Гидролиз целлюлозы

Принцип реакции: гидролиз клетчатки минеральными кислотами проходит значительно медленнее, чем крахмала. Если же клетчатку предварительно обработать 80%-ным раствором серной кислоты, то процесс гидролиза клетчатки значительно ускоряется.

Материалы и реактивы: целлюлоза иливата (источник целлюлозы), 3%-ный и 80%-ный растворы серной кислоты, реактив Фелинга и Барфеда (см. п. 2.2.1).

Оборудование: стеклянные палочки, пробирки, капельницы, пипетки градуировочные, водяная баня, часы.

Порядок проведения работы: небольшое количество ваты (100…200 мг) помещают в пробирку, заливают 3%-ным раствором серной кислоты и кипятят на водяной бане 10 мин. После нейтрализации содержимое пробирки разделяют на две части.

В другой пробирке то же количество ваты предварительно обрабатывают небольшим количеством (примерно 0,5 см³) 80%-ного раствора серной кислоты до полного растворения, затем разбавляют водой до объёма 1 см³ и кипятят на водяной бане в течение 5 мин. После нейтрализации содержимое пробирки делят также на две части.

С одной частью смесей, содержащих обработанную и необработанную вату, проводят реакцию Фелинга (добавляют по 1 см³ раствора Фелинга и после перемешивания нагревают до кипения), а с другой частью этих смесей – реакцию Барфеда (добавляют по 1 см³ раствора Барфеда и после перемешивания нагревают до кипения).

В пробирках, где находилась необработанная серной кислотой вата, наблюдается отсутствие осадка красного цвета (отрицательные реакции Фелинга и Барфеда).

В пробирках, содержащих предварительно обработанную вату, возникает красный осадок гемиоксида меди (положительные реакции Фелинга и Барфеда), что свидетельствует об образовании глюкозы.

Обсуждение результатов работы

Результаты исследования оформить по типу в таблицы 6. По полученным результатам экспериментов сделать вывод о содержании углеводов в исследуемых объектах.

Таблица 6 – Содержание углеводов в пищевых продуктах

Наименование объекта исследования	Реакция Троммера	Реакция Фелинга	Реакция Барфеда	Реакция Селиванова	Гидролиз
Сахар
Мёд
Сок
Молоко
Крахмал

Контрольные вопросы к части 2

1. Дайте классификацию углеводов.

2. Что такое усваиваемые и неусваиваемые углеводы?

3. Какие функции в организме человека выполняют усваиваемые и неусваиваемые углеводы?

4. Дайте определение понятию «пищевые волокна». Химическая природа пищевых волокон.

5. Приведите примеры пищевого сырья, богатого пищевыми волокнами.

6. Назовите основные источники углеводов в питании человека.

7. Какие превращения претерпевают углеводы при производстве пищевых продуктов? В каких реакциях они участвуют?

8. Какие углеводы способны гидролизоваться?

9. Что такое процесс карамелизации?

10. Назовите условия для осуществления реакции карамелизации.

11. Что представляет собой процесс меланоидинообразования?

12. Какие факторы влияют на образование меланоидиновых продуктов?

13. Приведите примеры использования пектиновых веществ в пищевой промышленности.

14. Каково функциональное значение моно-, олиго- и полисахаридов в пищевых продуктах?

15. В каких пищевых технологиях используют гидролиз полисахаридов?

16. В каких пищевых технологиях используется процесс брожения?

17. Какие методы определения углеводов вы знаете?

18. Назовите качественные реакции гексоз.

19. В чём заключается принцип реакции Троммера?

20. Объясните принцип реакции Селиванова.

21. Назовите продукты полного и неполного гидролиза крахмала.

часть 3. липиды

Липиды (от греческого слова «липос» – жир) – органические вещества, которые извлекаются из клеток животных, растений и микроорганизмов неполярными растворителями, такими как хлороформ, эфир и бензол.

В качестве определяющего признака для первичной классификации липидов часто используется природа связующего звена, соединяющего между собой гидрофильный и гидрофобный участки. Таким звеном обычно являются многоатомные алифатические спирты, содержащие две или три гидроксильные группы.

Основная масса липидов, встречающихся в природе, относится к классу глицеролипидов или глицеридов, все они являются производными трехатомного спирта-глицерина (1,2,3-пропантриола) (Приложение В, рисунок В.1). Наряду с глицеролипидами в клетках обнаружены так называемые диольные липиды, в которых роль спиртового компонента выполняют этилегликоль, пропандиолы-1,2 и 1,3-бутандионы и т.д.

Другая группа широко распространенных липидов мембранного происхождения построена на основе аминоспирта сфингозина или его аналогов (например, сфинганина) и называется сфинголипидами.

Липиды служат энергетическим материалом, выполняют функции запасных и защитных веществ, фосфолипиды являются структурными элементами мембран клеток (рисунок В.2).

