Способ концентрирования вещества (иона, молекулы, комплекса) в методе инверсионной вольтамперометрии зависит от типа элемента, электрода и фонового электролита. Так ионы металлов восстанавливают на ртутном или графитовом электродах с последующим электрорастворением:

Таким образом, на ртутных электродах можно определить: Sв, Bi, Cu, Pв, Sn, Cd, Zn и другие (около 25) элементы. На графитовых и модифицированных металлом электродах определяют в основном Hg, As, Ag, Au.

Ионы металла могут быть сконцентрированы на поверхности электрода в виде осадка малорастворимого соединения (Fe, Mn, Pв, …) или в виде комплекса (Ni, Co, Fe, Cu, Al, …). Методом инверсионной вольтамперометрии определяют анионы и некоторые органические вещества, образующие малорастворимые соединения с ионами: Hg₂²⁺, Cl^-, Br^-, NCS^-, I^-, SO₄^2-, S^2-. В настоящее время методом инверсионной вольтаперометрии определяют более 100 органических и неорганических соединений.

Метод инверсионной вольтамперометрии пригоден для определения нескольких веществ при совместном присутствии. В этом случае электролиз ведут при потенциале предельного тока наиболее трудно восстанавливающегося вещества. При правильно выбранном фоновом электролите на инверсионной вольтамперограмме можно наблюдать раздельные пики компонентов смеси. Инверсионная вольтамерометрия конкурирует с широко распространенным методом атомно-абсорбционной спектроскопии по таким характеристикам, как предел обнаружения, селективность и точность. Методом инверсионной вольтамперометрии определяют пестициды в почве и сельскохозяйственной продукции. Разработаны методы определения токсичных элементов (Cd, Zn, Pв, Cu и т.д.) в пищевых продуктах (в зерне, какао, чае, мясе, рыбе, крупах, в соках, овощах и т.д.).

4.2.2 Косвенная вольтамперометрия (амперометрическое титрование)

Величина диффузионного тока зависит от концентрации электроактивного вещества. Эта зависимость лежит в основе амперометрического титрования.

Устанавливают на индикаторном электроде потенциал, соответствующей площадке предельного диффузионного тока, в электролизер добавляется титрат, реагирующий с ним и вызывающий уменьшение концентрации, и измеряется величина тока после добавления каждой порции титрата. Конечную точку титрования находят по пересечению прямолинейных участков кривой титрования.

При амперометрическом титровании следят за изменениями тока электроактивного веществ. Электроактивным может быть определяемое вещество, титрат или образующий продукт. В зависимости от этого кривая титрования имеет различный вид.

В качестве индикаторных электродов для проведения амперометрического титрования используют вращающийся платиновый или графитовый электроды. Ртутный капающий электрод применяют редко. Его применяют при титровании по току восстановления определяемого иона металла, он более селекатен.

4.3 Ионометрия

Ионометрия - потенциометрический метод определения концентрации (активности) ионов, основанный на измерении электрохимического потенциала индикаторного электрода, погружённого в исследуемый раствор, относительно электродов сравнения.

В настоящее время ионометрия - отрасль аналитической техники, основанная на потенциометрическом анализе с использованием селективных электродов, - достигла высокой степени развития, став одним из важнейших методов экспресс-анализа водных и газовых сред.

Ионоселективным электродом (ИСЭ) называют электрод, т.е. обратимый электрохимический полуэлемент, потенциал которого определяется преимущественно активностью одного единственного иона и слабо зависит от активности других мешающих ионов. Чувствительным элементом любого ионоселективного электрода является селективная мембрана, разность потенциалов, по обе стороны которой линейно зависит от логарифма активности определённого ионного компонента в соответствии с уравнением Нернста.

Именно мембранный потенциал и несёт информацию о качественном и количественном составе измеряемого раствора. Конструктивно ионоселективные электроды полностью подобны pH-электродам. Техника работы во многом аналогична технике pH-метрии и требует лишь наличия высокоомного вольтметра (иономера), ионоселективных электродов и электрода сравнения.

Различают две большие группы ионоселективных электродов: основные (первичные) электроды и сенсибилизированные электроды.

Основные электроды по типу применяемых селективных мембран делятся на электроды с кристаллическими и некристаллическими мембранами. К группе кристаллических ионоселективных электродов относятся гомогенные и гетерогенные мембранные электроды, к группе некристаллических - твёрдые матричные (стеклянные) электроды и электроды с мембраной на основе подвижных носителей. Последние в зависимости от знака носителей заряда делятся на электроды с положительным, отрицательным и нейтральным переносчиками, а по физическому состоянию мембраны - на электроды с жидкими и плёночными (полимерными) мембранами.

Сенсибилизированные электроды принципиально отличаются от основных тем, что представляют собой, как правило, не полуэлемент, а полный гальванический элемент, включающий ИСЭ, электрод сравнения и иммобилизированный электролит, отделённый от измеряемой среды диффузионным барьером. Определяемый компонент (газ, субстрат) диффундируя через барьер, смещает равновесие некоторой химической или ферментативной реакции, связанной с определяемым ионом, к которому чувствителен внутренний ИСЭ. Различают газовые, ферментативные и бактериальные электроды. В настоящее время число разработанных ионоселективных электродов с чётко выраженной селективностью к конкретному иону составляет более двадцати, с учётом различных форм ионных ассоциантов - много более.

Методы анализа с применением ИСЭ многообразны и включают в себя прямую потенциометрию, потенциометрическое титрование, метод стандартных добавок и его модификации, а также анализ и подготовку проб.

Простота, доступность и эксперсность ионометрии позволяет широко использовать её в различных областях аналитической химии, в т.ч. при анализе пищевых продуктов. Разработан достаточно широкий ассортимент ионоселективных электродов для определения различных элементов в пищевых продуктах.

1. Кальций-селективный электрод. Учитывая важную биологическую роль Са²⁺, а также влияние его на технологические процессы пищевых производств, разработаны ионометрические методы определения Са²⁺ в вине, муке, пиве, молоке, молочных продуктах, сахарных растворах, фруктах и т. д.

2. Калий- и натрий - селективный электроды. Предложены методы определения К⁺ и Nа⁺ в вине, безалкогольных напитках и т.д.

3. Медь-селективный электрод. Определяют Сu²⁺ в мёде, мармеладе, фруктовых соках. В его основе лежит определение не прореагировавшей меди с помощью pCu-СЭ, после обработки анализируемых проб.

