Функциональная характеристика пектиновых веществ в полиуронидных объектах тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.06 ВАК РФ

ИНСТИТУТ ОРГАНИЧЕСКОЙ ШИИ АКАДЕЖЯ НАУК РЕСПУЕШКИ КЫРГЫЗСТАН

Федичшша Людмила Григорьевна

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ХАРАКТЕРЛСТЖА ПЕКТИНОВЫХ ВЕЩЕСТВ 3 ПСЛИЖЯЩНЫХ ОБЪЕКТАХ -

02.00.05-химия высокомолекулярных соединений

Автореферат

.диссертации на с спасание ученой степени кандидата -хшическюс наук

На правах рукописи

Бишкек - 1992

РаЗота выполнена в. лабораторий химии и. технологии растительных веществ Института органической химии Академии наук Республики Киргиз стан

Научный руководитель:' доктор технических наук, профессор

Шелухика НЛ.

Официальные оппоненты: доктор гшзгаесазк иаук йзаманбаев К

кандидат химических наук, доцанг . . Мусудьманова М.М.

Ведущее предприятие: Кафедра органической химии факультет

химий и технологии Кыргызского государственного университета

лвд-а сс ..■¿саой «^¿¿¿их^Сл- 1992 года е часов

на ги-аодаша --ескалЕзкроЕанного совета К 009,02.01 е йисгигу-•ге органзяесаой хжкк Акадеши наук Респуйлига Кыргызстан, г; Бишкек, 720071» проспект Чуй, .267.

С диссертацией можно ознакомься в центральной научной библиотеке Академик наук Респуйлй£Ш Кыргызстан.

Автореферат разослан 1592 года

г ченык секретарь /

КзяахкзгоЕа Р.И.

ВВЕДЕНИЕ

Актуалькость яс следований. Пектиновые вещества, широко рао-зсстраневшв в природе, входят в состав всех наземных растений. т. играют ваетув роль в процессах переработки растительного фьл, в яизнедеятельнссти организмов животных я человека, пред-•агляя ссбс! элемент питаная. Широко известно лечебное действие ¡ктлна при яелудочнс-кишечных заболеваниях, ишемическсй болезни Фдца, диабете, различного рода кровотечениях. Пектиновые веще--ва - признанные антидоты, связывающие и зыводядае аз организма желне металлы и радионуклиды.

Изучению пектиновых веществ посвящены многочисленные работы ечественннх и зарубежных авторов. Однако они касаются в теоре-ческоп плане структуры пеггиноЕых веществ различного npozoxos-ния, в практическое отношении - способов получения и желирув-

2 способности эткх соединений. Ыежду тем основные свойства пек-новых веществ, обусловленные кислы:,] характером эткх соединений, учены недостаточно. Пектиновые вещества являются производными ктовоЗ (пояигалактуроновой) кислоты, часть карбоксильных групп торой метилировано.

Пзучение кислотных свойств пектиновых веществ создает воз-таость для разработки оперативных методов их количественного ределеяья, так как из существующих гравиметрических, колори- . трических и объемных, последние нагкевев трудоемки и длительны.

Еа совещаниях, посвященных разработке ушфанровашшх мето-

3 анализа пектиновых продуктов, отмечалось, что существующие тоды анализа не удовлетворяют требованиям- науки и практики. Ин-кгуту органической хпшга было лредлогево разработать более со-пшенкый метод га основе проводимых теоретических исследований.

Таким образом исследования, связанные с изучением кислотных ойств пектиновых веществ к разработкой методов их. определения растительном сырье, технологических растворах, готовой пежтян-дерзащей продукции, являются приоритетными и актуальный!.

Данная диссертационная работа является частьэ исследований, озодимых-в лаборатории хшлиги технология растительных веществ зтитута органической химии Академии наук Республики Хкргызстап теме: "Выделение и химическое исследование полисахаридов рао-гельксго'и микробиологического происхождения. Разработка кето-в качественного и.количественного анализа гещщелдзлез, дектн- -вых вещёств, внеклеточных и других полисахаридов" * гос.регп-

страции 01.36.111035.

