I fig. 5.6 vissa egenskaper hos disackarider noteras. Disackarider bildas genom en kondensationsreaktion mellan två monosackarider, vanligtvis hexoser (Figur 5.14).

Bindningen mellan två monosackarider kallas glykosidbindning. Det bildar vanligtvis mellan 1:a och 4:e kolatomerna i intilliggande monosackaridenheter (1,4-glykosidbindning). Denna process kan upprepas otaliga gånger, vilket resulterar i bildandet av gigantiska polysackaridmolekyler (Fig. 5.14). När monosackaridenheterna väl kombineras med varandra kallas de matrester. Maltos består alltså av två glukosrester.

Bland disackariderna är de mest utbredda maltos, laktos och sackaros:

Glukos + Glukos = Maltos, Glukos + Galaktos = Laktos, Glukos + Fruktos = Sackaros

Maltos bildas av stärkelse under matsmältningen (till exempel hos djur eller under frönsgroning) under inverkan av enzymer som kallas amylaser. Nedbrytningen av maltos till glukos sker under verkan av ett enzym som kallas maltos. Laktos, eller mjölksocker, finns bara i mjölk. Sackaros, eller rörsocker, är vanligast i växter. Här transporteras det i stora mängder genom floemet. Det lagras ibland som ett reservnäringsämne eftersom det är metaboliskt ganska inert. Industriellt erhålls sackaros från sockerrör eller sockerbetor; Det är just detta ”socker” som vi brukar köpa i butiken.

Reducerande sockerarter

Alla monosackarider och vissa disackarider, inklusive maltos och laktos, tillhör gruppen reducerande sockerarter. Sackaros är ett icke-reducerande socker. Den reducerande förmågan hos socker beror i aldoser på aktiviteten hos aldehydgruppen och i ketoser på aktiviteten hos både ketogruppen och de primära alkoholgrupperna. I icke-reducerande sockerarter kan dessa grupper inte ingå i några reaktioner, eftersom de här deltar i bildandet av en glykosidbindning. Två vanliga reaktioner på reducerande sockerarter - Benedict-reaktionen och Fehling-reaktionen (avsnitt 5.8) - är baserade på förmågan hos dessa sockerarter att reducera koppar(II)jonen till koppar(II). Båda reaktionerna använder en alkalisk lösning av koppar(ΙΙ)sulfat (CuS0 4), som reduceras till olöslig koppar(Ι)oxid (Cu 2 O).

Minska mängden socker

Alla monosackarider, när det gäller sirapsglukos och fruktos, och vissa disackarider, inklusive maltos och laktos, tillhör gruppen reducerande (reducerande) sockerarter, det vill säga föreningar som kan gå in i en reduktionsreaktion.

Två vanliga reaktioner på reducerande sockerarter - Benedict-reaktionen och Fehling-reaktionen - är baserade på förmågan hos dessa sockerarter att reducera den tvåvärda kopparjonen till envärd. Båda reaktionerna använder en alkalisk lösning av koppar(II)sulfat (CuSO4), som reduceras till olöslig koppar(I)oxid (Cu2O).

Fehling-reaktionen används oftast för att bevisa sockerarters reducerande egenskaper, den involverar reduktion av koppar(II)hydroxid till koppar(I)oxid med monosackarider. När reaktionen genomförs används Fehlings reagens, som är en blandning av kopparsulfat med Rochelle-salt (kalium, natriumtartrat) i ett alkaliskt medium. När kopparsulfat blandas med alkali bildas kopparhydroxid.

CuS04 + 2NaOH -> Cu(OH)2v + Na2S04

I närvaro av Rochelle-salt fälls den frigjorda hydroxiden inte ut utan bildar en löslig koppar(II)-komplexförening, som reduceras i närvaro av monosackarider för att bilda koppar(I)-protoxid. I detta fall oxideras monosackaridens aldehyd- eller ketongrupp till en karboxylgrupp. Till exempel reaktionen av glukos med Fehlings reagens.

