Способ количественного определения инвертного сахара в растворах Советский патент 1983 года по МПК G01N27/46 G01N27/30 

1

Изобретение относится к электрохим г ческим методам анализа углеводов, а именно к потенциометрическому способу количественного определения суммы воостанаваиваюших сахаро&-глюкозы и фруктозы, и может быть использовано при химико-технологическом контроле инве1 .тного сахара в виноделии и сахарном производстве, а также при проведении медико-биологических исследований. Показатель содержания инвертного сахара, например, в виноматериалах и в разлИчных продуктах №1И полуфабрикатах пищевой промышленности является важной характеристикой их качества.

Известен полярографический метод, заключающийся в определении сахара по волне электровосстановления фруктозы 1.

Однако этот метод не позволяет оп.ределить сумму Сахаров.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ количественного определения инвертного

сахара в растворах путем ввода пробы анализируемого образца в раствор pea- гента и потенииометрического измерения рН конечного раствора. Согласно.этому способу проводят потенциометрическое титрование, основанное на проведении в ячейке окислительно-восстановительной реакции с сол51ми меди {2+) и измерении ЗДС элемента с использованием медного индикаторного электрода, требующее для полноты прохождения реакции высоких температур С 2 .

Недостатками известного способа я&ляются проведение анализа только при высоких температурах, трудоемкость метода,, а также необходимость предварительного титрования, удлиняющего анализ и необходимость постоянно поддерживать строго определенное значение поляризую ющего тока. .

