Способ определения концентрации пектиновых веществ Советский патент 1992 года по МПК G01N33/02 

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано для определения концентрации пектиновых веществ в биологических объектах, полупродуктах и промышленной продукции.

Известен способ определения концентрации пектиновых веществ, который основан на щелочном омылении исследуемого объекта, подкислении системы до выпадения осадка пектовой кислоты, отделении половины надосадочной жидкости и смеси надосадочной жидкости с осадком при последующем определении концентрации пектиновых веществ по разности результатов титрования щелочью

Наиболее близким к предлагаемому является метод титрования пектоёой кислоты, заключающийся в осаждении пектиновых веществ из испытуемого раствора 60%-ным ацетоном, щелочном титровании свободных карбоксильных групп, омылении этерифи- цированных карбоксильных групп пектина, кипячении смеси после добавления известного избытка соляной кислоты и титровании

отмеренного количества фильтрата 0,1 н. гидроксидом натрия

прототипа является длительность анализа и искажение результатов определения пектиновых веществ вследствие того, что в ходе анализа пектины разрушаются, во-первых, при продолжительном омылении их щелочью, во-вторых, во время кипячения суспензии, содержащей пекто- вую и соляную кислоты Ошибки возникают также при неполном экстрагировании пектиновых веществ из испытуемого материала. Способ обладает недостаточной отмывкой от примесей осажденного ацетоном пектинового осадка

Цель изобретения сокращение времени и повышение точности метода

Поставленная цель достигается тем, что пектиновые вещества определяются непосредственно в испытуемом образце не прибегая к экстрагированию Это позволяет избегать потери образца от неполного извлечения Образующийся после подкисле- ния омыленного щелочного раствора осадок пектовой кислоты формируется при комнат(Л

С

vj ел

о о со

ной температуре, в то время как кипячение осадка по прототипу вызывает разложение пектина и приводит к занижению результатов анализа. Увеличение точности анализа достигается также снижением продолжи- тельности омыления с 30 мин (в прототипе) до 3-5 MJIH в пре длагаемом способе, так как лаби#ьн ыё ко всякому химическому воздействию пектиновые вещества особенно чувствительны к действию-щелочи.

Сущность способа состоит в тщательном измельчении испытуемого объекта, суспендировании его в воде и омылении этерифицированных карбоксильных групп пектина в щелочной среде при рН 11 в течение 3-5 мин, Для интенсификации.процесса в омыляющий раствор добавляют 0,5-1,0% лецитина.

Пектиновые вещества образуют в воде коллоидные растворы, которые агрегированы в большей или меньшей степени. Агрегаты могут состоять из значительного количества молекул, удерживаемых водородными связями между гидрофильными (карбоксильными и гидроксильными) группами пектиновых макромолекул,

В процессе деэтерификации доступ ионов щелочи к молекулам пектина, входящих в состав агрегатов, затруднен. При- бавление лецитина вызывает дезагрегирование растворенных пектиновых веществ за счет разрушения водородных связей лецитином. Агрегаты распадаются до отдельных молекул, обра- зуя системы, в которых легко достигается контакт между макромолекулами пектина и щелочью. Это обеспечивает полноту и более высокую скорость омыления.

При последующем подкислении мине- ральной кислотой выпадает осадок пекто- вой кислоты. Для полноты осаждения пектовой кислоты (слегка растворимой в кислой среде) к образующейся суспензии прибавляют спирт в таком количестве, что- бы его конечная концентрация составила 40-50%. В таких условиях формирование осадка пектовой кислоты происходит без подогревания и завершается при 18- 20°С.

В данном изобретении приводится способ количественного определения, для которого необходимо полное выделение пектиновых веществ из испытуемого объекта.