Цель и задачи работа. Цель работы закликалась в создания методов функциональной характеристики. пектиновых вецзств в псн?г-уропвдннх объектах (в частности, метилированных по карбоксйльиьп! группам паткгалактурошвдам, в дальйайгок взимания "частично мз-тклпровашткх полигвлаетуровдэх''). В соответствии с нсльп акта поставлены следующие задачи:

- изучить химическими .и физикотхишчееккмп методами процесс; ■ деэтерЕфпкакки частично ттЕлгроваянах папггалактуро^-яЬв на пек-

тиковкх веществах различного происхождения;

- последовать процесса нейтрализации свобод газ: нарбоксилыж групп пектиновых веществ для нахождения точки эквивалентности полЕгадактуронкдов кз различиях источников, рассчитать константы яонизадсв;

- последовать возможность создания методов экспресс-подготовки ие-ц-гуешх пй:пгалактуронздоэ к анализу на -содержание сво-боднкх т квгалирдввнгак варбокжяьшк' 'групп, апзтплпрованЕзс • ксоркаых ГЕДрсг.оЕлхкнх групп-, а такзэ уроагдкой составлявшей;

- разработать язжчбеюве-в физшео-агййчеюшв методы кодлчне тезнеого определения пектиновых веществ.

Научная новизна. Изучены процессы киалотно-оенозпого титрования и щелочной деатерификации пектквовЕк:'хиолог различного про

псх02дон2я. , " - _ ■

Определены константы ионизации и уточнены значения точек эк •вкватюктности наиболее используемых в практике пектяяовкх вощаст

Разработан экспресс-;,:етод подготовки поллуронидов к анализу на-определение содержанкя урошзда и функциональных групп.

Предложен универсальный метод количественного определения полигалактуронидов а растительно?,! сырье, технологичоских растворах, готовой продукции.

' ' Практическая тайность работы.' Изучение кислотных свойств ггзктановнх'веществ позволило ангору разработать оператнзяке мете дк ех характеристики-по фунгаиональшм .труппам» Б практике определения пектиновых веществ впервне разработан метод анализа поли урояэдов непосредственно в растительном сырье, ьануя экстрагирование. Рекомендован ускорений-тятроглэтркчеспвй метод определен!" П6КТ2Н0ВИХ веществ в качестве' ущйЬгснроганногс.

Вютад автора в -работу'. Диссертантом накачена и обоснована цель а задача работы, изучена научная, к патентная литература, касавшаяся физшкмпйяатесяшс' свойств пэкгановас веществ к методов

х определения. Подобраны кетодккя, поставлены гхсперашшталь- -не псоледовакпя, обработаны полученные данные. Результаты вс-лецовачгй обобщены б веде авторских свидетельств, нлучннх дон-адов з соавторстве при кепосродственом участям диссертанта.

Апробация работы. Основные результаты работа доложены и об-уддоны на совещания рабочей группы по разработке методов асалг-а пектиновых веществ пищевых продуктов, Каляев, 18-21 октября 963 г.; Л коордлнадаояном совещании по кегсдам определения уг-езодов (г. Кишинев, 26-20 марта 1330г.); УП Всесоюзном совета-из по уняфакац&и методов анализа пектиновых веществ (г. Москва, 4-25 мая 1ЭЭ0 г.).

Публикации. По материала;,) диссерташи опубликована тезисы окладоз, получено три авторски* свидетельства.

Структура ж .объем работа. Диссертация состоит яз введения, бзора литературы, ЗЕСлериментальноЗ главк, зхлючавдей 4 разде-а, методической части, выводов и списка йотируемой литературы, абста,изложена на /JS страницах машинописного Текста, содер-нт ¿U? рисунков л таблиц. Список литературы включает сылок на работа отечественных и зарубежных авторов.

• СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе приводится обзор литературных данных по груктуре, свойствам и методам определения пектиновых веществ, структурном отношений пектин представляет с обо", в основном, тиралепдднгй сополимер ¿¿Т-галактуроновой кислоты п ее глеткло-эго эфира.. Скелет этого полисахарида состоит из фрагментов [— 4)-сея заикой -.0-галактуроновой кислоты в дкраяознс2 фор-з, который может прерываться (I— 2)-совдияеняши остатками рам-зпиранозн; Из щгтируег/ой литературы известно,"что .нейтральные зхара боковых цепей- соединены с ракнознкет -включениями. Однако 5■исключена возможность прикрепления пэпе2 нейтральных полпса-эридов к звеньям гаяактуроловой кислоты.