4. Нитрато-селективные электроды. Нитраты в растительных продуктах и кормах определяют после их экстракции дистиллированной водой, раствором однозамещённого фосфата калия или алюмокалиевых квасцов. Существует ряд других методов определения ионов NO₃ в продуктах.

5. Галагено-селективные электроды. Разработаны потенциометрические методы определения в пищевых продуктах ряда микробиогенных элементов, таких как I, Br , F.

I^_ в различных напитках, йодного числа масел;

Br^_ в пищевых продуктах, изготовленных из злаковых культур.

F^_ в бескостном мясе, продуктах растительного происхождения.

6. Цианид-селективный электрод. Цианиды даже в невысокой концентрации чрезвычайно токсичны, поэтому наряду с определением в окружающей среде, важное значение отводится их определению в биологических объектах.

7. NH₄⁺ -селективные электроды. Соединения аммония в молоке с помощью pNH₄⁺-СЭ определяют прямым методом после подщелачивания анализируемых образцов.

8. SO₂-селективный электрод. Он позволяет определить серосодержащие кислоты в пищевых продуктах. При простом подкислении раствора серной кислотой до pH < 0,7, определяют свободный диоксид серы.

9. Селективные электроды различного назначения. Разработан полностью автоматизированный метод, позволяющий проводить непрерывное определение редуцирующих сахаров (глюкозы, фруктозы), сахарозы в исследуемом сырье и натуральных пищевых продуктах.

10. Ферментные электроды. Известен электрохимический энзимный электрод для определения глюкозы в микробиологических средах.

Ферментный электрод с глюкозооксидазой, гелемобилизированный на коллагеновой мембране, с помощью глутарового альдегида использован для определения глюкозы в апельсиновом соке.

Описана прочная система с использованием двух иммобилизированных ферментов: протеазы и б-аминокислотной оксидазы для определения белков.

5. Лабораторные работы

5.1 Отработка методики определения количественного содержания каротиноидов в моркови методом спектрофотометрии

1 Цель работы: ознакомить студентов с методикой определения каротинов в моркови, в разных ее сортах и частях растения.

1.1 Общие теоретические сведения

Каротины - биологически активные вещества, обладающие витаминной активностью. Они расщепляются в организме человека и животных с образованием витамина А.

Каротиноиды - желтые или красные пигменты, построенные из восьми остатков изопрена и имеющие общую формулу С₄₀Н₅₆.

Насчитывается 70 природных каротиноидов. Наиболее распространены ликопин (красная окраска томатов), ксантофилл, каротин (, , ), обуславливающие окраску корнеплодов моркови.

Наибольшей биологической активностью обладает - каротин. При расщеплении молекул - каротина с присоединением воды образуется две молекулы витамина А. Каротины не растворимы в воде, но растворимы в некоторых органических веществах (эфире, ацетоне, спирте).

1. Материальное обеспечение работы.

3.1 Оборудование и материалы: Спектрофотометр СФ -46, воронка Бюхмера, колба Бунзена, водоструйный насос, ступки, весы лабораторные, разновесы, терка, ножницы, измельченное стекло или песок, колбы конические, фильтры.

3.2 Лабораторная посуда

3.3 Реактивы: ацетон или спирт, углекислый натрий, натрий сернокислый, стандартный раствор бихромата.

3.4 Сырье: морковь различных сортов.

4. Порядок проведения работы.

4.1 Ознакомление с работой и устройством спектрофометра.

В основу работы спектрофотометра СФ -46 положен принцип измерения отношения двух световых потоков: потока, прошедшего через исследуемый образец, и потока, подающего на исследуемый образец (или прошедшего через контрольный образец).

Структурная схема спектрофотометра представлена на рис.8

Рис.8 Схема спектрофотометра СФ - 46

Световой пучок из осветителя попадает в монохроматор через входную щель и разлагается дифракционной решеткой в спектр. В монохроматический поток излучения, поступающий из выходной щели в кюветное отделение, поочередно вводятся контрольный и исследуемый образцы.

Излучение, прошедшее через образец, попадает на катод фотоэлемента в приемно-усилительном блоке. Электрический ток, проходящий через резистор Rн, который включен в анодную цепь фотоэлемента, создает на резисторе падение напряжения, пропорциональное потоку излучения, падающему на фотокатод.

Усилитель постоянного тока с коэффициентом усиления близок к единице, обеспечивает передачу сигналов на вход микропроцессорной системы (далее - МПС), МПС по команде оператора поочередно измеряет и запоминает напряжения U_m, U₀, U, пропорциональное току фотоэлемента, потоку, прошедшему через контрольный образец, и потоку, прошедшему через исследуемый образец. После измерения МПС рассчитывается коэффициент пропускания Т исследуемого образца по формуле:

(1)

Значение измеренной величины высвечивается на цифровом фотометрическом табло.

Для уменьшения рассеянного света и срезания высших порядков дифференциации в спектрофотометре используются два светофильтра: из стекла ПС11 для работы в области спектра 230 - 450 nm и стекла ОС 14 для работы в бласти спектра 600-1100 nm.Смена светофильтров проводится автоматически.

Линзы изготовлены из кварцевого стекла с высоким коэффициентом пропускания в ультрафиолетовой области спектра.

Для обеспечения работы спектрофотометра в широком спектральном диапазоне используются два фотоэлемента и два источника излучения сплошного спектра. Сурьмяноцезиевый фотоэлемент с окном из кварцевого стекла применяется для измерений в области спектра 190-700 nm, кислородно-цезиевый фотоэлемент - для измерений в области спектра от 600-1100 nm. Длина волны, при которой следует переходить от измерений с одним фотоэлементом к измерениям с другим фотоэлементом, указана в паспорте спектрофотометра.

Дейтериевая лампа предназначена для работы в области спектра от 190 до 350 nm, лампа накаливания - для работы в области спектра 340-1100 nm. Для проверки градуировки используются ртутно-гелиевые лампы ДРГС-12.

Проведение исследования подготовленных образцов проводится в соответствии с инструкцией по эксплуатации на прибор.

4.1 Методика проведения эксперимента.

Определение каротина в плодах и овощах

В основу метода определения каротина положена способность его давать жёлтые окрашенные растворы, легко поддающиеся колориметрированию.

