь помещают на кипящую водяную баню на 15 мин, затем добавляют 15 мл глицерата меди и нагревают еще ровно 6 мин. После этого пробирки снимают с водяной бани и охлаждают в холодной воде.

Смесь отстаивают, прозрачную жидкость переносят в пробирки и определяют оптическую плотность растворов на фотоэлектроколориметре КФК-2 (рис. 6, стр. 97) при длине волны 582 нм (ручку 1 устанавливают в положение 7).

Для определения редуцирующих сахаров отбирают по 1 мл вытяжки, и прилив 15 мл глицерата меди, нагревают на кипящей водяной бане и далее поступают, как указано выше.

Концентрацию сахаров определяют по калибровочной кривой, построенной по растворам глюкозы известной концентрации (от 0,5 до 10 мг глюкозы в 1 мл раствора).

Количество сахаров вычисляют по формуле:

Х = %,

где а – концентрация сахаров в пробе, найденная по калибровочной кривой, мг/мл;

V – объем вытяжки, полученной из навески, мл;

m – масса навески, г;

100 – коэффициент перевода в проценты;

1000 – коэффициент перевода грамм в миллиграммы.

Результаты записывают в табл. 52.

Т а б л и ц а 52. Содержание сахаров в корнеплодах различных растений

Культура	Части корнеплода	Содержание сахаров, %

Вопросы.

1. Перечислите методы качественного и количественного опреде­ления сахаров.

2. Укажите содержание сахаров в плодах, ягодах, корнеплодах, фруктах.

Материалы и оборудование: сахарная или кормовая свекла, репа, раствор глицерата меди (смешивают объемы реактивов № 1 и № 2 в соотношении 2 : 1; реактив № 1 готовят растворением 8 ± 0,01 г CuSO₄ ^. 5Н₂О в 1 дм³ дистиллированной воды, реактив № 2 готовят растворением в воде 150 г едкого натра в мерной колбе на 1 дм³ и объем доводят до метки, перед анализом на 40 мл реактива № 2 до­бавляют 1 мл чистого гли­церина), весы, 1 %-я соляная кислота, измельчители или ступки, пробирки, пипетки на 1 мл, мерные цилиндры на 50…100 мл, КФК-2.

Работа 44. Определение содержания крахмала поляриметрическим методом

Крахмал – полисахарид растений, который запасается в виде крахмальных зерен различной формы и размеров в зерне, клубнях, корнеплодах и плодах. У разных растений в крахмале содержится 10…30 % амилозы и 70..90 % амилопектина (работа 9). У восковидных сортов ячменя, кукурузы, риса крахмал состоит только из амилопектина, а у некоторых гибридов кукурузы и мозговом горохе содержание амилозы может достигать 50…80 %.

Содержание крахмала зависит от вида и сорта растений, а также почвенно-климатических условий, удобрений, орошения и других. Знание этих зависимостей позволяет управлять про­цессом накопления крахмала в урожае.

Многие углеводы обладают оптической активностью, то есть способностью вращать плоскость поляризации. При определенных условиях опыта величина отношения угла вращения α к плоскости поляризации [α]_D, есть величина постоянная и характерная для каждого оптически активного вещества. Для количественного определения крахмала широко применяют поляриметрические методы с использованием поляриметров различных конструкций. Крахмал сначала гидролизуют, а затем в гидролизате определяют угол вращения с помощью поляриметра.

Цель работы. Определить содержание крахмала в зерне злаковых и бобовых культур, клубнях картофеля.

Ход работы. Гидролиз крахмала. Семена злаков или бобовых культур тщательно измельчают на мельнице. Берут навеску 5 ±0,001 г, переносят ее в мерную колбу на 100 мл, приливают 12,5 мл 1 %-ной соляной кислоты. Хорошо размешивают, затем приливают еще 12,5 мл этого же раствора. Колбу нагревают на кипящей водяной бане в течение 15 мин. Во время кипячения содержимое систематически перемешивают. Сначала содержимое колбы загустевает за счет клейстеризации крахмала, а затем разжижается. После гидролиза крахмала приливают 30 мл воды и колбе дают остыть. Затем приливают 5 мл фосфорновольфрамовой кислоты и после взбалтывания доводят объем водой до метки. До определения на поляриметре колбу с гидролизатом можно хранить в холодильнике. Условия гидролиза должно быть одинаковым для всех проб.

При определении крахмала в клубнях картофеля предварительно извлекают из них сахара концентрированным спиртом. Для этого к средней пробе клубней, измельченной на размельчителе, ткани добавляют концентрированный этиловый спирт, перемешивают и отфильтровывают на бумажном фильтре. Фильтрат выбрасывают, а из оставшейся массы берут навеску 15 ±0,001 г и растирают дополнительно в ступке в 5 мл 5 %-ной соляной кислоты до однородной массы. Затем, полученную смесь, переносят в мерную колбу на 100 мл и добавляют 25 мл 1 %-ной соляной кислоты, одновременно ополаскивая ступку. Колбу нагревают на кипящей водяной бане в течение 15 мин. В дальнейшем поступают так, как указано выше, при определении крахмала в муке семян. Перед определением угла вращения, полученный экстракт фильтруют в сухую колбу. Исследуемые растворы должны быть прозрачными (бесцветны или слабо окрашены). Фильтрат наливают в поляризационную трубку поляриметра и определяют угол вращения.