Используют прием, заключающийся в деметоксилировании пектина и осаждении пектовой кислоты из омыленного раствора действием минеральной кислоты

COOCHj COOCHj -О

о1№Ои ГШ о

CWT СОО

: Ло4йж

он соон сооя

он

пектат натрия

.01

o-1(U,o v

OB ОН

пектобая кислота

В данном случае присутствие в анализируемом растворе 40-50%-ного спирта предотвращает обратное растворение осажденной пектовой кислоты,

Предложенный прием позволяет количественно выделить пектиновые вещества из анализируемого раствора. Только сочетание операций по омылению (деэтерификации) пектина и его дегидратации с использованием водоотнимающих средств в виде 40-50%-ного спирта приводит к желаемому результату.

Выпавшую пектовую кислоту отфильтровывают, а аликвоту фильтрата титруют щелочью с последующим пересчетом (на полигалактуроновую или пектовую кислоту) поглощенной пектатом натрия минеральной кислоты на весь объем титруемого раствора.

Полностью происходящий процесс количественного определения пектиновых веществ можно представить следующим

(...избыток

образомj

1 Пект v

.СООН

маон

COOCHj лецитин Тотоо9анае

Пект

„соояо соояа

ПИОН, -

соляной кислоты

соске sow 04 «на йиопС + яаС1

-- Пект

Соока СООН

.uwpma

Титрование щелочью избытка кислоты (после фильтрования осадка) дает возможность рассчитать количество HCI, поглощенное пектатом натрия, (neKTCcoONa ) а следовательно, количество пектина, изначально присутствующего в испытуемом образце.

Расчет содержания пектина производится по формуле . а 176 N

С, г

1000

где а - количество щелочи (титранта), эквивалентное содержанию пектовой кислоты в препарате, мл;

N - концентрация щелочи, экв;

176 - эквивалент пектовой кислоты.

Новизна способа заключается в том, что омыление испытуемого образца при проведении количественного определения пектина производится в течение 3-5 мин при рН

11 в присутствии 0,5-1,0% лецитина, а осадок формируется при 18-20°С в среде, содержащей 40-50% спирта.

В предлагаемом способе уменьшают длительность омыления до 3-5 мин за счет использования на этой стадии лецитина; проводят формирование осадка пектина для его выделения из реакционной смеси при 18-20°С, которое становится возможным в результате прибавления в ходе ана- лиза дегидратирующего соединения - этилового спирта.

Пример 1. 0,1-0,3 г порошкообразного образца пектина смачивают спиртом и доливают 15 мл воды, отмеренных пипет- кой. Затем к полученной смеси прибавляют 10 мл 0,5 н NaOH (до рН 11), 0,2 мл лецитина и оставляют стоять для омыления при комнатной температуре 3 мин. После этого избыток щелочи нейтрализуют титрованием 0,1 н, соляной кислотой и прибавляют еще точно 50 мл 0,1 н. HCI и 100 мл этилового спирта. Выпавшую пектовую кислоту отфильтровывают. Затем производят титрование аликвоты фильтрата 0,1 н. щелочью.

Расчет содержания пектина (в виде пек- товой или ангидрогалактуроновой кислоты) в испытуемом образце производят до приведенной ранее формуле.

Если для анализа было взято 0,3 г испы- туемого препарата пектина, а разница между 50 мл добавленной 0,1 н. HCI и количеством кислоты, содержащейся во всей жидкости (по данным титрования аликвоты)составила 10 мл, то в пробе содер- жится

г Ю 176 -0.1

С 1000

0,176 г чистого пектина.

В табл. 1 приводятся данные, необходи- мые для расчета точности метода (средней квадратичной ошибки S), Вероятная ошибка при надежности а 0,9 и 2,78 составляет:

- 2.78 S 2.78 0.006

TV

2,78

Vn 0,006

2,25

V5 0,0074

Доверительные границы определяемой величины равны 0,184 В данном случае они составляют 0,177-0,191.