Подготовка пробы к анализу:

жидкие продукты (масла, жиры, растительные соки) тщательно перемешивают;

твердые продукты (сухие овощи, сухая трава) измельчают ножницами, растирают в фарфоровой ступке и тщательно перемешивают;

свежие растительные продукты хорошо измельчают ножницами, либо при помощи мясорубки или терки, старательно перемешивают в фарфоровой ступке с 4-5 кратным количеством безводного сернокислого натра для обезвоживания, сушка материала не допускается, т.к. каротин при этом разрушается, по этой же причине все работы нужно производить быстро.

Величина навески зависит от большего или меньшего содержания каротина. Обычно берут следующие количества:

- свежие растительные продукты (плоды, ягоды, овощи) до 50 г

-растительные соки до 100 г

- сухие растительные продукты до 20 г

-жиры и масла 0,2-1 г

- каротин в кристаллах до 0,1 г

Методика определения каротина в свежем растительном материале.

Навеску от 1 до 50 г (в зависимости от содержания каротина) растирают в ступке с небольшим количеством прокаленного и промытого песка или измельченного стекла. Прибавляют сюда же отдельными порциями 5-10 кратное количество 96%-ного этилового спирта, можно ацетона. Для нейтрализации органических кислот добавляют немного углекислого натрия, т.к. каротин не устойчив в кислой среде.

Растертую навеску приносят на воронку Бюхнера и фильтруют с отсасыванием. Растирание с растворителем и отсасывание повторяют несколько раз, пока стекающий фильтрат не станет бесцветным.

Измеряем объем полученного экстракта. Из полученного экстракта берем испытуемый раствор для просмотра на спектрофотометре. Оптическую плотность раствора смотрим на спектрофотометре при длине волны 450-452 нм и рассчитывают содержание (мг/100 г) каротина.

В качестве стандартного раствора берут бихромат калия K₂Cr₂O₇ (720 мг K₂Cr₂O₇ разводят в 1л воды). 1 мл стандартного раствора соответствует 0,00416 мг каротина.

Количество каротина рассчитывают по формуле:

где (2)

где, D -оптическая плотность опытного раствора

D₁ - оптическая плотность стандартного раствора

V - объем исходной ацетоновой вытяжки

V₁ - объем раствора, взятого для определения каротина

n - навеска продукта, г.

Примечание: при определении каротина в моркови нет необходимости бензиновые вытяжки пропускать через колонку с адсорбентом, их колориметрирование можно проводить сразу, т.к. в моркови содержится почти исключительно каротин (без примеси посторонних пигментов)

Так как каротин в естественных объектах сопровождается другими пигментами (хлорофилл, ксантофилл, ликопин и др.), то при определении каротина сопутствующие пигменты должны быть отделены, что достигается методом хроматографической адсорбции.

Заключение:

По результатам экспериментов делают заключение о количественном содержании каротиноидов в различных частях моркови, а также в различных ее сортах.

5. Отчет о работе

5.1 Название работы

5.2 Цель работы

5.3 Описание методики проведения эксперимента.

5.4 Изображение структурной схемы прибора.

5.5 Анализ результатов и заключение по результатам проведенных исследований.

6 Контрольные вопросы.

6.1 На чем основан метод спектрофотометрического анализа?

6.2 Устройство и принципы действия спектрофотометра СФ-46?

6.3 Что положено в основу метода определения каротина на спектрофотометре?

6.4 От чего зависит количество взятой навески?

5.2 Определение алкалоидов (кофеина и теобромина) в чае, кофе, шоколаде, какао

1. Цель работы

1.1 Ознакомить студентов с методиками количественного определения содержания алкалоидов в пищевых продуктах.

1.2 Определить количественное содержание алкалоидов в предложенных образцах.

1.3 Сравнить количественное содержание алкалоидов в испытуемых образцах с требованиями соответствующих стандартов.

2. Общие теоретические сведения.

Алкалоиды - азотосодержащие органические основания, встречающиеся чаще всего в растениях и, как правило, обладающие активным биологическим действием. В растениях играют роль биологических катализаторов.

Алкалоиды содержатся в растениях в относительно малых количествах (от 1-2 % до тысячных долей процента). Какао, чай и кофе богато алкалоидами, такими как кофеин, теобромин, теофиллин.

Их физиологическое тонизирующее действие на организм человека обусловлено биологическими свойствами пуриновых оснований - важнейших компонентов нуклеопротеидов, составляющих основную массу клеточных ядер. В этих растениях образуется преимущественно кофеин. По мере старения листьев и стеблей чая способность к биосинтезу кофеина резко падает, снижается его содержание и в процессе переработки.

При термической обработке изменяется содержание алкалоидов в кофе и какао. Основным сырьем для производства шоколада является какао-бобы то есть семена какао дерева, в котором также содержится достаточное количество кофеина.

В последнее время распространена ассортиментная фальсификация шоколада, когда частично или полностью заменяются наиболее ценные компоненты сырья: какао-масло и какао тертое - на гидрожир и соевый шрот (или белок или лицетин).

При этом на маркировке не указывается подделанная ассортиментная принадлежность и состав продукции. Применяется также фальсификация шоколада и какао- крахмалом. Поэтому содержание кофеина в готовой продукции может служить вполне достоверным показателем качества.

Для извлечения алкалоидов из предварительно высушенного измельченного сырья или продуктов питания преимущественно используют метод экстрагирования либо в виде солей, либо в виде оснований.

3. Материальное обеспечение работы.

3.1 Оборудование и материалы: спектрофотометр СФ-46, плитка электрическая, весы лабораторные, разновесы.

3.2 Химическая посуда: мерные колбы на 250 см³, колбы конические с пробками, стеклянные воронки.

3.3 Сырье: чай, какао, кофе, шоколад.

3.4 Химические реактивы: стандартный раствор кофеина, хлороформ, ацетат свинца, окись свинца, бикарбонат натрия, 10% раствор HCl, вода дистиллированная, фильтры бумажные.

4. Порядок проведения работы

4.1 Методика определения кофеина в чае.

Метод основан на измерении хлороформенных экстрактов кофеина при длине волны 272 нм. Присутствующие в чае танины не экстрагируются хлороформом. Смолы, хлорофилл и другие сопутствующие ему пигменты не мешают определению кофеина.

Приготовление реактивов.