Подготовка прибора. Поляриметр (рис. 8) состоит из поляризатора (1) и анализатора (2), разделенных промежутком для помещения поляриметрической трубки (3) с раствором изучаемого вещества, источника света (4) и блока питания (5).

1 3 2 4 5 5

6 8 9 10 7

Рис. 8. Поляриметр СМ-1 с круговой шкалой: 1– поляризатор; 2 – анализатор; 3 – поляриметрическая трубка с анализируемым раствором; 4 – источник света; 5 – блок питания; 6 – окуляр анализатора; 7 – муфта окуляра; 8 – винт анализатора; 9 – круг; 10 – нониус.

Шкала на лимбе поляриметра разделена на градусы от 0 до 360 ºС. Измерения проводят с помощью нониусов, которые имеют по 10 делений (цена одного деления 0,05º). При измерении следует пользоваться двумя нониусами, расположенными на противоположных концах, для учета эксцентриситета круга при больших углах вращения.

Перед определением угла вращения нужно проверить нулевую точку прибора. Для этого производят наблюдения с поляриметрической трубкой, наполненной водой. Включают блок питания (5) источника света (4). Окуляр (6) анализатора устанавливают на резкость по глазу перемещением муфты (7). Затем вращают винт (8), приводящий анализатор в движение вправо или влево, добиваясь равномерности освещения и однородности поля зрения (рис. 9, б). Нулевые деления круга и нониуса должны совпадать (рис. 9, а). При несовпадении нулевого деления и круга нониуса делают несколько отсчетов и устанавливают среднюю поправку (+) или (-). Отсчеты производят до сотых долей градуса.

Определение угла вращения. Поляриметрическую трубку наполняют испытуемым раствором до краев так, чтобы образовался выпуклый мениск, затем прикрывают круглым стеклышком, надвигая его с края трубки до необходимого положения, и наблюдают, чтобы под стеклышком не осталось пузырьков воздуха. После этого навинчивают шайбу с резиновой прокладкой. В трубках с расширением пузырьки воздуха можно загнать в расширение, чтобы они не мешали определению. Поляриметрическую трубку с анализируемым раствором вкладывают в промежуток между поляризатором и анализатором и закрывают шторку. Отсчет угла вращения производят по шкале, соединенной с анализатором, который вращают вокруг оси прибора с помощью винта (8). Если плоскость поляризации анализатора будет установлена под правильным углом, то лучи от призм поляризатора будут проходить одинаково через анализатор и обе половины поля зрения, и будут освещены одинаково, но слабо (рис. 9, б). Измерения проводят по двум нониусам. Угол вращения устанавливают с учетом поправки, установленной ранее.

а	б	в

Рис. 9. Нониус поляриметра с круговой шкалой и виды полей зрения у поляриметра: а – начальное положение нониуса после установки анализатора на равную яркость (б) частей поля зрения при введенной кювете с водой; в – вид поля зрения после ввода наполненной анализируемым раствором кюветы.

Содержание крахмала для зерновых вычисляют по формуле:

х = ka·100/0,3468·(100 – b),

где х – количество крахмала, % на сухое вещество;

k – переводной коэффициент равный для пшеницы 1,898; кукурузы – 1,879; ржи – 1,885; ячменя – 1,912; овса – 1,914; риса – 1,866; просо – 1,818; гречихи – 1,876;

a – угол вращения, град;

b – влажность размолотого зерна в %.

Содержание крахмала в клубнях картофеля вычисляют по формуле:

х = V·a·100·0,3468/195,4·g·n,

где х – количество крахмала, % на сырое вещество;

V – объем гидролизата, мл;

а – угол вращения, град;

g – длина трубки, дм;

n – масса навески, г;

195,4 – фактор для крахмала картофеля соответствующий [α]_D;

0,3468 – коэффициент переводы в градусы круговой шкалы.

Полученные данные заносят в табл. 53 и делают выводы.

Т а б л и ц а 53. Результаты определения крахмала в __________

Объект	Масса навески, г	Угол вращения, град.	Содержание крахмала, %

Вопросы:

1. Из каких компонентов состоит крахмал? Строение, соотношение и свойства компонентов крахмала.

2. Сколько крахмала содержится в клубнях, корнеплодах, зерне, плодах?

Материалы и оборудование: поляриметр СМ-1, колбочки на 50 и 100 мл, фарфоровые чашки, водяная баня, фильтры, 1 %-ный и 5 %-ный растворы соляной кислоты, 5 %-ный раствор фосфорновольфрамовой кислоты.