11.1. LÝ THUYẾT
Có rất nhiều phương pháp xác định hàm lượng các mono và một số các disaccharide có trong nguyên liệu như phương pháp Bectran, phương pháp Scharffer–
Hartmann, phương pháp so màu…
Đa số các phương pháp hoá học dùng để xác định đường khử đều dựa trên khả năng khử các hợp chất khác nhau của chúng. Một trong những phương pháp xác định đường khử chính xác. Phổ biến rộng rãi nhất là phương pháp Bectran
Nguyên tắc: Ở môi trường kiềm mạnh các đường khử (glucose, fructose, mantose…) có thể dễ dàng khử oxi của Cu(OH)2 tạo kết tủa dạng Cu2O màu đỏ gạch, qua đso tính được lượng đường khử:
Để định lượng đường khử ta thường dùng thuốc thử feling: thuốc thử này gồm hỗn hợp (1:1) của hai dung dịch: dung dịch sunfat đồng (feling A) và dung dịch kieàm cuûa muoái kali-natri tactrat keùp (feling B).
Khi trộn hai dung dịch feling A và feling B với nhau thì xảy ra phản ứng giữa chúng theo hai giai đoạn. Đầu tiên tạo thành kết tủa hidroxit đồng xanh da trời.
CuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2 + Na2SO4
Sau đó Cu(OH)2 tác dụng với muối kali-natri tactrat kép tạo thành muối phức hòa tan và dung dịch có màu xanh thẫm.
Cu O O
CH CH
COONa COOK
+ 2H2O
HO HO
CH CH
COONa COOK
Cu(OH)2 +
Như vậy, muối kép này có tác dụng giữ cho ion Cu2+ trong môi trường kiềm không bị kết tủa dưới dạng Cu(OH)2. Muối phức trên không bền, vì thế các đường có chứa các nhĩm andehid hoặc ceton đễ dàng khử Cu2+ thành Cu2+ tạo kết tủa đỏ và bản thân đường bị oxi hoá khi dung dịch đường tác dụng với dung dịch Felling.
RCHO + Cu O O
CH CH
COONa
COOK + 2H2O RCOOH + Cu2O +
HO HO
CH CH
COONa COOK
Để định lượng Cu2O có tính khử, trước hết ta oxi hóa nó bằng muối sắt ba (Fe3+) làm cho muôi sắt này chuyển thành muối sắt 2 (Fe2+) ở môi trường acid:
Cu2O + Fe2(SO4)3 + H2SO4 → 2CuSO4 + H2O + 2FeSO4
FeSO4 được xác định bằng cách cho tác dụng với KMnO4 là chất oxi hóa, do đó dùng KMnO4 để chuẩn độ FeSO4 ở môi trường acid
10FeSO4 + 8H2SO4 + 2KMnO4 → K2SO4 + 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 +8H2O Từ số mL KMnO4 0.1N dùng để chuẩn độ FeSO4 hình thành, tra bảng để có số mg đường glucose, maltose, saccharose, nhân với hệ số pha loãng ta có hàm lượng đường trong 100g thực phẩm.
11.2. DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ 1 Pipet 5mL
1 Buret 25mL 1 Phễu lọc
Erlen 250
1Bình định mức 250mL Nồi, bếp, nhiệt kế 100oC.
11.3. HÓA CHẤT
NaOH 20%, 10% và 1%
HCl đđ
Kali feroxyanua 15%
Kẽm acetat 30%;
KMnO4 0.1N Phenolphtalein 1%.
Thuốc thử Feling gồm:
Thuốc thử Feling A: CuSO4 tinh thể 17.3g, nước cất vừa đủ 1000mL, lắc kỹ cho tan, nếu không tan, cho thêm acid sunfuric và lắc kỹ.
Thuốc thử Feling B: Kali natri tactrat 86.5g, NaOH 25.0g, nước cất vừa đủ 1000 mL. Hòa tan 86.5g Kali natri tactrat trong 400 – 500 mL nước cất, mặt khác hòa tan 25.0g NaOH trong 200–300 mL nước cất. Trộn 2 dung dịch với nhau và thêm nước cất vừa đủ 1000mL.
Khi dung, lấy 10mL dung dịch Feling A với 10mL dung dịch Feling B.
Dung dịch sắt (III) sunfat: 50g Fe2(SO4)3, 20mL H2SO4 đậm đặc, thêm 700- 800ml nước cất, gia nhiệt cho tan hoàn toàn, định mức đến 1000mL bằng nước cất.