Стандартный раствор кофеина. Для построения градуировочного графика - готовим растворением 100 мг кофеина в 100 см³ хлороформа с последующим разбавлением до концентрации от 4 до 30 мг/дм³.

Для определения содержания кофеина в 3 г сухого чая или 0,5 г растворимого чая помещают в колбу с притертой пробкой, приливают 60 см³ хлороформа и проводят экстракцию в течение 20 минут путем периодического перемешивания колбы с навеской. Полученный хлороформенный экстракт для спектрофотометрического определения кофеина разбавляют чистым хлороформом 1:10 или 1:100. Измерение оптической плотности проводят на спектрофотометре в кювете при длине волны 272 нм. Содержимое кофеина определяют по формуле.

(1)

где, А - количество кофеина в исследуемой навеске, мг;

С - содержание кофеина в хлороформенном экстракте по градуировочному графику, мг/дм³;

Р - степень разбавления хлороформенного экстракта чистым растворителем (хлороформом);

К- количество хлороформа, используемого для экстракции кофеина из навески, см³.

Присутствие танина не искажают результата определения кофеина. Градуировочный график строится по величине оптической плотности хлороформенных растворов кофеина концентрацией от 4 до 30 мг/л.

4.2. Методика определения теобромина или кофеина в какао, шоколаде, кофе.

Метод основан на определении оптической плотности в УФ области спектра водных экстрактов алкалоидов (теобромина и кофеина), предварительно осветленных ацетатом свинца.

Приготовление реактивов: основной ацетат свинца плотностью 1,23 г/см³ готовят смешиванием трех частей кристаллического ацетата свинца с одной частью окиси свинца, смесь нагревают на водяной бане с одной частью воды до образования массы белого цвета, затем приливают горячую воду до 14 частей, дают отстояться и фильтруют.

Для определения содержания алкалоидов навеску (1г) какао, кофе или шоколада вносят в плоскодонную колбу емкостью 300 см³, добавляют несколько кусочков пемзы и взвешивают. Приливают 96 см³ холодной дистиллированной воды, нагревают до кипения и осторожно при перемешивании кипятят 5 мин. Колбу снимают с огня, добавляют 4 см³ ацетата свинца, взбалтывают, охлаждают и взвешивают, доводя общий вес до 101 г. Содержимое колбы перемешивают и фильтруют через складчатый фильтр. Первые 10 мл отбрасывают. К 50 мл прозрачного или слегка мутного фильтрата добавляют 0,5 г NaHCO₃ для осаждения свинца. Смесь перемешивают и фильтруют, отбросив первые 10 см³ фильтрата. Фильтрат помещают в кварцевую кювету и определяют оптическую плотность при =272 нм и 306 нм.

Содержимое алкалоида определяется как

F (е- е) ,

где F - фактор пропорциональности, равный отношению 1 мг чистого теобромина или кофеина в 100 мл воды к величине его оптической плотности при максимуме поглощения.

Содержание теобромина (кофеина) рассчитывают следующим образом:

, (2)

где а - навеска образца, г;

V - объем фильтрата, взятого для разведения.

4.3 ЗАКЛЮЧЕНИЕ По результатам эксперимента делают заключение о соответствии исследуемой продукции соответствующему ГОСТу.

5.Отчет о проделанной работе.

5.1 Название работы

5.2 Цель работы.

5.3 Описание методик проведения экспериментов.

5.4 Построение калибровочного графика по стандартным растворам.

5.5 Заключение по результатам проведенных экспериментов.

6. Контрольные вопросы

6.1Что такое алкалоиды? Их действие на человеческий организм.

6.2 Методы экстракции алкалоидов из пищевой продукции.

6.3 На чем основан выбор длины волны, при котором ведут спектрофотометрическое определение?

6.4 Назвать методы спектрофотометрического анализа.

5.3 Определение доброкачественности и фальсификации пищевых продуктов методом люминоскопии

1. Цель работы:

1.1 Определить степень свежести пищевых продуктов.

1.2 Определить сортовую принадлежность пищевых продуктов.

2. Общие теоретические сведения.

Люминиесцентный метод основан на наблюдении флюоресценции (свечения) интересующего объекта. Он широко применяется в сельском хозяйстве, пищевой промышленности, медицине и т.д. При измерении флюоресценции овощей, фруктов, мяса позволяет обнаружить начало гниения их на такой ранней стадии, когда оно неуловимо обычными методами. Сокращается брак консервов в результате применения люминисцентного анализа для отбора консервируемых овощей и фруктов, при установлении порчи рыбы и мяса. С помощью люминоскопии устанавливается безвредность пищевых продуктов.

Различные методы и приемы анализа используются в зависимости от поставленных целей и задач исследования, способов возбуждения и регистрации люминесценции, взаимного расположения источника возбуждения и регистрирующего прибора.

Различают такие две группы люминесцентных методов:

люминесцентные методы обнаружения

физико-химические люминисцентные методы

Люминесцентные методы обнаружения, в основном, используются как качественные экспрессные тест-методы, т.к. они не требуют количественных измерений и связанных с ними усложнений.

К группе физико-химических методов относят методы по определению качественного и количественного состава продуктов, структуры и свойств отдельных компонентов.

3. Материальное обеспечение работы:

3.1 Оборудование и материалы: люминоскоп ЛПК-1, лоток, нож

3.2 Сырьё: мясо свинины и говядины, мясной фарш, яйца, картофель, мука разных видов и сортов, мед, печенье, масло сливочное, маргарин.

4. Порядок проведения работы.

4.1 Устройство и принцип действия люминоскопа.

Люминоскоп ЛПК -1 предназначен для определения качества некоторых пищевых продуктов, принадлежности мяса к определенному виду животных, его доброкачественности, проведения экспертизы масел, жиров, меда и других продуктов.

Прибор разделен на две камеры: осветительную и измерительную. Для выделения возбуждающего ультрафиолетового света между камерами установлены два фильтра из стекла марки СЗС -21 и УФС-6, которые пропускают узкую полоску света =36030нм. Для наблюдения служит тубус с вторичным фильтром из стекла марки БС-8, который не пропускает рассеянный ультрафиолетовый свет.

Принцип работы прибора основан на свойстве веществ люминесцировать под действием ультрафиолетового излучения.

