Удельные вращения сахаров

Вещество	[α]	Вещество	[α]
Сахароза	+66,5	Раффиноза (ангидрид)	+123,1
Глюкоза	+52,5	Лактоза	+55,3
Фруктоза	–92,1	Ксилоза	+18,8
Инвертный сахар	–20,6	Мелибиоза	+145,0
Галактоза	+80,5	Мальтоза	+128,5

В современных поляриметрах применяется так называемое полутеневое устройство, при котором поле зрения разделено на две равные части. В исходном положении (нулевая точка) обе половины поля зрения одинаково слабо затемнены (анализатор поставлен на полутень), при повороте анализатора вправо или влево одна половина становится совершенно темной, а другая – освещенной. Различие в интенсивности освещения других рядом лежащих плоскостей легко улавливается глазом, поэтому установка на полутень производится с большой точностью. Для получения двойного поля зрения применяют поляризаторы особой конструкции, дающие два луча поляризованного света, выходящие из поляризатора под определенным углом.

В поляриметрах общего назначения для измерения угла поворота служит круговая шкала, градуированная в дуговых градусах. В пищевой промышленности применяются специальные поляриметры, шкала которых градуирована по раствору сахарозы. Такие поляриметры называют сахариметрами.

Шкала сахариметра градуирована по сахарозе в условных градусах, обозначаемых °S. По этой шкале отсчет 100 °S получают, когда измеряют вращение раствора, содержащего при 20 °С в 100 мл 26,0 г химически чистой безводной сахарозы, отвешенной на воздухе при помощи латунных гирь; измерение производят при 20 °С в поляриметрической трубке длиной 200 мм. Отсчет 0 °S получают, когда та же трубка заполнена дистиллированной водой. Расстояние между этими отметками делят на 100 равных частей – градусов, следовательно, 1 °S сахарной шкалы соответствует 0,26 г сахарозы. Такая шкала называется международной сахарной шкалой. 100 °S сахарной шкалы соответствуют 34,62° дуговой шкалы поляриметра, а 1 °S = 0,3462° дуговой шкалы. Число 0,3462 используют как коэффициент перевода градусов сахарной шкалы в дуговые градусы.

Навеска 26,0 г и трубка длиной 200 мм называются нормальными.

7.2. Приготовление и осветление раствора анализируемого продукта

Точность поляриметрического анализа зависит от правильного взятия навески пробы анализируемого продукта и тщательного выполнения операций, связанных с приготовлением раствора для анализа.

Точность взятия навески пробы для анализа зависит от анализируемого продукта и влажности получаемой величины для контроля. Считается, что ее величина должна быть на порядок выше, чем относительная погрешность самого измерения. Как правило, навеску отвешивают в чашку, откуда переводят в мерную колбу. При растворении следует применять такое количество воды, чтобы раствор в колбе занимал примерно 2/3 объема мерной колбы, т. е. чтобы в мерную колбу можно было добавить рекомендуемое количество осветлителя.

Содержимое колбы перемешивают круговым движением и добавляют дистиллированную воду почти до метки. Пену, образующуюся при добавлении осветлителя и затрудняющую наполнение колбы до метки, гасят несколькими каплями эфира. Колбу с раствором помещают на 20…30 мин на водяную баню температурой 20 °С, а затем, осторожно добавляя дистиллированную воду, доводят объем колбы до метки. Закрыв отверстие колбы, ее несколько раз встряхивают и переворачивают. Затем содержимое колбы фильтруют через бумажный фильтр.

Приемная воронка для фильтрата должна быть сухой и чистой. Первую порцию фильтрата (около 10 см³) отбрасывают или возвращают снова на фильтр. Для поляриметрического определения берут полученный после этого фильтрат.