Dung dịch KMnO4 0.1N. Để thiết lập nồng độ KMnO4, sử dụng dung dịch H2C2O4.
11.4. TIẾN HÀNH 11.4.1. Chuẩn bị mẫu
Quá trình trích ly: Cân khoảng 10g mẫu trái cây (nho xanh, mận…) với độ chính xác 0.0001g. Nghiền nhỏ mẫu cẩn thận. Sau đó, cho vào 30mL nước cất nóng 70-800C để trích ly đường khử có trong mẫu. Lắng gạn, thu dịch trích vào bình định mức 250. Phần cặn sẽ tiếp tục được trích ly đường khử với 30ml nước cất 70-800C.
Lặp lại quá trình trích ly 3 lần. Gom toàn bộ dịch trích cho vào bình định mức 250.
Quá trình khử tạp: Tùy theo bản chất mẫu có thể tiến hành khử/không khử tạp.
Để khử tạp chất, tiến hành như sau: thêm 1mL kaliferocyanua 15%, lắc đều, để yên trong 2–3 phút. Cho thêm 5mL kẽm acetat 30%, khuấy mạnh. Tiền hành lọc kết tủa (tạp) bằng giấy lọc băng vàng, rửa tạp bằng nước nóng cho sạch.
Quá trình định mức: Định mức dịch trích bằng nước cất tới 250mL. Đây là dịch lọc sẽ được dùng để xác định hàm lượng đường khử.
11.4.2. Xác định hàm lượng đường
Lần lượt cho vào erlen 250mL các thành phần sau đây:
Dung dịch feling A 10 mL;
Dung dịch feling B 10 mL;
10 ml dịch lọc đã chuẩn bị ở trên và khoảng 20 ml nước cất. Đun sôi hỗn hợp đúng 3 phút tính từ khi bột nước xuất hiện đầu tiên. Sau khi đun sôi, dung dịch vẫn phải có màu xanh biếc đặc trưng. Nếu dung dịch bị mất màu hoàn toàn, màu lục, vàng hoặc nâu chứng tỏ lượng dung dịch feling cho vào không đủ để oxi hoá lượng đường trong mẫu. Trường hợp đó cần làm lại thí nghiệm hoặc với lượng thuốc thử nhiều hơn hoặc với lượng mẫu ít hơn.
Sau quá trình đun, để nghiêng erlen cho cặn Cu2O lắng xuống. Dung dịch bên trên lớp cặn phải có màu xanh của Cu(OH)2. Khi kết tủa Cu2O lắng xuống, tiến hành lọc phần nước bên trên qua phễu lọc.
Cho nước đã đun sôi vào erlen để rửa tủa và tiếp tục gạn lọc vào phễu cho đến
Trong quá trình gạn lọc chú ý tránh đừng để cho kết tủa rơi vào phễu và luôn luôn giữ 1 lớp nước đã đun sôi trên mặt kết tủa trong bình nón và trong phễu để tránh oxi hoá.
Lần gạn lọc cuối cùng, gạn hết nước và cho ngay vào erlen 20mL dung dịch Fe2(SO4)3 5% để hòa tan kết tủa Cu2O. Rút hết nước trong phễu, thay bình hút lọc cũ bằng bình mới. Đổ dung dịch Fe2(SO4)3 đã hòa tan hết kết tủa Cu2O trong bình nón, lên trên lớp cặn còn lại trên phễu.
Tráng bình nón và rửa phễu bằng dung dịch Fe2(SO4)3 cho đến khi không còn Cu2O trong erlen và trong phễu. Hút xuống bình lọc và tráng rửa lại bằng nước cất đun sôi, hút cả xuống bình lọc. Chú ý là chỉ dùng khoảng 30–50mL Fe2(SO4)3 để hòa tan hoàn toàn kết tủa Cu2O, tráng bình và rửa phễu.
Thêm 5mL H2SO4 20%
Lấy bình lọc ra và chuẩn độ dung dịch sắt (II) hình thành bằng dung dịch KMnO4
cho đến khi xuất hiện màu hồng nhạt vững bền trong 15 giây.
Làm song song với mẫu kiểm chứng thay dung dịch đường bằng nước cất.
Ghi nhận số mL KMnO4 đã dùng và đem tra ở bảng để có lượng đường glucose, lactose, maltose hoặc đường nghịch chuyển tùy theo yêu cầu.