В качестве источника возбуждения используется ртутно-кварцевая лампа СВД-120 А. Лампа питается от сети напряжением 220 В через балластный дроссель, который ограничивает ток лампы до нужного значения. Поджог лампы осуществляется с помощью поджигающего электрода, на который подаётся напряжение сети через ограничительное сопротивление. После небольшого прогрева возникает основной заряд в парах ртути.

4.2. Методика исследования пищевых продуктов.

Прибор после включения в сеть прогревается 10 мин. Испытуемый образец помещают в рабочую кювету из нелюменисцирующего материала, закрывают заслонку. Люминесценцию наблюдают через тубус на передней панели. Отличают цвет и интенсивность люминесценции. Оценку цвета производят визуально.

4.2.1. Исследование мяса: куски мяса 50*50*10 мм помещают в кювету. И наблюдают люминесценцию.

4.2.2 Исследование фарша.

Фарш располагают в кювете слоем 5 мм. Наблюдают цвет люминисценции составных частей фарша.

4.2.3 Исследование жиров и масел.

Пробы жиров и масел размерами 15*15*5 мм помещают в кювету. При исследовании кулинарных жиров и маргаринов рядом опытными пробами помещают пробу сливочного масла.

4.2.4. Исследование меда.

Мед вносят в кювету слоем толщиной 5 мм. Рядом располагают пробу натурального меда слоем той же толщины.

4.2.5. Определение свежести яиц.

Яйца исследуют со скорлупой.

4.2.6. Определение сортности муки. Муку рассыпают в кювету слоем 5 мм.

4.2.7. Определение качества печенья.

Печенье помещают в кювету в целом виде.

4.2.8. Определение качества картофеля. Картофель нарезают

толщиной 10 мм.

Показатели люминесценции оформляют в виде таблицы.

Таблица2

Показатели люминесценции пищевых продуктов.

№ п/п	Наименование продукта	Цвет люминесценции
		Вид свечения продукта	Наблюдаемое свечение
1.	Свинина свежая	Розовый с коричневым оттенком
2.	Свинина, пораженная личинками гельминтов	На фоне мяса ярко розовые точки
3.	Говядина	Темно-красный или красновато-фиолетовый с бархатистом оттенком.
4.	Фарш мясной с присутствием сухожилий и хрящей Фарш мясной с присутствием жира	Голубой цвет Светло-желтое свечение
5.	Картофель здоровый	Желтая флюоресценция
6.	Пораженный фитофторой	Интенсивно-голубая окраска
7.	Картофель подмороженный	Беловатая окраска
8.	Картофель, пораженный кольцевой гнилью	Зеленоватая окраска
9.	Яйцо куриное - свежее с белой скорлупой - несвежее	Интенсивно красная флюоресценция Голубая флюоресценция
10.	Несвежее с темной скорлупой	Голубовато-фиолетового тона
11	Мука ячменная	Матовая флюоресценция
12.	Мука соевая	Сине-зеленая флюоресценция
13.	Мука гороховая	Матовая флюоресценция
14.	Мука ржаная и пшеничная с примесями зерновых оболочек и вредных примесей	Интенсивное синее свечение
15.	Мед натуральный	Светло-желтый цвет
16.	Мед фальсифицированный	Беловатый или синеватый цвет
17.	Масло сливочное коровье	коричнево
18.	Маргарин	Голубая флюоресценция

4.3. Заключение:

По результатам проведенных экспериментов делают заключение о сортности предложенной продукции, ее фальсификации и свежести предложенных образцов.

5. Отчет о работе

Отчет о проделанной работе проводят по следующей форме:

5.1 Название работы

5.2 Цель работы

5.3 Описание принципа действия и работы люминоскопа.

5.4 Оформление таблицы по полученным данным.

5.5 Заключение по результатам экспериментов.

6. Контрольные вопросы:

6.1 Что такое люминоскопия?

6.2. Какие методы люминоскопии применяют при анализе пищевых продуктов.

6.3 На чем основано исследование пищевых продуктов методом люминоскопии.

6.4 Охарактеризовать стройство и принцип действия люминоскопа.

6.5 Как определить свежесть и сортовую принадлежность продукта.

5.4 Определение химического состава, контроль качества и безвредности пищевых продуктов методом люминоскопии

1. Цель работы:

1.1 Определить степень окисленности пищевых жиров.

1.2 Определить остаточные количества пестицидов в растительных маслах, свежих и сухих плодах и овощах.

2. Общие теоретические сведения.

Количественный люминесцентный анализ позволяет определить концентрацию исследуемого вещества в растворе по интенсивности люминесценции. Техника количественного анализа основана на том, что при небольшом содержании флуоресцирующего вещества в растворе существует пропорциональная зависимость между яркостью свечения и концентрацией вещества в пробе. Наиболее удобно проводить сравнение по интенсивности люминесценции раствора неизвестной концентрации с эталонным раствором. По концентрации вещества в стандартных растворах рассчитывают содержание вещества в пробах. Можно пользоваться предварительно построенным графиком, но этот метод менее надежен, так как на люминесценцию влияет много факторов.

3.Материальное обеспечение работы

3.1 Оборудование и материалы: :люминоскоп ЛПК-1, весы лабораторные, разновесы.

3.2. Химическая посуда: пробирки, делительная воронка, мерные цилиндры на 10,25 мл, пробки для пробирок, стеклянные палочки, колбы с п/п на 250 мл, воронки, фильтры.

3.3 Реактивы: 10% водный аммиак, 1н р-р едкого натра, 0,1 н р-р едкого натра, бензол, бутиловый спирт, вода дистиллированная.

3.4 Сырьё: растительное масло, сливочное масло, овощи или фрукты свежие, сухофрукты.

4. Порядок проведения работы:

4.1 Методика проведения эксперимента.

Для определения степени окисленности жиров, 3-4 см³ растительного масла, или 3-4 г сливочного масла помещают в пробирку из нефлюоресцирующего стекла, добавляют такое же количество дистиллированной воды и 3-4 капли 10 %-го водного раствора аммиака, тщательно перемешивают стеклянной палочкой, добавляют ещё двойное количество воды и раствора аммиака, переносят в делительную воронку и тщательно встряхивают 30 мин до четкого разделения водной и жировой фаз.

Люминесценцию определяют с помощью люминоскопа. В потоке УФ лучей наблюдают свечение водного слоя.