Анализ имеющейся литературы по методам определения конпек-зацпи пектиновых веществ показал,, что яе существует простого, ¿строго и надежного метода их катадествеякбго определения. Для эздакчя такого метода, удовлетворяющего требованиям яаукк я-«явки, .необходимы •долагаптельнке. исследования свойств пектино-zc веществ :и особенно, процессов .их кислотно-основного згадоь

действия.

Во второй главе приведены результата экспериментальных исследований по характеристике кислотных свойств растительных полисахаридов различного происхождения и данные по разработке на этой основе методов их функциональной характеристики и количест венного определещш.

Из имеющейся научной литературы видно, что кислотные свойс ва пектиновых веществ из разных природных источников изучены не достаточно. Известно лишь, что пектиновые вещества (ПЕ) яаяяютс слабы® органическими кислотами, которые содержат в своей талею де свободные карбоксильные группы, поэтому их водные растворы имеют'кислую' реакция» й могут бить оттитрована основаниям.

При исследовашш рядом авторов кислотных свойств пектинов^ веществ были определены константы- ионизации К и рКа для искусст венно полученных в разнообразных целях тактовых кислот» Эти не величины дая присутствующих в.природе и используемых в технике пектиновых кислот определены не.были.

Исходя из кривых потендаокетрического- титрования,, нами пай дэкы кг-.аа>ангы ио.'г.запии свекловичного, цитрусового и яблочного пектиновых веществ (пектиновых кислот), а также значения рН, пр! которых происходит полная нейтрализация свободных карбоксилып групп пектина раствором щелочи.

Для вычисления величины рН в точке эквивалентности в случае титрования слабых кислот, к которым принадлежат также пектиновые кислоты, 'сильным! основаниями (щелочами) используется уравнение

вн-т+'Д-^н.^

В момент оттитрования ровно половины количества всей слабой кис лоты рН раствора равен рК^^

рН = ИВЕ 1К - рН (при )

Значение "а" представляет собей количество 0,1 к гидроксида натрия в ш, вдутцэе на нейтрализаща свободных карбоксильных групп е-|молекулах пектина (рис. I).

Полученные автором величины рКа, К и рН в точке эквивалент-» посте основных пектиновых веществ промышленного производства представлены Б таблице I.

Вид пектина :. Степень : очистки - ; Рка К '1С-5 : pH точки : яейтрали-: зации

^веклозичныЗ очищенный ваотащешшЗ 4,32 4,45 4,79 3,55 7,58 7,73

Цитрусовый очисешнй неочищенлкй 4,02 4,20 8,71 .6,31 7,53 7,60

16ЛОЧЯКЙ очкденннЗ неочащенянЗ' 4,13 4,03 7,41 8,32 7,57 7,54

Рис. I. Кривые потенпдошт-рического титрования свекловичного пектина:

1 - неочищенный,

2 - очтцепкий

2 $ в 10 12 8,1 нЫаОН,&л

. Таблица I

Данные о кислотных свойства?: пектиновых веществ

Основываясь на кислотных овойствах пектиковнх веществ, .Каракслев предложи способ подготовки к анализу, который состоит в обработке испытуемого образца пектина сначада солянокпо-тнм спиртом до отрицательной реакции' на ионы нагьцзя и .шишная, затем разбавлевянм спиртом для отмывки от жояов хлора.

Однако традзциоюпЗ способ подготовки яектинсодераасего ирья к анализу и определения свободных карбоксильных групп слет-сом трудоемок я длителен, а также требует больших затрат этелово-о спирта. Этот метод возможно кодкфпглроэать, исходя из того, ■iTO пектиновую кислоту можно титровать на сГонз соляной, псповьзу— i;o£ дая удаления зол:-!. Нами разработан защищенный авторским сви-¿етольством "Способ определения • свободных' карбоксильных групп а гектпнсодеряащем сьрьв" о предварительной подготовкой его к ана-

•лизу. Он основан на том, что пектиновая кислота нерастворима в 70^-ном спирте. Определив содержание-соляной кислоты в аликвоте фильтрата объемным способом (визуальным шш' потеншоыетрическкм) рассчитывают ое содержание в известном объеме нефильтрованного остатка, содержащего смесь пектиновой и соляной кислот. Вычитая из последних данных концентрацию соляной кислоты, определяют свободные карбоксильные группа в пектозсй кислоте.

Таким образом, подготовка сырья к анализу по разработанному нами.способу позволяет исключить операция отмывки исследуемого пектина от ионов.хлора, что. значительно ускоряет подготовительны: этап.