3.1 Методы определения свойств липидов и их основных
констант (чисел)

Содержание жира в пищевых продуктах можно определить методами экстракции. Они основаны на разрушении других нутриентов и выделении жировой фракции неполярными растворителями. Наиболее полное извлечение липидов дают метод Фолча с использованием
хлороформ-метанольной смеси и метод Д.И. Кузнецова с использованием хлороформ-этанольной смеси. Однако на практике более широко используются методы, основанные на экстракции серным или петролейным эфирами образцов после кислотного гидролиза.

Определение содержания жира в аппарате Сокслета основано на экстракции жира из пробы диэтиловым эфиром.

Кислотный метод Гербера широко используется для определения жира в молочных продуктах. Он основан на выделении жира из продуктов под действием концентрированной серной кислоты и изоамилового спирта в виде сплошного слоя и измерении его объёма в градуированной части жиромера после центрифугирования.

Содержание жира в продуктах можно также найти расчётным способом по разности между сухим веществом продукта и сухим обезжиренным остатком. Содержание влаги (сухих веществ) определяют методом высушивания до постоянной массы в сушильном шкафу (арбитражный метод) или на электрической плитке (ускоренный метод).

В последние годы разработаны полуавтоматические и автоматические жиромеры. Их действие основано на измерении степени рассеяния света жировыми шариками или интенсивности их флюоресценции (турбидиметрические приборы и приборы люминесцентного анализа), а также на измерении скорости распространения в продукте ультразвука, степени поглощения компонентами пищи инфракрасного излучения (ультразвуковые и ИК-анализаторы и др.).

Физико-химические свойства жиров определяются свойствами входящих в их состав жирных кислот. Для их характеристики служат так называемые числа: число омыления, йодное число, число Рейхерта- Мейссля, число Поленске, кислотное число и т.д.

Основные физические и химические числа жиров животного и растительного происхождения приведены в таблице 7.

Температурой плавления жира считают температуру, при которой он переходит в жидкое состояние и становится совершенно прозрачным.

Температура отвердевания – температура, при которой жир приобретает твёрдую консистенцию.

Число рефракции характеризует способность жира преломлять луч света, проходящий через него. Чем больше в жире ненасыщенных и высокомолекулярных жирных кислот, тем выше коэффициент преломления или число рефракции.

Число омыления определяется количеством миллиграмов едкого калия (натра), которое необходимо для омыления 1 г жира (то есть для нейтрализации всех как свободных, так и входящих в состав триацилглицеролов жирных кислот). Оно характеризует молекулярный состав жирных кислот жира – чем больше в нём содержится низкомолекулярных кислот, тем оно выше.

Йодное число показывает содержание в жире ненасыщенных жирных кислот. Оно выражается в граммах йода, которые связываются ста граммами жира.

Число Рейхерта-Мейссля характеризует содержание в жире летучих, растворимых в воде жирных кислот (масляной и капроновой). Высокое число Рейхерта-Мейссля в отличие от других жиров имеет молочный жир, поэтому по этой константе можно судить о его фальсификации.

Таблица 7 – Основные физико-химические показатели различных жиров

Жиры и масла	Температура, °С	Показатель преломления	Йодное число	Число омыления	Число Рейхерта–Мейссля
плавления	застывания
Молочный жир	27–34	18–23	1,4530–1,4560	28–45	220–234	20–32
Животные жиры:
говяжий	42–52	30–38	1,4545–1,4587	32–47	190–200	0,25–0,5
свиной	36–42	26–32	1,4580–1,4610	46–66	193–203	0,3–0,9
бараний	44–55	32–45	1,45–1,452	31–46	192–198	0,1–0,2
Растительные масла:
подсолнечное	–	16–19	1,44–1,48	119–145	186–194	0,9
хлопковое	–	0–6	1,476–1,478	110–116	189–199	0,2–1,0
кукурузное	–	10–20	1,471–1,474	111–133	187–190	0–2,5

Число Поленске показывает количество в жире летучих нерастворимых в воде жирных кислот (каприловой, каприновой и частично лауриновой).

Кислотное число – количество миллиграммов гидроокиси калия, требуемое для нейтрализации свободных жирных кислот, содержащихся в 1 г жира или масла.Кислотное числов свежих жирах не превышает 1,0. Его увеличение свидетельствует о гидролитическом распаде триглицеридов и указывает на изменение вкуса, вызванного образованием низкомолекулярных жирных кислот.

Экспериментальная часть

3.2 Определение основных свойств и констант жиров

Цель работы: изучение классификации, строения и свойств жиров растительного и животного сырья и продуктов. Освоение методов определения констант (чисел).

Объекты исследования: сливочное масло, подсолнечное масло, кедровое масло и др.

Задание для выполнения: оценить способностьлипидов растворяться в различных растворителях, образовывать эмульсии. Провести щелочной гидролиз липидов (омыление жира), провести реакции образования свободных жирных кислот и нерастворимых кальциевых мыл. Определить число омыления, кислотное число, эфирное число, йодное число. Охарактеризовать состав и качество жиров и масел с помощью аналитических чисел.