Тема 7. Органические кислоты и вещества вторичного происхождения

Лабораторная работа № 7. Определение органических кислот и кислых

солей в растительном материале. Определение общей кислотности.

Учебные вопросы:

1. Биохимическая характеристика органических кислот.

2. Влияние природно-климатических факторов, удобрений и других условий выращивания на накопление органических кислот в растительных продуктах.

3. Значение оксибензойных и оксикоричных кислот и их производных в формировании качества растительной продукции.

 

Органические кислоты широко распространены в ра­стительном мире. Они содержатся во всех растениях и часто накапливаются в больших количествах в семенах, стеблях, листьях, корнях или плодах. Органические кис­лоты образуются в результате многих процессов обмена веществ в растениях, среди которых основным следует считать дыхание.

Органические кислоты участвуют в построении моле­кул ряда сложных веществ – жиров, производных саха­ров, витаминов и других биологически активных соеди­нений. В растениях кислоты находятся в свободном состоя­нии, а также в виде кислых и нейтральных солей. Во многих плодах и ягодах большая часть приходится на свободные кислоты и лишь незначительное количест­во представлено солями. В некоторых растениях (напри­мер, щавеле, бегонии, суккулентах) много свободных кислот содержится и в листьях. В связанном состоянии органические кислоты обнаружены в больших количест­вах в листьях бобовых растений, где на их долю может приходиться до 25% сухого вещества.

Органические кислоты содержатся в любой растительной ткани, хотя максимальное их количество накапливается, главным образом, в плодах и овощах. Кислоты, более чем какие-либо другие соединения, определяют характерный вкус, присущий многим растительным продуктам, в частности плодам.

Количественное содержание органических кислот в растениях подвергается суточным и сезонным изменениям. Отличия имеет и качественный состав различных видов и сортов растений.

В плодах и овощах содержатся самые разные органические кислоты, но обычно преобладает одна из них. Так, в яблоках обнаружены яблочная, янтарная, лимонная, α -кетоглутаровая, щавелевоуксусная, пировиноградная, уксусная, хлорогеновая и другие кислоты. Но около 70 % от их общего количества приходится на яблочную кислоту, до 20 % – на лимонную, около 7 % – янтарную и лишь 3 % – на остальные кислоты.

Для плодов и овощей, за редким исключением (например, виноград), характерно преобладание свободных органических кислот над связанными. В листьях они находятся, главным образом, в виде нейтральных и кислых солей, достигая 15–25 % на сухое вещество. Растворы солей органических кислот в смеси со свободными кислотами являются буферными системами клетки, поддерживая определенное значение рН.

Кислотность плодов и овощей обычно определяют методом тит-рования определенных объемов экстракта раствором щелочи. При этом титруются исключительно свободные органические кислоты и кислые соли (нейтральные соли не учитываются). Результаты титрования выражают в процентах для одной из главных органических кислот, входящих в состав объекта. Кислотность свежих плодов груши колеблется от 0, 1 до 0, 6 %, сливы – 0, 4–3, 5 %, лимона – 3, 8–8 %.

При определениях содержания органических кислот или их солей следует различать: 1) общую кислотность, или общее содержание кислоты, понимая под этим об­щее количество анионов и недиссоциированных молекул кислоты; 2) концентрацию водородных ионов, часто обо­значаемую «истинная кислотность»; 3) титруемую кис­лотность; под этим часто понимают концентрацию «сво­бодной» кислоты. Однако это справедливо только для одноосновных кислот. У двуосновных кислот часть об­щей кислотности, которую можно титровать щелочью, состоит из двух фракций: недиссоциированной кислоты и одновалентных кислотных ионов.

Определение органических кислот и кислых солей в растительном материале.

При анализах органические кислоты можно экстра­гировать из свежих, замороженных или высушенных ра­стительных тканей. Однако следует иметь в виду, что при высушивании в условиях повышенной температуры могут происходить изменения в содержании органиче­ских кислот (потери летучих кислот или их эфиров, взаимные превращения кислот, взаимодействие их с уг­леводами и т. д.), поэтому для определения органических кислот сушить материал лучше при комнатной темпера­туре в вакууме или применять высушивание лиофилизацией.

Для экстракции кислот можно использовать воду или органические растворители, из которых чаще всего – эфир. Однако эфир растворяет свободные кислоты, но не соли органических кислот, поэтому для экстракции со­лей экстрагируемый материал надо предварительно под­кислять минеральной кислотой.

При экстракции водой из растительного материала, кроме кислот, извлекается много сопутствующих ве­ществ – сахаров, пектиновых веществ, аминокислот, бел­ков, которые перед количественным определением необ­ходимо тщательно удалять из раствора. Удаляют эти ве­щества или экстракцией и осаждением, или при помощи катионо- и анионообменных смол. Эфир не извлекает уг­леводов, аминокислот и белков, но растворяет жиры и липоиды.

Цель работы – определить кислотность плодов различных культур (яблоки, апельсины, помидоры).

Реактивы и материалы: дистиллированная вода, NaOH или KOH, фенолфталеин, фарфоровая ступка и пестик, кварцевый песок, колба Бунзена, конические колбы объемом 250 мл, мерные цилиндры, водяная баня.