Количественное определение" свободных карбоксильных трупп но дакшг.; яотеЕциометрического титрования (рис. 2) выполняли следу-юцим образом. Из точки эквивалентности,, соответствующей значешк;

г ч о в

Рис. 2. График потекли .ометрического титрования свекловичного пектина, подготовленного по"предложенное/ метод

1 - фоновая 'жидкость,

2 - пектин + фоновая

жидкость

10 12 й 0,1нИоОН,мл

7,66 (табл. I) для. свекловичного пектина, расположенной на оси срдеяат, проводюш прямую, параллельную оси'абсяисс до пересечения с кривыми пртенвдометрического титрования аликвоты фоновой защкости-и остатка (пектовая кислота + фоновая гадкость). Из точек пересечения опускали перпедцикуляр к осе-абсцесс и отмечали объемы 0,1 н раствора КаОН,' идузие: на нейтрализацию фильтрата (ат) I» испытуемого (ап) раствора. После соответствующего пзрвсчв та на одинаковые объемы как рабочего., так и холостого растворов (в и а), находили их разность, соответствующую количеству щелочи, ядущеЗ на титрование пектина в образце.-Содержание свободных кат

о

Зсксельяых груш в кем расзчптызазт по формуле

Кс, % = {3 -ра)-0И5 , _

где р - навеска пектина, г.

Сравнивая найденные значения свободных карбоксильных групп з образцах промышленных пектинов, подвергнутых предварительной зчясткя по предложенное способу, с теки не значениям, получен-яили для пектинов, обработанных по общепринятому методу, п проанализированных по классической методике, находим, что они лвяат з близких пределах (табл. 2).

Таблица 2

Результаты определений свободных карбоксильных групп пектиноЕ традиционным и гдадпЗикашонныы способами - -

Зпд пектина

Содержание карбоксильных групп (среднее из пяти определений), %

традиционным : вновь разработанным

методом ': хлетодоа

14,06 12,35

4,96 4,47

5,76 5,62

1 4,34 3,60

Свекловичный 1итрусоЕый [блочный

!реднее квадратичное )тклояение ($), %

Как известно, пелигалактурониды растительных тканей содержат в своей молекуле карбоксильные группы, часть которых этерз-^щирована метиловым спиртом, а некоторое количество спзртошх чзупп ацетилировано -

СООН

CODtHî

' -о!

I

он

ОН

CCQH

н .Х-о-ссося.

CSSCHj

оя

CSCH 0Н

г

SH

Как те, так и другие представляют собсЗ слсянне эфяры, кото-:ые довольно легко расцепляются под де2ствием целочей. (подвергайся да зтерпфнкацип). '

¿осг-зр^хшгровгнк;-© карбококлы-.:-:э гчугсш л уксусная кяслс-та ,оорззозаг;п&яся из ацетильных групп, кет/т ¿ыть затаи о^титро заза, а результата титрования использованы для дифсГереишрован-яогс определения урсяядноЗ и ацетильной ссстактавпях. На основа-Eîir. данных кпслотко-оскозного взаимодействия моано такта раесчи тать количество атерзфпшрозавнкх карбоксильных групп плп с тетю : зтврйхяиахтка пектина.

Традпшокннй способ определения уронвдяой составляющей (мэ совой доли полЕгалакгуроковой кислоты) заключается в титровании сео6одекг, а затем даэтврифзшрованнш: (щелочью) карбоксильных груш к расчете содержания уроновой кислоты в образиз по сумме всех карбохсг-пьвкг ipyan. Если же в пектине прасутсгьуют агвти.. «пае груипк (взарлкзр, свекловичный пектго), то трада^гоннкй мет» даст завхЕгеянкз результаты.

Обычно псслезователг гарягся с похучвяааш кегочшш данкг ist, поскольку определение ацетильные групп друглм пзвеотяш спо ссбо-u-, тргбует валяв» специальной ашарасурн и очэнь длительны один рабочей день). Но когда это крайне необходимо, ацетильные rpy-rrи все ж -аределявтся. Известны.! способ состоят в отгс. se -/! -свой кг". vtu после обработки образца 0,6$чвым раствором КаС"„, д^этве -v: уксусной кислоты определяют путем титрования дцехидлятз 0,1 н раствором гидроксидя натрия. Содержанке апетилг якх групп рассчитывают по фортеле