При содержании окисленных веществ более 1% происходит отчетливое голубое свечение, от 0,5 до 1% - зеленоватое свечение с голубовато-дымчатым оттенком; если содержание окисленных веществ не превышает 0,5%, то появляется зеленая флюоресценция.

Для остаточного количества ядохимиката севина в растительном масле 100 см³ продукта и такое же количество бутилового спирта помещают в делительную воронку, энергично встряхивают 60 сек, затем приливают 25 см³ 1н р-ра NaOH и продолжают осторожно перемешивать еще 60 сек. После расслоения жидкостей сливают нижний водно-щелочной слой и в потоке УФ лучей наблюдают люминесценцию.

Зеленовато-голубое свечение раствора свидетельствует о присутствии севина.

При анализе свежих или сушеных овощей или плодов 100 г измельченного продукта помещают в колбу с притертой пробкой, заливают бензолом, перемешивают и оставляют на 30 мин. Затем к отфильтрованному бензольному экстракту в делительной воронке приливают 10-15 см³ 0,1н водного раствора NaOH и перемешивают содержимое воронки ещё 30 сек. Наблюдают люминесценцию нижнего слоя.

4.2. Заключение:

По результатам эксперимента делают заключение о степени свежести (окисленности) жиров, наличии или отсутствии ядохимиката (севина)

5. Отчет о работе

5.1 Название работы

5.2 Цель работы

5.3 Описание методики эксперимента

5.4 Заключение о проделанной работе по результатам экспериментов.

6. Контрольные вопросы

6.1 Охарактеризовать качественное и количественное определение пищевых продуктов методом люминоскопии.

6.2 На чем основано количественное определение степени окисленности жиров.

6.3. Как определить пестицид (севин) в растительных продуктах?

5.5 Ознакомление с устройством и принципом работы газового хроматографа, определение количества пестицидов в предложенных образцах плодоовощной продукции

1. Цель работы

1.1 Изучить устройство и принцип действия газового хроматографа.

1.2 Освоить методику пробоподготовки и приготовления образцов для последующего проведения хроматографического анализа.

1.3 Провести анализ подготовленных проб.

2. Общие теоретические сведения.

2.1 Устройство и принцип действия газового хроматографа.

Газовая хроматоргафия является частным случаем хроматографических методов, когда подвижной фазой является газ. Таким образом, газовая хроматография представляет собой процесс, в котором разделение смеси происходит с помощью подвижной газовой фазы, проходящей над сорбентом.

Анализ методом ГХ выполняют на газовом хроматографе, принципиальная схема которого приведена на рис. 9

Рис. 9 Блок - схема газового хроматоргафа полного испарения хроматографируемого вещества. Пары анализируемой смеси захватываются потоком газа-носителя и поступают в хроматографическую колонку, температура которой поддерживается на требуемом для проведения анализа уровне (она может быть неизменной или по необходимости меняться в заданном режиме). В колонке анализируемая смесь делится на компоненты, которые поочередно поступают в детектор. Сигнал детектора фиксируется (в виде пиков) и обрабатывается вычислительным интегратором.

Газ-носитель из баллона 1 с постоянной скоростью пропускают через хроматографическую систему. Пробу вводят микрошприцем в доза тор, который нагрет до температуры, необходимой для

В ГХ используют детекторы, которые преобразуют в электрический сигнал изменения физических или физико-химических свойств газового потока, выходящего из колонки, по сравнению с чистым газом-носителем. Существует множество детекторов, однако широкое применение находят только те из них, которые обладают высокой чувствительностью и универсальностью. К таким относятся: катарометр (детектор по теплопроводности); пламенно-ионизационный детектор (ПИД), в котором водородное пламя служит источником ионизации органического соединения; детектор электронного захвата (ЭЗД); термоионный детектор (ТИД), который обладает высокой селективностью к органическим веществам, содержащим фосфор, азот и серу. Интерес к этому детектору заметно возрос в связи с применением хлорсодержащих и фосфорсодержащих пестицидов, используемых в сельском хозяйстве и попадающих затем в пищевые продукты.

Катарометр позволяет определить концентрации веществ в пределах 0,1 - 0,01%, ПИД - 10^-3 - 10^-5%; ЭЗД - 10^-6 - 10^-10%. Современные детекторы позволяют определить даже пиктограммы (10^-12г) вещества в пробе.

2.2 Характеристика хлорорганических пестицидов

Пестицидами называют большую группу различных химических веществ, обладающих значительной химической и биологической активностью, губительным действием в отношении различных вредителей. Их используют в растениеводстве, животноводстве, медицинской паразитологии, в некоторых отраслях промышленности. В зависимости от производственного назначения различают более 20 групп пестицидов. В зависимости от пути поступления в организм объекта их подразделяют на препараты контактного, кишечного, фумигационного и другого действия. Особенность фунгицидов как загрязнителей окружающей среды - их биологическая активность по отношению к нецелевым организмам и побочное действие.

Пестициды загрязняют почву, грунтовые и питьевые воды. Пестициды постоянные загрязнители пищевых продуктов. Необходимо различать токсичность и опасность пестицидов. Степень токсичности определяют величиной дозы вещества, вызывающей нарушение процессов жизнедеятельности. К критериям опасности относят устойчивость в окружающей среде, стойкость к физическим, химическим и прочим факторам при технологической и кулинарной обработке сельскохозяйственного сырья.

Широко распространены хлорорганические пестициды (ХОП). К ним относятся препараты различного назначения: инсектициды, фунгициды и др., которые используются для борьбы с вредителями и болезнями вегетирующих продовольственных и технических культу, почвообитающими вредителями, для обработки складских помещений, хранящихся хлебных запасов, протравления семян.

Перечень неблагоприятных последствий широкого применения пестицидов велик - загрязнение почвы, продуктов питания, хронические заболевания и острые отравления, врождённые аномалии развития, детская смертность и т. д.

Хлорорганические и ртутьорганические соединения имеют тенденцию накапливаться в живых организмах. Во многих случаях пестициды не только накапливаются в организме в количестве большем чем, в окружающей среде, но их концентрация возрастает по мере продвижения по пищевым цепям, что является эффектом биологического усиления.

Примером хлорорганических соединений являются гексахлорбензол, гексахлорбутадиен, гептахлор и т.д.

Поэтому в условиях постоянного повышения роли химического воздействия в окружающей и продовольственной среде проблемы оценки степени потенциальной опасности пестицидов является одной из ключевых.