Осветление раствора анализируемого продукта. В средах, содержащих загрязнения, происходит рассеяние линейно поляризованного света, в результате чего интенсивность ослабевает. Красящие вещества, находящиеся в растворе, также поглощают часть поляризованного света. Вследствие этого для поляриметрического анализа все пищевые продукты нужно осветлять. Осветление продуктов производится при помощи химических реагентов, которые способны осаждать коллоиды и адсорбировать красящие вещества. Образующийся при этом осадок отделяют фильтрованием. Для осветления сахаросодержащих продуктов наиболее широко используются свинцовый уксус, реактив Герлеса и нейтральный раствор ацетата свинца. С помощью свинцового уксуса из растворов хорошо удаляются белки, сапонины, часть красящих веществ, большинство органических кислот. Осаждение несахаров свинцовым уксусом является неполным: часть из них, например аминокислоты, бетаин, молочная кислота, арабан, вообще не осаждаются. Красящие вещества осаждаются частично, поэтому осветленные растворы окрашены в желтый цвет. Раффиноза свинцовым уксусом не осаждается, глюкоза и фруктоза осаждаются частично, причем фруктоза в большей степени, чем глюкоза.

Свинцовый уксус применяется в виде 30 %-го раствора или порошка (так называемый сухой осветлитель). На 100 см³ раствора исследуемого продукта добавляется свинцового уксуса в виде раствора от 5 до 30 см³; в виде порошка – 1…1,5 г. Оптимальное количество свинцового уксуса для каждого из анализируемых продуктов обычно указывается в инструкции для производства анализов. Осветлитель в виде порошка добавляют в колбу лишь после доведения объема анализируемого раствора до метки. В этом случае ошибка за счет выпадающего осадка будет меньше, так как она обусловлена только гидрофильностью образовавшегося осадка, т. е. его способностью связывать воду. Недостатком сухого осветлителя является его медленное растворение в осветляемом растворе и трудность получения однородной по составу смеси. Поэтому он не получил широкого распространения в промышленности.

Реактив Герлеса имеет более высокую осветляющую способность, чем свинцовый уксус. Он состоит из двух растворов: 340 г нитрата свинца в 1000 см³ (раствор 1) и 32 г гидроксида натрия в 1000 см³ (раствор 2), которые хранят отдельно и добавляют в колбу с осветляемым раствором. При смешивании обоих растворов образуется осадок основного нитрата свинца, который является хорошим адсорбентом.

Растворы 1 и 2 реактива Герлеса следует добавлять в такой последовательности: вначале к осветляемому раствору добавить определенный объем раствора 1, смесь перемешать, а затем при постоянном перемешивании добавить такой же объем раствора 2. После добавления реактива Герлеса объем колбы доводят до метки и смесь выдерживают в течение 15…20 мин, а затем фильтруют. Первые порции фильтрата при этом отбрасывают. Количество добавляемого реактива Герлеса, т. е. равные объемы растворов 1 и 2, зависит от осветляемого раствора и обычно указывается в соответствующей инструкции.

Высокая осветляющая способность реактива Герлеса обусловлена тем, что осаждение несахаров, с одной стороны, происходит под действием значительного избытка ионов Рb²⁺ в растворе, а с другой – за счет образования осадка основного нитрата свинца непосредственно в осветляемом растворе, который в момент образования обладает более высокой адсорбционной способностью.

Нейтральный раствор ацетата свинца используется только для осветления растворов, служащих для определения содержания в них редуцирующих веществ. Этот осветлитель в отличие от свинцового уксуса и реактива Герлеса не осаждает глюкозу и фруктозу. Он хорошо осаждает все оптически активные органические кислоты, но плохо осаждает белки. Осветляющее действие раствора значительно ниже, чем свинцового уксуса и реактива Герлеса. Его эффективность зависит от среды осветляемого раствора: в нейтральной и щелочной средах она выше, в кислой – ниже.

Кроме рассмотренных, известны и другие осветлители, такие, как фосфорно-вольфрамовая кислота, молибдат аммония или натрия, реактив Карреса и гидроксид алюминия. Однако эффективность их значительно ниже, чем осветлителей на основе свинца.