Кац' ^ = -0,43,

где с - разность кеаду количеством 0,1 н раствором ЫаОН, нзрас ходозанного на титрование навески и холостого опыта. Одному ь'л 0,1 н раствора НаОН соответствует 0,0043 г ацетгльнкх групп. Осаовкзаясь на кислотных свойствах вектиновкх веществ, мо:к но значительно упростить и ускорить метод характерно так-! пэктии Б результате проведенных вами исследований вшскилас? воз-?.;оккоеть создания нового метода определения ацетильной состааи идей пектиновых веществ по результатам титрования свободных и зтеряфгцгрованвше карбоксильных rpyim, а также уроявдной состав ляшей, суть которого заключается в следующем:

- ястштуеглай образец подготавливает к анализу по разребо«« яоыу езш катоду;

-- по огоьу жз .".этоды определяв ссдергантсг свсб--_ны:: гзг-б оке ran. пых групп;

- концентрация адзтяльяо; z этерифипирсвакн;^ карбоксил. сс (-ССН,, + -ОАс)-групп определяют после оньлэшз. детвора;

- уроищнуа составляющую заходят в результата выделз'-тл тобой кислоты;

- аз:еи-1лы1ую состаэлявдув определят по разнос тя тптоог-акля (в ья щелечх) свободных + сужы этеркфацаровакнгс групп w етну-ссм уронздной составляющей.

Содержание ацетильных групп рассчитывается по гор;-/улз

Г(?> - в) - с! р

где а - кемггчвекзо 0,1 н раствора !МаОН, ядудее ка яейтрглпгатао свободных карбокеплъыкх групп, мл; з ~ количество 0,1 л раствора ЫаСП, израсходованное ка титрование этерЕ^ашроваяннх групп, ал; о ~ количество С,1 н раствора ЫаСН, поподаео на титрование

пектезой кислоты (уронидно* зсставдяюдай), мл; р - навеска пектина, г,-

Тронидкая составляющая вычисляется следующим образом

Ui, г = о,г:б-с-ш , U% , % - .

где Ы - нормальность щелочи, применяемой для титрования;

к - поправочный коэффициент к концентрации вдзлочц.

Следует стмзтить, что все известные способы определен»? пектина по карбоксильным группа вкл&чазт операшкз деатвряйякапии (омыления) метоксилпрованяых карбоксй.!ЬЕК>: групп. Длительность дзэтеряфлкацип колеблется в широких пределах: в калмЕяЗ-пектатксм нетодо - 12 ч (в течение ночи), в карбозоловсы - 0,5 ч, э татри-г,:етряческом (по Еараколезу) -2 ч. Такие резкие различия в длительности деэтэрифгкацпи, предложенные различны:,® последователям, привели нас к мысли об ее уточнэнпи и возможности счпженая.

С указанной целью бая проведен ряд опытов по варьировании времени деэтерифякацяя и его влиянию на' точку нейтрализация кислотно-основного титрования (рис. 3). Охш красноречиво свпдесе.-ьст-вуит в пользу возможного уменьшения времени омылзи^я едлсгь до

- * .5 6 7 0, J ff Na ОН, мл

Рис. 3. Кривые потенцио&етрического титрования пектина при варьироЕашш;длательноотЕ оишзнкя:—*— 10 гая, —— 20 мин, —о— 30 мин,—г.— 6D мгн,-<-— 120 мин,--24 часа

. Определение ацетильных груш и уронвдноЗ составляющей в пектиновых. веществах по предлагаемому нами объемному методу состоит, в основных чертах, в следующем. Навеску пектина {< 1,0 г) помещают в мерную колбочку 'на 50-100 мл и обрабатывают сначала солянокислым спиртом, затем разбавленным спиртом. Вслед за этим определяют титрованием щелочью..Кс и после 10-мицуткого омыления -сумму .этеркфицированных карбоксильных п ацетильных групп. После осаядения пектовой кислоты раствором HCl находят уронидвую составляющую испытуемого образна. Ацетильная составляющая, как уке говорилось, определяется по разности результатов титрования.

Навд были проведены работы по определению ацетильных групп . и урокидной составляющей пектиновых веществ разработанным методом такке с использованием потении осетра. Результаты'представлены ка рисунке 4.

Iсходя из проведенных исследование:, очевидно-, что продолжительность определения функцкональних групп пектина и уронидной составляющей по традиционному способу.превышает'эти.ке величины, .

найденные'предложенным . наляг методом, приблизительно в 14 раз.