3. Материальное обеспечение работы

3.1 Оборудование и материалы: газовый хроматограф «Кристалл - 2000» или другие марки, имеющиеся в наличии в лаборатории; весы лабораторные; разновесы; баллоны стальные малого и среднего объема для газов; микрошприц; колонки хроматографические стеклянные для газового хроматографа; насадки для колонки.

3.2 Химическая посуда: колбы перегонные, колбы мерные 50, 100, 50 см³, воронки химические, колбы конические, цилиндры мерные 50, 100 см³, пробирки с притертыми пробками вместимостью 10 см³, стеклянные банки с притертыми крышками, вместимостью 500, 1000 см³, воронки делительные, стакан 50 см³ , пипетки, 1,2,5,10 см³, палочки из химико-лабораторного стекла, вата медицинская гигроскопическая, бумага фильтровальная лабораторная или фильтры бумажные.

3.3 Химические реактивы: кислота серная плотностью 1,84 г/см³; гексан, очищенный концентрированной серной кислотой, отмытый дистиллированной водой, высушенный кристаллическим едким кали; ацетон перегнанный; аммиак водный; спирт этиловый ректификованный технический; хлороформ перегнанный; этилацетат перегнанный, ацетонитрил, бензол,2-феноксиэтанол; водорода пероксид 30%-ный раствор; натрий сульфат безводный; натрий углекислый кислый; серебро азотнокислое, силикагель марки АСК; измельченный и просеянный через сито 0,30 мм; вода дистиллированная; уголь активированный любой марки; бумага индикаторная универсальная для определения рН; эталоны хлорорганических пестицидов: кельтана, ДДТ, Л ₁Д, ДДЭ. ГХЦГ, альдрина, гептахлора гарантированной степени чистоты с содержанием основного вещества не менее 95%.

3.4 Сырьё: плодоовощные консервы, свежее растительное сырьё.

Порядок проведения работы

Методика проведения пробоподготовки

Метод основан на экстракции пестицидов этилацетатом, очистке экстракта концентрированной серной кислотой или силикагелем АСК с последующим анализом хлорорганических пестицидов на газовом хроматографе с детектором захвата электронов и предназначен для анализа остаточных количеств пестицидов альфа-, бета-, гамма - ГХЦГ, кельтана, альдрина, гептахлора, ДЦТ и (его метаболитов).

Из объединенной пробы продукта отбирают навеску массой 50,0 г, помещают в коническую колбу с притертой пробкой вместимостью 250 см³ и заливают 100 см³ этилацетата. Содержимое колбы перемешивают в течение 20 мин на аппарате для встряхивания.

Экстракт декантируют в круглодонную колбу, пропуская через слои безводного сернокислого натрия. Эту операцию повторяют еще 2 раза. Экстракт объединяют и концентрируют с помощью ротационного испарителя досуха при температуре водяной бани 40--45 °С.

Сухой остаток количественно переносят с помощью 5 см³ гексана в делительную воронку вместимостью 100 см³, добавляют 5 см³ концентрированной серной кислоты и содержимое воронки осторожно встряхивают 5--10 раз. После разделения слоев нижний слой сливают и отбрасывают. Очистку экстракта повторяют еще несколько раз. Очищенный экстракт промывают дважды раствором бикарбоната натрия с массовой долей 1 % порциями по 5 см³, а затем дистиллированной водой до нейтральной реакции промывных вод. Гексановый раствор количественно переносят в колбу грушевидной формы вместимостью 25 см³ и отгоняют на ротационном испарителе при температуре водяной бани 40--45 °С.

Если анализируют объекты, содержащие жир, то полученный экстракт подвергают дополнительной очистке на колонке. Сухой остаток растворяют в 10 см³ гексана, переносят на подготовленную колонку, и элюируют пестициды с помощью 110 см³ смеси бензола с гексаном в соотношении 4:7 со скоростью одна капля в секунду. Элюат обезвоживают, пропуская через слой безводного сернокислого натрия, и отгоняют растворитель досуха.

Для очистки экстракта от восков полученный сухой остаток растворяют охлажденной смесью ацетона и воды в соотношении 2 : 1 и выдерживают 30 мин в холодильнике. Воски отфильтровывают через бумажный фильтр, который промывают охлажденной смесью ацетона и воды 2:1. Пестициды экстрагируют из водно-ацетонового раствора гексаном. Растворитель упаривают.

Сухой очищенный остаток растворяют в колбе, внося пипеткой 1 см³ гексана,. 0,1 см³ полученного раствора подвергают хроматографированию.

4.2 Подготовка хроматографической колонки

Сухую стеклянную колонку, предварительно промытую хромовой смесью, этиловым спиртом, затем диэтиловым эфиром, заполняют носителем с помощью вакуумного или водоструйного насоса. При этом набивку колонки периодически уплотняют, постукивая по колонке деревянной палочкой. Установленную в термостате хроматографическую колонку перед работой кондиционируют в следующем режиме: 2 ч при 100 °С; 2 ч при 150 °С; 4 ч при 200 °С; 4 ч при 220 °С. При кондиционировании колонка должна быть отключена от детектора. Кондиционирование следует проводить при смене колонки, а также после длительных перерывов в работе.

4.3 Приготовление градуированных растворов пестицидов

Основные градуировочные растворы с массовой концентрацией (100±0,5) мкг/см³ готовят весовым способом отдельно для каждого пестицида путем растворения навески 10 мг в мерной колбе вместимостью 100 см³ в гексане. Из основных растворов готовят промежуточные градуировочные растворы массовых концентраций: 1 мкг/см³ (раствор 1), 0,1 мкг/см³ (раствор 2) и 0,01 мкг/см³ (раствор 3), перенося пипеткой в мерные колбы вместимостью 100 см³ соответственно 1 и 0,1 см³ основного раствора пестицида. Для приготовления промежуточного раствора 3 с содержанием 0,01 мкг/см³ в мерную колбу вместимостью 100 см³ переносят 1 см³ промежуточного раствора 1 и доводят до метки гексаном.

4.4 Обработка результатов анализа

Содержание пестицидов Х₂ мг/кг, в анализируемом сырье или в консервах вычисляют в соответствии с градуировочными графикамии по формуле

Х₂= (1)

где m₁-- масса пестицида, найденная по градуировочному графику, мкг;

V₁ -- общий объем раствора, из которого взята аликвота для хроматографирования, см³;

m₂-- масса анализируемой пробы, г;

V₂ - объем аликвоты, вводимой в хроматограф, мкдм³.