11.4.3. Tính kết quả
Hàm lượng đường toàn phần biểu thị bằng đường glucose hoặc đường nghịch chuyển (g) trong 100g thực phẩm.
Tính bằng công thức:
Gbd Vxd
X Vdm 100
. 1000 .
= a
Trong đó:
X : Hàm lượng đường khử tính theo %
a: Số mg đường nghịch chuyển hoặc đường glucose (mg) tương ứng với số mL KMnO4 0.1N, được ghi ở trong bảng của mẫu thí nghiệm trừ đi mẫu kiểm chứng.
G bd: lượng mẫu cân ban đầu, g.
Vxd: lượng dung dịch thử lấy để làm thí nghiệm (mL) Vdm: thể tích sau khi định mức.
1000: chuyển từ mg sang g.
100: Hệ số chuyển tính thành % 11.5. CÂU HỎI ÔN TẬP
1. Đường khử là gì?
2. Đường khử có tác dụng như thế nào đối với công gnhệ sản xuất thực phẩm?
BẢNG XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG NGHỊCH CHUYỂN Đường
nghịch chuyển (mg)
MnO4 0.1N (mL)
Đường nghịch chuyển (mg)
MnO4 0.1N (mL)
Đường nghịch chuyển (mg)
MnO4 0.1N (mL)
Đường nghịch chuyển (mg)
MnO4 0.1N (mL)
10 3.24 33 10.1 56 16.6 79 22.6
11 3.55 34 10.4 57 16.9 80 22.9
12 3.87 35 10.7 58 17.2 81 23.2
13 4.17 36 11.0 59 17.4 82 23.4
14 4.49 37 11.3 60 17.7 83 23.7
15 4.80 38 11.6 61 18.0 84 23.9
16 5.12 39 11.9 62 18.2 85 24.1
17 5.43 40 12.2 63 18.5 86 24.3
18 5.73 41 12.5 64 18.8 87 24.6
19 6.05 42 12.7 65 19.0 88 24.8
20 6.36 43 13.0 66 19.3 89 25.1
21 66.7 44 13.3 67 19.5 90 25.3
22 6.96 45 13.6 68 19.8 91 25.6
23 7.27 46 13.9 69 20.1 92 25.9
24 7.57 47 14.1 70 20.3 93 26.1
25 7.84 48 14,4 71 20,5 94 26,3
26 8,14 49 14,7 72 20,8 95 26,6
27 8,45 50 15,0 73 21,1 96 26,8
28 8,74 51 15,2 74 21,3 97 27,0
29 9,03 52 15,5 75 21,6 98 27,3
30 9,33 53 15,8 76 21.8 99 27.5
31 9.63 54 16.1 77 22.1 100 27.8
32 9.94 55 16.4 78 22.4
BẢNG XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG GLUCOSE Glucose
(mg)
KmnO4 0.1N (mL)
Glucose (mg)
KMnO4 0.1N (mL)
Glucose (mg)
KMnO4 0.1N (mL)
Glucose (mg)
KMnO4 0.1N (mL)
10 3.21 33 10.1 56 16.6 79 22.8
11 3.52 34 10.3 57 16.9 80 23.0
12 3.83 35 10.7 58 17.2 81 23.2
13 4.14 36 10.9 59 17.5 82 23.5
14 4.45 37 11.2 60 17.7 83 23.8
15 4.75 38 11.5 61 18.0 84 24.0
16 5.07 39 11.8 62 18.3 85 24.2
17 5.39 40 12.2 63 18.6 86 24.5
18 5.72 41 12.4 64 18.8 87 24.7
19 5.99 42 12.7 65 19.1 88 25.0
20 6.31 43 13 66 19.4 89 25.2
21 6.61 44 13.3 67 19.6 90 25.5
22 6.91 45 13.6 68 19.9 91 25.7
23 7.38 46 13.8 69 20.2 92 26.0
24 7.52 47 14.1 70 20.4 93 26.2
25 7.81 48 14.4 71 20.7 94 26.5
26 8.09 49 14.7 72 21.0 95 26.7
27 .39 50 15.0 73 21.2 96 27.0
28 8.70 51 15.2 74 21.4 97 27.3
29 8.97 52 15.5 75 21.7 98 27.5
30 9.30 53 15.9 76 22.0 99 27.7
31 9.58 54 16.1 77 22.3 100 28
32 9.88 55 16.4 78 22.5