Цель изобретения - ускорение и упрощение анализа.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу количественного опредепе гая инвертиого сахара в растворах путем ВВОДИ пройы анализируемого образца в раствор реагента и потенииометрического измерения рН конечного раствора, в качестве реагента используют 30 - 50 об.% спирто-водный раствор тетрабората натрия с концентрацией 0,О1--0,02 моль/л при мольном соотношении реагент/сахар в интервале О,5- 10,0, в который вводят 0,1-0,2 моль/л хлористого.-калия в качестве фонового электролита. Иэменение кислотности испытуемого раствора происходит в результате взаимо действия компонентов инвертного сахараглюкозы и фруктозы (обозначим общей формулой (R{OH)2) с борной кислотой В(ОН)т, являющейся в данной системе продуктом гидролиза аниона тетрабората, с образованием новых более сильных кис лот, чем исходная борная кислота B(OH)+(OH)2R R:;;°)BOH+2H20 (1 Реакция (1) ранее применялась единственно в целях титриметрического oitределения борной кислоты в присутствии в испытуемом растворе больших концентраций (не менее 20 вес.%) глюкозы или инвертного сахара. Однако, благодаря предложенному нами применению в качестве реагента только солИ тетрабората натрия, создаются переходящие условия для количественного прохождения реакции(1) даже при относительно небольших концентрациях сахара и реагента, что и позволяет провести достаточно высокочувсгвительное определение инверторного сахара в данной системе. Применение смешанных водно-спиртовых растворов на основе этанола или изо пропанопа вместо водных обеспечивает более полное прохождение реакции (1) вследствие уменьшения активности воды в испытуемом растворе, при этом иэменение кислотности раствора при данных концентрациях caXiapa и остается практически постсанным в интервале концентраций спирта 30 50 Вб.% Более Еонпентрированные по спирту растворы н могут быть исполкзованы в анал1;1ткчеокБВ. целях кз-аа неустойчивого подведени в таких средах стеклянного индикаторног эпектрода, Использование в качестве реагента вместо обычно применявшейся борной кис лоты сопи тетработара натрия такзке спо собсгвует смещению равновесия реакции (1) Б сторону образования более сильной комплексной кислоты благодаря тому, чт В растворе автомат 1чески устанавливается значение рН, являющееся оптимальным для прохождения аналитической реакции. (1). В интервале концентраций тетрабората О,О1-О,02 моль/л обе образующиеся борсодержашие кислоты на основе глюкозы и фруктозы при условии не более, чем двухкратного избытка сахара по отношению к реагенту показывают при соответствующей концентрации сахара одинаковое изменение кисэтотности испытуемого раствора (габл. 1). Верхний предел концентрации тетрабората ограничен растворимостью этой соли в спиртовых растворах. При концентрациях гетра бората более низких, чем 0,01 моль/л начинает сказываться различие в силе борсодержащих кислот на основе глюкозы и фруктозы и отсюда наблюдается различный характер зависимостей. Зависимости рН-к6нцентрация сахара в растворе 0,01 моль/л Na2B4O2+ +0,1 моль/л КСе +5О об.% этанола 25°С представлены в табл. 1. Как следует из габл. 1, зависимости рН испытуемого раствора, содержащего около О,01 моль/л тетрабората натрия и около 5О об.% этанола, от концентрации глюкозы, фруктозы и их смеси (1:1) практически совпадают в интервале концентраций сахара О,ОО2-0,02 моль/л; Оптимальное мольное соотноцдение реагирующих компонентов от 1:шухкратного избытка сахара до десятикратного избытка реагента.для концентраций тетрабората натрия 0,О1-О,О2 моль/л установлено, экспериментально на основании зависимости рН-ковцентраиия сахара (табл. 1). Так, если избыток реагента более, чем десятикратнь й, то для малых концентраций сахара, регистрируемое изменение рН находится в пределах погрешности потенциометра, а более чем. двухкратный избыток сахара в данных условиях приводит к заметному различию в кислотных свойствах борсодержащих соединений глюкозы и фруктозы и, следовательно, к изменению кода соответствующих зависимостей рН - концентрация сахара. Например, для условий табл. 1 при мольном соотношеши сахар/реагент 5 измеряют.ся значения рН 8,80 в случае глюкозы и рН 7,40 в случае фруктозы. Таким образом, утсазанный диапазон соотношений реагент/сахар 0,5-10 в конечном итоге определяется величиной заданной буферной емкости боратного буфера в водно-спиртовом растворе. Это позволяет в качестве градуиро- вечного графика с целью определения общего количества инвертного сахара использовать зависимость рН-концентрация сахара на основе эквимолекулярной смеси глюкозы и фруктозы. Величина рН измеряется с помощью любого типового потенциометра, например, марки рН-34О или рН-121, или иономер ЗВ-.74 в ячейке со стеклянным-индикаторным элек тродсм и клорсеребряным (или насыщенн ным коломельным) электродом сравнения Надежность потенииометрического измерения рН в такой системе повышается за счет применения фонового электролита 0,1-О,2 моль/л хлористого калия. Предложенный способ определения инвертного сахара осуществляется следующим образом. Предварительно, перед началом измерений потенциометр калибруется по водным буферным растворам, согласно прилагаемой к прибору инструкции. После подготовки прибора в мерную колбу объемом 25 - 1ОО мл добавляют такие количества этилового спирта-ректификата 0,1 М раствора тетрабората натрия и 1 М раствора хлористого калия, чтобы концентрации компонентов в конечном испытуемом растворе были около 50 об.% по спирту, 0,01-0,02 моль/л по тетраборату и 0,1-0,2 моль/л по КСЗ. Затем пипеткой вносится точное количество (210 мл) анализируемого раствора, содержащего определенное количество инвертного сахара. Содержимое колбы доводится, до метки дистиллированной водой, перемешивается, и далее приготовленный раствор заливается в измерительную ячейку, в которую погружаются индикаторный стеклянный электрод и электрод сравнения. Значение рН испытуемого раствора измеряется после трехминутной вы держки при постоянном перемешивании с помощью магнитной мещалки. Содержание инвертного сахара в испытуемом растворе (С5 , моль/л) находится по градуировечной кривой рН-С, а количество инверт ного сахара в анализируемом образце ( с, г/ЮО мл) рассчитывается по формуле.18х , где X - фактор разбавления, равный от- нощению объема мерной колбы к объему анализируемого образца (объему пипетки В зависимости от концентрации инвертногг сахара в анализируемой пробе разбавл&ние исходного образца проводится таким образом, чтобы концентрация сахара в конечном испытуемом растворе соответствовала оптимальному для анализа учаотку кривой рН-концентрация сахара с наименьшими значениями рН 9,3 ,4 (в отсутствие сахара исходное значение рН 10,42±0,02). Для построения градуировочной кривой рН концентрашш сахара аналогичным образом измеряется величина рН несколькгос эталонных растворов с суммарными концентрациями глюкозы и фрук- . тозы 0,ОО2, 0,ОО5, 0,01 и О,02 моль/л при соотношении глюкоза: фруктоза . 1:1 и раствора, идентичного состава, не содержащего сахар. Результаты определения предложенным способом суммарного содержания глюко|зы и фруктозы в модельных раствора приводятся в табл. 2. Относительная ошибка определения при содержании сахара в испытуемом растворе порядка О,О05-О,О2 моль/л не превышает + 5%. Продолжительность анализа с учетом затрат времени на приготовление испытуемого раствора и настройку потенциометра не более 10 мин.. Пример. 25 мл этилового спиртаректиф1жата, 5 мл раствора О,1 моль/л N«42. , 5 мл раствора 1 моль/л КС и 5 мл анагч1зируемого раствора, содержащего 3,ОО г/ЮО мл инвертного сахара, смешивают в мерной колбе на 50 мл и раствор доводят до метки дистиллированной водой. Электроды погружают в испытуемый раствор и через три минуты измеряют значение рН 9,56. По градуировочной кривой находят концентрацию сахара в испытуемом растворе ,3 моль/л. Отсюда содержание инвертного сахара в анализируемом растворе с учетом десятикратного разбавления пробы ,3« к ,18 - Ю 3,11 Г/1ОО мл. Отностггельння ошибка определения составляет + 3,7%. Предлагаемый способ определения инвертного сахара позволяет уменьшить , время проведения анализа, имеет высокую точность и чувствительность, несложен в выполнении, что позволяет использовать его непосредственно в производственных условиях.

Таблица 2