Ход работы

Взвесить 10 –20 г свежих размельченных плодов. Перенести навеску в фарфоровую ступку и тщательно растереть с 1-2 г кварцевого песка до однородной массы. Растертую массу количественно перенести в коническую колбу на 250 мл, залить 100 мл горячей дистиллированной воды (80^оС) и нагревать на водяной бане в течение 1 ч при 80^оС. Затем содержимое колбы охладить и отфильтровать через воронку Шотта. Довести объем экстракта до 100 мл. Пипеткой взять 20 мл вытяжки и перенести в чистую коническую колбу, туда же добавить 2-3 капли фенолфталеина до розового окрашивания. Оттитровать вытяжку 0, 1 н. раствором щелочи. Кислотность исследуемого объекта (Х, %) вычислить по формуле:

где а- количество 0, 1 н. щелочи, пошедшей на титрование, в мл; V - общий объем вытяжки; V ₁- объем вытяжки, взятой для титрования; т- масса навески в граммах.

Если результат хотят выразить для какой-либо из главных органических кислот, то Х умножают на определенный расчетный коэффициент. Согласно А. И. Ермакову и др., 1 мл 0, 1 н раствора щелочи пошедшей на титрование, соответствует 7, 5 мг винной, 6, 7 мг яблочной, 6, 4 мг лимонной, 4, 5 мг щавелевой кислот.

Результаты оформить в виде таблицы и сделать выводы.

Объект	Количество щелочи, пошедшей на титрование, мл	Кислотность, %

Определение общей кислотности

В плодах и овощах, а также в листьях многих расте­ний часто накапливается значительное количество сво­бодных кислот. Определение общего содержания кислот имеет большое значение при использовании плодов и овощей в пищу, при их консервировании, а также при изучении накопления и распада кислот в растениях. Ве­личину общей кислотности можно определить алкалиметрическим, а также ацидиметрическим титрованием с использова­нием соответствующих индикаторов или потен-циометрически.

Принцип метода. Кислоты извлекаются из измельчен­ного растительного материала в результате нагревания с содой при температуре 80-90° в течение 30 минут. Из­влеченные кислоты оттитровывают раствором щелочи. Общее количество кислот обычно пересчитывают на яб­лочную кислоту.

Ход работы

1. Свежие плоды, овощи или листья растений тщательно измельчают на терке, в мясорубке или в ступке.Растительную массу перемешивают.

2. Берут навеску 20 г и переносят ее без потерь в широкогорлую колбу объемом 200 мл.

3. В колбу приливают около 150 мл дистиллированной воды и выдерживают в течение 30 ми­нут в водяной бане при температуре 80-90°.   

4. Затем колбу охлаждают водопроводной водой, доводят до мет­ки и фильтруют в сухой стакан или колбу.

Полученный фильтрат служит для определения общей кислотности.

5. 50 мл фильтрата, содержащего кислоты, переносят в коническую колбу емкостью 200-250 мл идобавляют в нее 50 мл 1 н. NaOH.

6. Колбу нагревают на водяной бане при 80-90° в течение 10 минут.

При нагревании раство­ра с избытком щелочи ангидриды кислот расщепляются.

7. Затем в колбу добавляют 50 мл 1, 2 н. НС1 и снова нагревают на бане в течение 10 минут.

При нагревании кислотного раствора из него удаляется углекислота. За­тем раствор в колбе охлаждают.

Наряду с определением свободной кислотности в анализируемом образце прово­дят «холостое» определение. Для этого вместо раствора берут 50 мл дистиллированной воды, добавляют 50 мл 1, 0 н. NaOH, нагревают на бане, затем вносят 1, 2 н. НС1 и снова нагревают.

8. После охлаждения растворов приступают к титрова­нию. Для этого в обе колбы добавляют по нескольку ка­пель спиртового раствора фенолфталеина и титруют 0, 1 н. NaOH до ярко-розового оттенка раствора.

 

Если раствор сильно окрашен и переход окраски раствора при добавлении щелочи определить трудно, то при титрова­нии можно использовать лакмусовую бумажку. Капли жидкости из колбы при титровании переносят на кусочек фильтровальной бумаги и наблюдают изменение окраски.

Вычисление результатов.   При расчете необходимо учитывать количество миллилитров добавленных щелочи икислоты. Разницу в титре 1 н. NaOH и 1, 2 н. НС1следует принимать во внимание при проведении «холос- того» определения (х) в таком же объеме жидкости.

Количество миллиэквивалентов кислот, содержащих­ся в 100 мл раствора (в 10 г образца), равняется:

100 X у – х

                                                50    10

где  у- число миллилитров 0, 1 н. NaOH, затраченное на титрование исследуемого образца;

х - число миллилитров 0, 1 н. NaOH, затраченное на титрование контроля.

Для вычисления процентного содержания кислот не­обходимо полученный результат умножить на 10, а для перечисления на яблочную кислоту умножить на коэф­фициент 0, 0067 (1 м-экв. яблочной кислоты=134: 2 = 67 мг).

Оборудование и реактивы: 1) водяные бани; 2) колбы мерные емкостью 200 мл; 3) колбы конические емко­стью 200-300 мл; 4) воронки; 5) пипетки; 6) фильтры; 7) 1, 0 н. и 0, 1 н. NaOH; 8) 1, 2 н. НС1; 9) фенолфталеин; 10) лакмусовая бумага.

Контрольные вопросы

1. Содержание в растениях органических кислот алифатического ряда.

2. Функции органических кислот в растении.

3. Характерные особенности основных органических кислот растений.

4. Обмен органических кислот у высших растений.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: