Перманганатные методы определения сахаров

Перманганатные методы основаны на способности карбонильных групп сахаров окисляться в жидкости Фелинга и восстанавливать окись меди до закиси. По количеству образовавшейся закиси меди определяют количество редуцирующих сахаров, используя при этом специальные таблицы, составленные для определенных условий опыта.

Фелингова жидкость образуется при взаимодействии щелочного раствора сегнетовой соли, т.е. калий-натриевой соли винной кислоты (Фелинг II), с раствором сернокислой меди (Фелинг I). При сливании этих растворов происходит реакция в две фазы: вначале образуется голубой осадок свежеосажденного гидрата окиси меди CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2 + Na2SO4; затем выделившийся гидрат реагирует с сегнетовой солью, жидкость приобретает темно-синий цвет от образовавшейся комплексной соли меди, хорошо растворимой в воде:

Комплексная соль - соединение нестойкое, поэтому в присутствии сахаров, содержащих альдегидную или кетонную группу, происходит освобождение (выделение) окиси меди и образование нерастворимого красного осадка закиси меди (Сu2O).

Сахароза не обладает свойствами восстанавливать щелочной раствор меди, что является основанием для раздельного определения сахаров в смеси. Для определения сахарозы исследуемые водные растворы предварительно обрабатывают соляной кислотой - проводят инверсию, в результате чего образуются равные количества глюкозы и фруктозы (инвертный сахар), восстанавливающие щелочные растворы меди.

Существует несколько модификаций перманганатного метода. Классическим методом считается метод Бертрана, в практике технохимического контроля широко применяют его модификацию - метод Макс-Мюллера.

Сахара в пищевых концентратах, не содержащих молоко, и в продукции овощесушильного производства определяют методом Бертрана. Для пищевых концентратов, содержащих молоко, применяют метод Бертрана в модификации. Методы отличаются по различной концентрации растворов Фелинга и по времени кипячения испытуемых растворов с жидкостью Фелинга.

Определение сахаров методом Бертрана

Определение редуцирующих сахаров. В коническую колбу последовательно вносят по 20 мл растворов Фелинга I и II, растворы смешивают, затем приливают 20 мл фильтрата, полученного из исследуемого вещества, как описано в предыдущем разделе. Содержимое колбы перемешивают и нагревают до кипения, кипятят в течение 3 мин, считая от появления первых пузырьков. После этого колбу снимают с огня, ставят в наклонном положении для лучшего оседания выпавшей закиси меди и горячую жидкость сливают с осадка закиси меди на стеклянный фильтр №4 или асбестовый фильтр, специально приготовленный в стеклянной трубке.

Раствор фильтруют в колбу Бунзена при небольшом разрежении, избегая по возможности попадания осадка на фильтр. После сливания всей жидкости на фильтр колбу и фильтр промывают несколько раз горячей дистиллированной водой до исчезновения щелочной реакции промывных вод.

Во избежание перехода закиси меди в окись при соприкосновении с воздухом осадок во время фильтрования должен находиться под водой. По окончании промывания осадка водой фильтрат из колбы Бунзена выливают, а колбу тщательно промывают вначале водопроводной водой, затем споласкивают дистиллированной водой. В коническую колбу к осадку закиси меди приливают небольшими порциями 20-30 мл раствора железоаммонийных квасцов или сернокислого железа, каждый раз сливая раствор на фильтр.

В присутствии сернокислого железа или железоаммонийных квасцов осадок закиси меди восстанавливает эквивалентное количество сернокислой окиси железа в сернокислую закись железа, количество которой определяется титрованием раствором марганцовокислого калия

После растворения закиси меди колбу и фильтр промывают несколько раз дистиллированной водой, соединяя все промывные воды в колбе Бунзена. Затем содержимое колбы титруют перманганатом до неисчезающего слабо-розового окрашивания. Количество миллилитров перманганата, пошедшее на титрование, умножают на титр, выраженный по меди, и определяют число миллиграммов меди. Затем в табл. 2 (приложение) по полученному количеству меди находят соответствующее количество сахара и рассчитывают процентное содержание сахара (х) в исследуемом продукте по формуле

где G - количество сахара, найденное по таблице, мг; V - объем мерной колбы, мл; g - навеска исследуемого вещества, г; 20 - количество испытуемого раствора, мл.

Определение общего сахара. В мерную колбу емкостью 100 мл переносят 50 мл подготовленного фильтрата, приливают 5 мл соляной кислоты (х.ч. относительной плотностью 1,19). В колбу вводят термометр и погружают ее в водяную баню, нагретую до 80° С. Содержимое колбы нагревают до 68-70° С и выдерживают в течение 8 мин. После этого раствор в колбе быстро охлаждают до комнатной температуры, затем вынимают термометр из колбы и осторожно смывают его дистиллированной водой.

Содержимое колбы нейтрализуют 20%-ным раствором едкого натра по метилоранжу, затем доводят дистиллированной водой до метки и перемешивают. В полученном растворе определяют содержание сахара по методике, описанной для определения редуцирующих сахаров.

Миллиграммы меди переводят в миллиграммы сахара по табл. 3 (приложение), а затем общее содержание сахара в процентах (х) рассчитывают по формуле

где G - количество сахара, найденное по табл. 3 (приложение), мг; V - объем мерной колбы, в которую помещена навеска, мл; V1 - объем мерной колбы, в которой проводилась инверсия, мл; g - навеска исследуемого продукта, г; 50 - количество раствора, взятого для инверсии, мл; V2 - количество раствора, взятого для определения сахара, мл.