CH2OH - (CHOH) 4 - SON + Cu(OH) 2 ===> CH2OH - (CHOH) 4 - COOH + Cu2Ov+ H2O

Uppfinningen hänför sig till bestämning av reducerande ämnen och kan användas i konfektyr-, karamell- och sockerproduktion. Metoden inkluderar oxidation av reducerande ämnen med koppar(II)-föreningar i ett alkaliskt medium vid upphettning i ett kokande vattenbad i 10 minuter, vilket bringar volymen av den kylda lösningen till ett visst värde, bestämmer den optiska densiteten vid en våglängd av 670 nm, införande av en korrigering för partiell oxidation av icke-reducerande kolhydrater, som subtraherar från den optiska densitetsavläsningen, och uppskattar koncentrationen av reducerande ämnen enligt kalibreringsgrafen. En ökning av analysens noggrannhet och reproducerbarhet uppnås. 5 pr., 6 tab., 4 ill.

Uppfinningen avser ett förfarande för bestämning av reducerande ämnen och kan användas vid konfektyr-, kola- och sockerframställning.

Innehållet av reducerande ämnen i karamell är strikt reglerat och är högst 20 % för icke-surgjord kola, högst 23 % för kola med införande av syra över 0,6 % och högst 32 % för produkter med laktos [GOST 6477-88 Karamell. Allmänna tekniska villkor.]. Överskott av reducerande sockerarter kan leda till adsorption av fukt från luften och fuktning av produkten. Bristen på reducerande ämnen orsakar kristallisering av sackaros inuti produkten, vilket påverkar dess kvalitet under långtidslagring.

Mängden reducerande ämnen används för att bedöma graden av hydrolys av stärkelse i sockersirapsproduktionen det är denna indikator som huvudsakligen bestämmer typen av produkt: för melass med låg sockerhalt är innehållet av reducerande ämnen 26-35%, för karamell; syra och karamell enzymatiska - 36-44%, för maltos - 38% eller mer, för mycket sockrade - 45% eller mer [GOST R 52060-2003 Stärkelsesirap. Allmänna tekniska villkor].

Det finns kända metoder baserade på bestämning av halten reducerande ämnen, baserade på titrimetrisk bestämning av kopparoxid (I), som frigörs till följd av reduktionen av tvåvärd koppar med reducerande ämnen. Den största nackdelen med dessa metoder är subjektiviteten vid bestämning av slutet av titreringen, såväl som behovet av substitutionstitrering, vilket ökar arbetsintensiteten hos metoden och påverkar också avsevärt mätfelet [GOST 5903-89. Konfektyrprodukter. Metoder för att bestämma socker. - s. 131-141].

En analog till uppfinningen är en fotokolorimetrisk metod baserad på avfärgning av en lösning av kaliumhexacyanoferrat (ferricyanid) (III) under en reaktion med reducerande ämnen. Mängden reducerande ämnen bedöms av ferricyanidresten efter reaktionen. Ferricyanidåterstoden bestäms av optisk densitet i kyvetter med en skikttjocklek på 10 mm och med ett ljusfilter med en våglängd på 440 nm i förhållande till ett blankprov [GOST 5903-89. Konfektyrprodukter. Metoder för att bestämma socker. - s. 144-147].

Nackdelarna med denna metod inkluderar:

1) användningen av kaliumferricyanid för oxidation av reducerande ämnen, som jämfört med Fehlings lösning avsevärt oxiderar sackaros;

2) när lösningen kokas koncentreras den på grund av intensiv avdunstning av fukt, vilket resulterar i en ökning av optisk densitet, vilket orsakar ett icke-systematiskt fel i parallella experiment (det är omöjligt att uppnå samma uppvärmningshastighet, kokningsintensitet och kylning Betygsätta);

3) kalibreringsgrafen följer inte Bouguer-Lambert-Beer-lagen, därför kan denna metod inte garantera ett tillförlitligt resultat - Fig. 1.