Пример 2. Хорошо измельченная долька яблока (10 г) растирается с 10 мл воды. К полученной массе прибавляют 8-9 мл 0,5 к. WaOH (до рН 10,5) и 0,3 мл леци- тиНа, после чего оставляют при комнатной температуре дли омыления на 4 мин. Затем нейтрализуют избыток щелочи 0,1 н, HCI, прибавляют избыток (еще 50 мл) 0,1 к, HCI и ЮС мл этилового спирта, после чего фильтруют от выпавшего осадка пектовой кислоты. Аликвоту фильтрата титруют 0,1 н NaOH. Расчет ведут по приведенной ранее формуле

10Ш ° 1 ° 08 г (в 1 ° г ябл04

(

c-AL

ной мякоти)

Содержание пектина в яблоках составляет.

таким образом, 0,90%.

Пример 3. Хорошо измельченные яблочные выжимки в количестве 3 г суспен-1 дируют в 50 мл воды и омыляют в присутствии 0,25 мл лецитина в течение 5 мин 0,5 н. NaOH (при рН 11,5). К нейтрализованному раствору прибавляют 50мл 0,1 н. HCI и 80 мл спирта. Образующуюся массу отфильтровывают. Аликвоту фильтрата титруют 0,1 н. NaOH и пересчитывают полученные данные на все количество жидкости. Содержание пектина в пробе (3 г) составляет: 15,0 176 -0,1

С

1000

0,264 г.

Пример 4. 3 г хорошо измельченных яблочных выжимок суспендируют в 50 мл воды, прибавляют 0,2 мл лецитина и омыляют в течение 5 мин 0,5 н. NaOH при рН 12. К нейтрализованному раствору прибавляют 50 мл 0,1 н. HCI и 90 мл спирта. Образующуюся массу отфильтровывают. Аликвоту фильтрата титруют 0,1 н. NaOH и пересчитывают полученные результату на ёсе количество жидкости. Содержание пектина в образце рассчитывают по известной формуле

13,0 176 -0,1

С

1000

,228 г.

0

5

0

5

Проведенное параллельное определение пектина на тех же яблочных выжимках (в тех же количествах 3 г) остированным методом дало результат 0,268 г.

Следует отметить, что в случае омыления пектина при рН выше и ниже предела 10,5-11,5, например, при 10 и 12 результаты определения получаются заниженными: в первом случае из-за недостаточного омыления, во втором - из-за разрушения пектина в чрезмерно жестких условиях,

В табл. 2 представлены остальные примеры.

Эффективность изобретения заключается в возможности быстрого и точного определения концентрации пектийовых веществ в растительном сырье, технологических растворах, готовой продукции.

Формула изобретения

Способ определения концентрации пектиновых веществ, включающий осаждение пектиновых веществ органическими растворителями, омыление, титрование отмеренного количества фильтрата 0,1 н гидроксидом натрия и пересчет на полигалак- туроновую кислоту поглощенной пектатом натрия минеральной кислоты на весь объем титруемого раствора, отличающийся тем. что, с целью сокращения времени и повышения точности, омыление проводят перед осаждением путем введения щелочи

до рН 11 в течение 3-5 мин в присутствии 0,5-1.0% лецитина, а осаждение осуществляют подкислением полученного раствора минеральной кислотой при 18-20°С, при этом в качестве органического растворителя используют этиловый спирт вводимый в суспензию до конечной концентрации 40-50%.

Использование, аналитическая химия, определение концентрации пектиновых веществ в биологических объектах, полупродукции и промышленной продукции. Сущность изобретения- исследуемый образец измельчают, суспендируют его в воде, омы- ляют этерифицированные карбоксильные группы пектина в щелочной среде при рН 11 в течение 3-5 мин в присутствии 0,5-1,0% лецитина При последующем подкислении минеральной кислотой выпадает осадок пектовой кислоты Для полноты осаждения пектовой кислоты к образующейся суспензии прибавляют 40-50% спирта и производят формирование осадка при 18 20°С 2 табл

Примечание: n 5Јxi 0.924; di 0.0044; di2 0,000140;

Ј(i-x) o. j/o ooo35 о.ооб.

n- 1 4

Таблица 1

Таблица 2