На основании данных, по содержанию общего сахара в продукте (сахара после инверсии) и редуцирующих сахаров (сахара до инверсии) определяют содержание сахарозы по формуле

где S - содержание сахарозы, %; x1 - количество сахара до инверсии, %; x2 - количество сахара после инверсии, %; 0,95 - коэффициент пересчета инвертного сахара на сахарозу.

Конечный результат выражают как среднее арифметическое двух определений. Расхождения между двумя параллельными определениями не должны превышать ±0,3%.

Определение сахаров по методу Макс-Мюллера

При определении сахара в исследуемых растворах по методу Макс-Мюллера в коническую колбу берут по 25 мл растворов Фелинга I и II и смесь быстро нагревают до кипения, после чего в колбу быстро вносят 50 мл подготовленного для определения фильтрата и кипятят в течение 2 мин. Выпавшему осадку закиси меди дают отстояться и проводят все последующие операции, как в методе Бертрана.

Для перевода полученных миллиграммов меди в миллиграммы сахара пользуются табл. 4 (приложение). Содержание сахара в продукте (в %) рассчитывают по той же формуле, какую применяют в методе Бертрана.

Приготовление растворов для определения сахаров

По методу Бертрана готовят водные растворы Фелинга следующей концентрации:

Фелинг I - 40 г CuSO4-5Н2O в 1 л;

Фелинг II - 200 г сегнетовой соли (калий-натрий винно-кислый) и 150 г КОН в 1 л.

По методу Макс-Мюллера эти растворы готовят несколько другой концентрации:

Фелинг I - 69,28 г CuSO4-5Н2O в 1 л;

Фелинг II - 346 г сегнетовой соли и 100 г NaOH в 1 л.

Квасцы железоаммонийные (реактив х.ч). К 250 мл раствора железоаммонийных квасцов, насыщенного на холоду, прибавляют 25 мл концентрированной серной кислоты. После перемешивания раствор охлаждают, переносят в мерную колбу емкостью 1000 мл, охлаждают до 20° С, содержимое колбы доводят дистиллированной водой до метки. В растворе квасцов не должно содержаться закисного железа, наличие которого проверяют следующим образом. К 20 мл раствора квасцов добавляют 1-2 капли раствора перманганата и наблюдают за изменением цвета раствора. Если в растворе нет закисного железа, то он окрашивается в розовый цвет.

Вместо раствора железоаммонийных квасцов применяют также раствор сернокислого окисного железа, приготовленного из 50 г Fe2(SO4)3-9H2O и 200 г H2SO4 (относительной плотностью 1,84) в 1 л.

Марганцовокислый калий (перманганат) - приготовление см. главу 6.

Определение сахара в пищевых концентратах, содержащих молоко перманганатным методом

Содержание сахара в пищевых концентратах, содержащих молоко, определяют перманганатным или рефрактометрическим методами. Приготовление водных вытяжек из исследуемых продуктов приведено в специальном разделе.

Определение сахара до инверсии. 25 мл подготовленной водной вытяжки переносят в колбу емкостью 250 мл, приливают последовательно по 25 мл растворов Фелинга I и II. После перемешивания колбу с содержимым нагревают до кипения и кипятят в течение 6 мин. Выпавшему осадку закиси меди дают осесть и в дальнейшем проводят операции, как описано при определении сахара по Бертрану. Результат определения выражают в миллилитрах перманганата, пошедшего на титрование фильтрата после растворения закиси меди.

Определение сахара после инверсии. В коническую колбу емкостью 250 мл переносят 10 мл раствора, подготовленного для определения, и прибавляют 10 мл дистиллированной воды. Колбу закрывают пробкой с пропущенным через нее термометром, ртутный шарик которого должен быть погружен в жидкость.

Колбу с жидкостью нагревают в водяной бане до температуры 70° С, затем приоткрывают пробку, приливают в колбу 2,5 мл раствора соляной кислоты (относительной плотностью 1,19). Содержимое колбы перемешивают и выдерживают в водяной бане при температуре 68-70° С в течение 10 мин для инверсии сахарозы. Затем колбу вынимают из бани, охлаждают до комнатной температуры и нейтрализуют ее содержимое 1 н. раствором едкого натра по метилоранжу до слабокислой реакции. При этом термометр вынимают из колбы, смывая его первыми каплями раствора едкого натра.

После нейтрализации в колбу приливают последовательно по 25 мл растворов Фелинга I и II и продолжают анализ, как указано при определении сахара в молочных продуктах до инверсии. Количество миллилитров раствора перманганата, пошедшего на титрование 10 мл инвертированного фильтрата, выражают в миллиграммах меди.

Расчет ведут по следующей формуле:

где х - количество меди, мг; V1 - количество раствора перманганата, пошедшее на титрование 10 мл фильтрата до инверсии, мл; V2 - количество раствора перманганата, пошедшее на титрование 10 мл фильтрата после инверсии, мл; К - титр раствора перманганата, выраженный в миллиграммах меди.

По количеству миллиграммов меди находят по табл. 5 (приложение) соответствующее количество миллиграммов сахарозы. Содержание сахарозы в процентах (S) в исследуемом продукте определяют по следующей формуле:

где G1 - количество сахарозы в 10 мл исследуемого раствора, г; G - количество исследуемого продукта, соответствующее 10 мл исследуемого раствора, г.

Расхождения между параллельными опытами допускаются в пределах ±0,5%.

Приготовление растворов

1. Раствор Фелинга I - 69,26 свежеперекристаллизованной сернокислой меди растворяют в 1 л дистиллированной воды.

2. Раствор Фелинга II - 365 г сегнетовой соли и 103 г едкого натра в 1 л дистиллированной воды.

3. Раствор железоаммонийных квасцов - приготовление см. в описании метода Бертрана.

4. Раствор перманганата - приготовление см. главу 6.