Den närmaste analogen (prototyp) är en metod baserad på fotokolorimetri av en koppar-alkalisk lösning (Fehlings lösning) efter reaktion med reducerande ämnen. En lösning av kopparsulfat, en alkalisk lösning av Rochelle-salt, en lösning av gult blodsalt och testlösningen tillsätts i provröret. Därefter värms provröret i ett kokande vattenbad i 3 minuter, varefter blandningen fotometeras på en fotokolorimeter vid 670 nm i förhållande till destillerat vatten i kyvetter med en arbetsskiktstjocklek på 1 cm. Parallellt görs ett blankexperiment utföras utan uppvärmning. Halten av reducerande ämnen bestäms med hjälp av ekvationen för kalibreringskurvan.

Nackdelarna med denna metod är:

1) när lösningen hålls i ett kokande vattenbad ändras dess koncentration på grund av intensiv avdunstning av fukt, vilket resulterar i en ökning av optisk densitet, vilket orsakar ett icke-systematiskt mätfel;

2) brist på korrigering för partiell oxidation av icke-reducerande kolhydrater (till exempel sackaros) med Fehlings reagens - Fig. 2, vilket är extremt nödvändigt att ta hänsyn till när man analyserar konfektyrprodukter;

3) otillräcklig hålltid i ett kokande vattenbad - 3 minuter: under denna tid har de reducerande ämnena inte tid att reagera helt, en förändring i optisk densitet inträffar, vilket också introducerar ett fel i bestämningen - Fig. 3.

Det tekniska resultatet av den föreslagna metoden är att öka analysens noggrannhet och reproducerbarhet.

Det tekniska resultatet uppnås genom oxidation av reducerande ämnen med koppar (II) föreningar i ett alkaliskt medium när de värms i ett kokande vattenbad i 10 minuter, vilket bringar volymen av den kylda lösningen till ett visst värde, bestämmer den optiska densiteten vid en våglängd på 670 nm, införande av en korrigering för partiell oxidation av icke-reducerande kolhydrater, som subtraheras från den optiska densitetsavläsningen, och en bedömning av koncentrationen av reducerande ämnen enligt kalibreringsdiagrammet.

Kärnan i den föreslagna metoden är följande.

Reagens: lösning I: 34,66 g CuSO4·5H2O i 1 liter lösning; lösning II: 70 g NaOH, 173 g Rochellesalt (kaliumnatriumtartrat) och 4 g gult blodsalt i 1 liter. Det är möjligt att bereda lösning II utan gult blodsalt, i detta fall är filtrering eller centrifugering nödvändig innan testlösningens optiska densitet.

Experimentell teknik

Pipettera 5 ml av lösningarna I och II och testlösningen till 10 ml (standardlösning för reducerande socker) i en 25 ml mätkolv, inkubera i 10 minuter i ett kokande vattenbad, kyl till rumstemperatur och späd till märket med destillerat vatten Blanda (centrifugera/filtreras) och gör avläsningar av optisk densitet vid 670 nm i förhållande till ett blankprov (5 ml av lösningarna I och II, volymen bringas till 25 ml), med användning av en kyvett 10 mm bred. Det optiska densitetsvärdet tas modulo.

Om testlösningen innehåller icke-reducerande kolhydrater, till exempel sackaros (kan villkorligt beräknas som skillnaden mellan totalt socker och reducerande ämnen) i betydande mängder, görs en ändring enligt tabellen.

Korrigering för icke-reducerande kolhydrater vid bestämning av innehåll av reducerande ämnen

Procentandelen reducerande ämnen i produkten hittas med formeln:

där M är massan av produktprovet, g; V är volymen av den mätkolv i vilken provet är löst, ml; ν - volym lösning som tagits för analys, ml.

1 g karamell (prov 1) löses i en 100 ml mätkolv. Reagenser och testlösningen tillsätts i 25 ml mätkolvar: 4, 6 och 8 ml, vilket motsvarar 40, 60 och 80 mg av produkten. Förutsatt att karamellfukthalten är 3 % och halten av icke-reducerande kolhydrater är 80 % av torrsubstansen, är det nödvändigt att göra en ändring enligt tabellen. på den optiska densitetsavläsningen i det andra fallet med 0,005 och i det tredje med 0,010.

Resultaten sammanfattas i en tabell.

1 g karamell (prov 2) löses i en 100 ml mätkolv. Vidare, som exempel 1.

1 g karamell, framställd i laboratorieförhållanden genom att koka sockersirap med melass 1:1 till en temperatur av 140°C, löses i en 100 ml mätkolv. Reagenser och testlösningen tillsätts i 25 ml mätkolvar: 2, 4, 6, 8 och 10 ml, vilket motsvarar 20, 40, 60, 80 och 100 mg av produkten. För definition 3 accepterar vi en ändring av 0,005, för definition 4 - 0,010, för definition 5 - 0,020.

1 g melass löses i en 100 ml mätkolv. Reagenser och testlösningen tillsätts i 25 ml mätkolvar: 2, 4, 5 och 6 ml, vilket motsvarar 20, 40, 50 och 60 mg av produkten. Med tanke på att luftfuktigheten i melass är 22 % och halten av icke-reducerande kolhydrater till 70 % av torrsubstansen, finns det ingen anledning att göra en ändring i alla fall (60 * 0,78 * 0,7<40).

Analys av bröd för totalt socker. Efter sur hydrolys och neutralisering av det vattenhaltiga extraktet av 6 g bröd, justeras lösningen till 100 ml. Reagenser och testlösningen tillsätts i 25 ml mätkolvar: 2, 4, 6 och 8 ml, vilket motsvarar 120, 240, 360 och 480 mg av produkten. Det finns ingen anledning att göra en ändring.

Den föreslagna metoden kännetecknas av mycket hög reproducerbarhet och noggrannhet jämfört med analoger.

En metod för att analysera reducerande ämnen i sockerhaltiga medier, inklusive oxidation av reducerande ämnen med koppar(II)-föreningar i ett alkaliskt medium vid upphettning i ett kokande vattenbad i 10 minuter, vilket bringar volymen av den kylda lösningen till ett visst värde , bestämning av den optiska densiteten vid en våglängd av 670 nm, införande av en korrigering för partiell oxidation av icke-reducerande kolhydrater, som subtraheras från den optiska densitetsavläsningen, och bedömning av koncentrationen av reducerande ämnen enligt kalibreringsdiagrammet.

För vissa typer av råvaror är det nödvändigt att bestämma massfraktionen av reducerande sockerarter. Denna indikator bestäms till stor del av matråvaror, som används i produktionen av olika biologiskt aktiva tillsatser som produceras av vårt företag KorolevPharm LLC. Reducerande sockerarter är de sockerarter som går in i en reduktionsreaktion, det vill säga de kan lätt oxidera. Denna indikator behövs också för att bestämma det totala sockret i produkten.

Det är också viktigt för matråvaror som honung. Det låga innehållet av sådana sockerarter och det höga innehållet av sackaros tyder på att bina har fått sockersirap under lång tid. Således identifieras förfalskad honung, som kallas sockerhonung.

Livsmedelsprodukter innehåller huvudsakligen disackarider i form av sackaros, maltos och laktos. Monosackarider representeras av glukos, galaktos och fruktos finns huvudsakligen i form av raffinos. För livsmedelsprodukter, enligt GOSTs eller TUs, är den totala sockerhalten eller det så kallade totala sockret, uttryckt i procent av sackaros, huvudsakligen standardiserat. Alla sockerarter som anges ovan, förutom sackaros, har reducerande förmåga.

I det analytiska laboratoriet vid KorolevPharm LLC på den fysiska och kemiska testplatsen bestäms denna indikator på kvaliteten på råvaror med fotokolorimetrisk metod. Den är baserad på reaktionen mellan karbonylgrupper av sockerarter och kaliumjärnsulfid och sedan bestämning av den optiska densiteten hos lösningar före och efter inversion på en spektrofotometer.

För att utföra testet, förbered följande lösningar:

1. kaliumjärnsulfid;
2. metylorange;
3. sockerstandardlösning efter inversion.

För att bereda (1) lösning, ta ett prov av kaliumjärnsulfid motsvarande 10 g, placera det i en 1000 ml kolv, lös upp det och för det till märket med vatten.

För att erhålla (2) lösning, ta 0,02 g metylorange reagens, lös det i 10 ml kokande vatten, kyl och filtrera.

Vi förbereder (3) lösningen enligt följande: ta 0,38 g sackaros, torkad i 3 dagar i en exsickator (eller raffinerat socker), väg den till närmaste 0,001 g, överför provet till en 200 ml kolv, tillsätt 100 ml vatten och 5 ml saltsyra. Placera en termometer i kolven och placera den i en ultratermostat. Vi värmer innehållet i kolven till 67-70°C och håller den vid denna temperatur i exakt 5 minuter. Efter att ha kylt innehållet till 20°C, tillsätt en droppe indikator (2), neutralisera med en 25% alkalisk lösning, för blandningen till 200 ml med vatten och blanda allt noggrant. Den resulterande lösningen innehåller 2 mg invertsocker per 1 ml.

För att bestämma den optiska densiteten förbereder vi en serie spädningar av standardlösningen. För att göra detta, ta 7 250 ml kolvar, placera 20 ml kaliumferricyanid och 5 ml av en alkalisk lösning med en koncentration av 2,5 mol/ml i var och en av dem. Tillsätt sedan standardlösningen i mängder: 5,5 ml; 6,0 ml; 6,5 ml; 7,0 ml; 7,5 ml; 8,0 ml och 8,5 ml. Detta motsvarar 11 mg, 12 mg, 13 mg, 14 mg, 15 mg, 16 mg och 17 mg invertsocker. Tillsätt sedan växelvis 4,5 ml vatten från byretten; 4,0 ml; 3,5 ml; 3,0 ml; 2,5 ml; 2,0 ml och 1,5 ml. Som ett resultat blir volymen i varje kolv 35 ml. Vi värmer innehållet och kokar i 60 sekunder, kyler sedan och fyller kyvetterna med vätska. Vi mäter den optiska densiteten för varje resulterande lösning med ett ljusfilter vid en ljustransmissionsvåglängd på 440 nm. För referenslösningen använder vi destillerat vatten. Vi registrerar mätningarna tre gånger och beräknar det aritmetiska medelvärdet för varje prov.

Vi ritar en graf på millimeterpapper. På ordinataxeln plottar vi de erhållna avläsningarna av den optiska densiteten för standardlösningar med ett visst innehåll av invertsocker, och på abskissaxeln dessa värden av sockerkoncentrationer i milligram. Vi får grafen som vi kommer att behöva senare.

För att bestämma massfraktionen av sockerarter före inversion, förbered ett prov i mängden 2,00 g, placera det i en 100 ml kolv och lös det. Överför 10 ml av denna lösning till en annan liknande kolv och för den till märket (detta är arbetslösningen för ämnet som studeras).

Tillsätt 20 ml kaliumferricyanid, 5 ml alkali (C = 2,5 mol/ml) och 10 ml av den beredda lösningen i en 250 ml kolv. Vi värmer blandningen och kokar i exakt 1 minut, kyler sedan snabbt och bestämmer den optiska densiteten på en spektrofotometer. Vi mäter 3 gånger. Vi beräknar det aritmetiska medelvärdet av resultaten.

När vi känner till den optiska densiteten använder vi grafen för att hitta massan av reducerande sockerarter i milligram och beräkna den som en procentandel med formeln:

Х1= m1VV2/mV1V3 10

där m1 är massan av reducerande socker som hittas med hjälp av grafen, mg.

V är volymen lösning framställd från testprovet, cm3;

V2 är volymen till vilken den utspädda lösningen bringas, cm3;

M—produktmassa, g;

V1 är volymen som tas för att späda lösningen, cm3;

V3 är volymen av den utspädda lösningen som används för bestämning, cm3.

En av de viktigaste kvalitetsindikatorerna för sirap, tillsammans med torrsubstanshalten, är närvaron av reducerande ämnen i den.

Sirapens reducerande ämnen kallas del av torra ämnen som är kapabel att oxidera reaktion med salter av flervärda metaller. Aldehyd- och ketongrupperna (karbonyl) i olika sockerarter (glukos, fruktos, maltos, laktos, etc.) är kapabla till en sådan reaktion. Sackaros innehåller inte fria karbonylgrupper och är inte ett reducerande socker.

På grund av det faktum att reaktiviteten beror på många faktorer och särskilt på antalet karbonylgrupper i förhållande till sockrets molekylvikt, och även på grund av att oxidationsreaktionerna av karbonylgrupper med flervärda metaller inte fortskrider stökiometriskt, är denna förmåga inte samma för olika sockerarter. Till exempel är den för de reducerande disackariderna maltos och laktos betydligt mindre än för de reducerande monosackariderna glukos och fruktos.

Även sockermolekyler som liknar strukturen, har en karbonyl (aldehyd) grupp i molekylen och samma molekylvikt, såsom maltos och laktos, har något olika reducerande förmåga. Av dessa skäl uttrycks halten av reducerande ämnen vanligtvis konventionellt i invertsocker.

Typiskt är massan av reducerande ämnen i en sirap som innehåller maltos eller andra reducerande disackarider något större än massan av reducerande ämnen som erhålls som resultat av analys och uttryckt i invertsocker. Endast i det särskilda fallet när sirapens reducerande substanser uteslutande består av lika mängder glukos och fruktos, motsvarar deras faktiska innehåll i sirapen resultatet av analysen.

För beräkningar kommer vi att använda följande notation:

G C - massa socker, kg;

G p - massa av melass, kg;

G och - massa av invertsirap, kg;

a är andelen fast sirap, fraktioner av en enhet;

a C, a p, a respektive - andelen torra ämnen av socker, melass och invertsocker (värdet på ett c är nära ett och för standardsocker är mer än 0,9985, därför tas det i beräkningar lika med ett) ;

k 2 - mängden melass torrsubstans per 1 kg sockertorrsubstans,

k 3 - mängden torrsubstans av invertsirap per 1 kg torrsubstans av socker,

rv - andelen reducerande ämnen som ingår i råvaror i de torra ämnena i receptblandningen, sirap, etc.;

rv p respektive rv i - andelen reducerande ämnen melass och invertsirap.

Massan av reducerande ämnen som ingår i råvaror

rv = G p a p rv n + G och a och rv i. (1-3)

Andelen reducerande ämnen som ingår i råvaror är

(1-4)

Genom att ersätta värdena för G p och G i ekvation (1-4) och från ekvationerna (1-1) och (1-2) och ta c = 1, får vi

(1-5)

I tekniska beräkningar är det ofta nödvändigt att beräkna värdet på k 3 . Beräkningen görs med följande formel:

(1-6)

Produktionskontroll. Granulerat socker kontrolleras för att uppfylla GOST-kraven för vatteninnehåll och färg. Dessutom kontrolleras lukt, smak och innehåll av mekaniska föroreningar organoleptiskt.

Melass kontrolleras för att uppfylla GOST-kraven för torrsubstanshalt, färg och surhet. Innehållet av torra ämnen bestäms av en refraktometer, justerad för att innehålla reducerande ämnen, vilken bestäms med den polarimetriska metoden.

I färdiga siraper kontrolleras innehållet av torra och reducerande ämnen. Halten av torra ämnen bestäms ungefär - genom kokpunkt och en refraktometer, halten av reducerande ämnen - genom titrering av en alkalisk kopparlösning eller fotokolorimetrisk.