Колориметрический метод

Метод основан на использовании специальных окислительно-восстановительных индикаторов, которые изменяют свою окраску при определенном ОВ-потенциале. В качестве индикатора обычно применяют 2,6-дихлорфенолиндофенолят натрия (реактив Тильмана), окисленная форма которого в щелочной среде имеет синюю окраску, а в кислой – красно-фиолетовую, восстановленная же форма окраски не имеет. Скорость обесцвечивания индикатора зависит от природы восстанавливающих веществ.

Некоторые из меланоидинов восстанавливают индикатор в течение нескольких секунд; основная часть меланоидинов обесцвечивает индикатор за 5 минут; медленнее всех восстанавливают индикатор полифеноловые соединения, переходящие в сусло из оболочек зерен и из хмеля. Таким образом, по скорости обесцвечивания индикатора можно судить не только о содержании восстанавливающих, но отчасти и от природы этих соединений.

Величина окислительного потенциала, при котором наблюдается переход одной формы индикатора в другую, зависит от рН среды, поэтому при измерении восстанавливающей способности необходимо учитывать влияние рН анализируемой жидкости на цвет индикатора. 2,6-дихлорфенолиндофенолят натрия обладает сравнительно высоким ОВ-потенциалом, вследствие чего наличие в анализируемой жидкости растворенного молекулярного кислорода не оказывает заметного влияния на результаты определения.

Для определения ОВ-потенциала при помощи реактива Тильмана разработаны различные методы. Все они являются косвенными, так как определяют не величину потенциала, а восстановительную способность исследуемого раствора, зависящую от содержания редуцирующих веществ: чем больше таких веществ, тем быстрее происходит обесцвечивание индикатора. Наиболее известен метод Грея и Стоуна, в котором восстанавливающая способность оценивается по времени (в секундах), в течение которого определенный объем анализируемой жидкости обесцвечивает индикатор до заданной интенсивности окраски, и показатель обесцвечивания обозначают символом ITT (Indicator-Time-Test). В этом методе сравнение окрасок исследуемого и контрольного растворов производится визуально, что снижает его точность.

Модифицированный метод Штейнера позволяет получать более надежные результаты. Метод основан на измерении степени понижения оптической плотности раствора индикатора под действием редуцирующих веществ сусла или пива в течение 60 секунд. Степень обесцвечивания индикатора выражается в процентах от первоначальной величины его оптической плотности. Процент обесцвечивания красителя (ПОК) рассчитывается по формуле

, (15)

где Д₀ – первоначальная величина оптической плотности индикатора;

Д_х – величина оптической плотности индикатора через 60 с после прибавления сусла или пива.

Следовательно, чем больше редуцирующих веществ содержит исследуемая жидкость, тем выше процент обесцвечивания красителя.

Метод Штейнера не учитывает влияния рН среды на ОВ-потенциал индикатора. Для уточнения метода предложено определять первоначальную оптическую плотность индикатора не в водном, а в буферном растворе, рН которого соответствует рН исследуемой жидкости. Для серийных анализов рекомендуется пользоваться калибровочным графиком, построенным на серии фосфатных буферных растворов с рН 3,5-6,5. Определив значение рН сусла (пива), на графике находят соответствующую ему величину Д₀. Построение графика – трудоемкая работа, и для сокращения ее объема с достаточной точностью можно определить Д₀, пользуясь двумя буферными растворами: для сусла с рН 5,4, для пива – с рН 4,6.

Аппаратура и реактивы. Фотоэлектроколориметр; пипетки на 10 см³ и микропипетки на 1 см³ с делениями; 0,005 М раствор 2,6-дихлорфенолиндофенолят натрия (230,2 мг реактива растворяют в 70 см³ горячей дистиллированной воды, после полного растворения объем доводят до 100 см³). На 10 см³ этого раствора при йодометрическом титровании должно пойти 60 см³ 0,01 н раствора тиосульфата натрия; буферные растворы: раствор а (21,014 г кристаллической лимонной кислоты растворяют в 1 дм³ воды); раствор б (35,61 г Nа₂НPО₄ Н₂О растворяют в 1 дм³ воды). Смешивают 4,43 см³ раствора а с 5,57 см³ раствора б, получают буферный раствор с рН 5,4; смешивают 5,33 см³ раствора а с 4,76 см³ раствора б получают буферный раствор с рН 4,6.

Ход определения. К 10 см³ буферного раствора с соответствующим значением рН добавляют 0,25 см³ 0,005 М раствора индикатора, смесью заполняют кювету толщиной 10 мм. В качестве раствора сравнения берут дистиллированную воду. Оптическую плотность раствора индикатора (Д₀) измеряют при длине волны 520 нм (зеленый светофильтр). Для определения редуцирующей способности сусла или пива к 10 см³ исследуемой пробы прибавляют 0,25 см³ 0,005 М раствора индикатора и через 60 с измеряют оптическую плотность смеси (Д_х) при том же светофильтре. Раствором сравнения служит анализируемая проба сусла или пива. Затем рассчитывают процентное обесцвечивание красителя (ПОК) по приведенному выше уравнению.

Следует заметить, что величина ПОК для разных образцов пива колеблется в широких пределах. Так, по данным авторов, ПОК Украинского пива составлял 44, Московского – 49, Дипломат (Чехия) - 97%. Несомненно, что с повышением значения ПОК увеличивается стойкость пива к помутнению. Следовательно, определение величины ПОК позволяет не только характеризовать стойкость готового продукта, но и осуществлять действенный контроль технологического процесса, направленный на повышение стойкости пива.

Пример. При анализе Жигулевского пива получено Д₀ = 0,522; а Д_х = 0,287. Редуцирующая способность пива ПОК = (0,522 – 0,287): 0,522 = 45%.

Таблица 7 – Кислотность и окислительно-восстановительный потенциал различных продуктов бродильных производств

Вопросы для самопроверки