Вычисления проводят до третьего десятичного знака. Окончательный результат округляют до второго десятичного знака (рис.10 )

Рис.10 Хроматограмма, обнаруженных хлорорганических пестицидов в гранатах, купленных на рынке;

Пик 1 - б-ГХЦГ; пик 2 - г-ГХЦГ; пик 3 - ДДЕ; пик 4 - ДДД; пик 4 - ДДТ; (примечание: проба разбавлена в 20 раз)

За окончательный результат испытаний принимают среднее арифетическое значение результатов двух параллельных измерений, расхождение между которыми по абсолютной величине не должно превышать 20 % по отношению к среднему арифметическому при Р= 0,95.

При измерении содержания пестицидов в овощах и фруктах, соках, компотах, пюре полнота обнаружения варьирует для альфа- ГХЦГ в пределах 75-89 %, бета-ГХЦГ 73-85 %, гамма-ГХЦГ (линдан) 77-88 и, 4,4'-ДДТ 75-85%, 4,4'-ДДЭ 65-72 %, 4,4'-ДДД 75-86 %, гепталора 70-89 %, кельтана 73-85%, альдрина 80--95 %.

Минимально обнаруживаемые количества анализируемых соединений с помощью газожидкостной хроматографии составляют для альфа-, бета-, гамма-ГХЦГ -- 0,001 нг, для гептахлора, альдрина и кельтана -- 0,01 нг, для 4,4'-ДДТ, 4,4'-ДДЭ и 4,4'-ДЦД-0,6 нг.

4.5 По результатам анализа делают вывод о наличии и количественном содержании пестицидов в испытуемых образцах

4. Отчет о работе

4.1 Название работы

4.2 Цель работы

4.3 Описание методики проведения эксперимента

4.4 Обсчёт данных о содержании пестицидов по полученным графикам в ходе проведения эксперимента

4.5 Заключение о количественном содержании токсичных веществ

5. Контрольные вопросы

5.1 Что такое пестициды?

5.2 В чём заключается их вред для организма человека7

5.3 Почему нужно постоянно контролировать содержание пестицидов в пищевых продуктах?

5.4 В чём заключается принцип действия газового хроматографа?

5.5 Как провести подготовку проб для проведения анализа?

5.6 Как обсчитать полученные результаты?

5.7 Ознакомление с устройством и принципом действия жидкостного хроматографа, определение деструкции основных водорастворимых витаминов в отварах и настоях, приготовленных из растительного сырья

1. Цель работы.

1.1 Изучить устройство и принципы действия жидкостного хроматографа.

1.2 Освоить методику пробоподготовки и приготовления образцов для последующего проведения хроматографического анализа.

1.3 Провести анализ подготовленных проб.

2. Общие теоретические сведения.

Хроматография - это метод разделения компонентов смеси, основанный на различии в равновесном распределении их между двумя несмешивающимися фазами, одна из которых неподвижна, а другая подвижна. Компоненты образца движутся по колонке, когда они находятся в подвижной фазе, и остаются на месте, когда находятся в неподвижной фазе. Чем больше сродство компонента к неподвижной фазе и чем меньше к подвижной, тем медленнее он движется по колонке и тем дольше в ней удерживается. За счет различия в сродстве компонентов смеси к неподвижной и подвижной фазам достигается основная цель хроматографии - разделение за приемлемый промежуток времени смеси на отдельные полосы компонентов по мере их продвижения по колонке с подвижной фазой.

Из этих общих представлений ясно, что хроматографическое разделение возможно только в том случае, если компоненты образца, попадая в колонку при вводе пробы, во-первых, будут растворены в подвижной фазе и, во-вторых, будут взаимодействовать (удерживаться) с неподвижной фазой. Если при вводе пробы какие-то компоненты находятся не в виде раствора, они будут отфильтрованы и не будут участвовать в хроматографическом процессе. Точно также компоненты, не взаимодействующие с неподвижной фазой, пройдут через колонку с подвижной фазой, не разделяясь на компоненты.

Устройство и принцип действия жидкостного хроматографа.

Любой жидкостный хроматограф состоит из следующих частей:

Рис.11 Блок - схема газового хроматографа:

насос; 2 - узел ввода пробы; 3 - хроматографическая колонка; 4 - детектор; 5 - регистратор (самописец, интегратор или компьютер); 6 - термостат колонок; 7 - узел подготовки элюента с емкостями для элюента; 8 -смесь элюента или коллектор фракций.

Принцип действия хроматографа заключается в следующем: раствор анализируемой смеси с помощью узла ввода пробы вносится в верхнюю часть хроматографической колонки. С помощью насоса анализируемая смесь прокачивается элюентом через хроматографическую колонку, в которой происходит разделение анализируемой смеси на отдельные вещества (компоненты).

Вытекающий из колонки элюат, содержащий отдельные компоненты анлизируемой смеси, регистрируется детектором, показания которого фиксируются регистратором.

3. Материальное обеспечение работы.

3.1 Жидкостной хроматограф, весы аналитические, весы лабораторные, разновесы, плитка электрическая.

3.2 Химическая посуда: пипетки мерные 2,5,10 см³; колбы конические 100,250 см³ п/п, воронки стеклянные, фильтровальная бумага.

3.3 Химические реактивы: ацетонитрил, фосфорная кислота, NaH₂PO₄, диэтиламин, порошок витамина С,В₁,В₂,РР.

3.4 Сырье: ягоды рябины, яблоки, груша, смородина, абрикосы (любое витамин содержащее растительное сырье).

4. Порядок проведения работы.

4.1 Методика проведения пробоподготовки.

Приготовление настоя для определения витаминов в сырье.

Навеску анализируемых продуктов в количестве 10 г заливают 200 см³ теплой (примерно 20 - 30 С) дистиллированной водой и проводят экстракцию водорастворимых веществ (в том числе и витаминов) в течение 30 минут в конической колбе на 250 см³ с закрытой пробкой, путем периодического встряхивания через каждые 5 минут. Полученную вытяжку фильтруют через бумажный фильтр и оставляют для дальнейшего количественного определения витаминов на хроматографе.

...