0,1 н На ОН, м

Рис. 4. Кривые потенциокзтрического титрования при определении ацетильных групп и уроккдной составляющей свекловичного пектина. I - свободные карбоксил* ые группы; 2 - этерифшш-роваякне + ацетильные группы; 3 - фоновая жидкость

Полученные метрологические данные также свидетельствуют в пользу вновь разработанного метода (5 ~ 3,74л п 3,2155 соответственно).

Потеяцпометрическнй* метод позазал себя с хорошей стороны для анализа пентинсодераащих соединений при обязательной предварительной подготовке образца к анализу с ассальзовангем органических растворителей, з частности спирта.

Кондуктсматряческий метод кислотно-основного титрования применяют для определения индявидуачьдых соединений, анализа многокомпонентных и окрашенных скзсей, концентрированных и разбавленных растворов. Графическое установление точек пквивалестности при построении консуктоуатричэских хфивых титрования позволяет использовать обратимые химические реакции, что нввозногшо в индикаторном и потеншокетричоском методах.

Следует отметить, что з испктуемих образцах кроме пектино- • вой кислоты могут присутствовать и другие органические кислоты, яапртлар, лимонная, яблоччая, щавелзвая и другое, Прг прямом титровании раствсроз пял суспензий, содержащих пектиновые ващестЕа или измельченные пзктинсодергааиз объекты, слабодассоцгиразанзЕе органические заолотн на имеют ез. вокдукгограьаецс чзтзгах- кзлоиэа

'и титруются траста с пектином.

Нака разработан ковдузгарметргтаскЕй- ютод определения концентрации пектиновых веществ•путем обратного титрования. При обратном титровании сильар2 .кислотой сиеси пектина, лимонной з яблочной кислот после обработки их избытком щелочи сильная кислота последовательно взаимодействует с сильным, основанием, а затем соляки слабых кислот по мере увеличения их рКа.

Для коцдукто&етрзчеохого титрования более всего пригодны гислотно-ос новкке ели осадательше реакции, сопроюядшоэиеся яа-метаык изменение« электрической проводимости вследствие образования шлсдЕссоциирущих ц маясрастворшок соединений. Переход пектата натрия в пектоЕуи кислоту цри' титровании обработанного щелочью испытуемого -раствора представляет собой такой случай.

Яри обратном. ковдуктометрическсм титровании раствора свекловичного пектина соляной кислотой .(рас. 5) уменьшение электропроводности от начала обратного титрования .до первой точки эквивалентности обусловлено титрованием избытка цгяочи. Первая точ-

2,5 г

4.3. п • Ш 26 ■ 24 28 ал» асе,/,1/!

Рис. 5. Коадуктограта: титрования свекловичного пектина: I - пектин; 2- смеси пектина с лимонной к яблочной кислотами

ка эквивалентности соответствует началу титрования пектина (в виде пектата натрия) и перехода его из ЗЗа-форш в' К-фср?^'

РС0СГ + На+ + ОТ + СП)

+ ■ Ка+ + С1"

■ . После первой точки эквивалентности электропроводность практически не меняется. На этой стадии происходят полное вытеснение гоноЕ Штрия кз пектата. Кон невысокой подвижности Ыаг = 50,Г

остается в растворе в том же количестве, что и до раакшт. Пек-тат-анион переходит практически в недиссошированпую пектоБу:; кислоту, уменьшая свой вклад в электропроводность. Вместо яет: появляется а кет к хлора, имапщий подвижность, вероятно близкую к подвижности пектат-иона. ■ •

Вторая точка эквивалентности соответствует концу титрозания пектина и переходу его в ассошаты.

Расчет массовой доли полагалактуроновой кислоты производят по формуле

Сао - ат)•176 ■ ЕЕ = —. г—- ,

где 11 г - содержание пектина в пробе, г;

а-ц - первая точка эквивалентности, мл кислоты; а2 - вторая точка эквпьалеятяости, мл кислоты; N - нормальность клслотн, экв;

176 - эквивалент полигэлактуроновой (пектоасй) кислоты.

Следует, отметить, т;тго разработршнй ковдуктометрический "э-тод применим для определения пектиновых веществ, находящихся в порошкообразном я растворенном состоянии, а также непосредственно в растительных объектах.

Полученные наш данные ковдухтометрического определения по-лигалактуроковой кислоты в разнообразных шктинсодержащях образцах приведены в таблице 3.

.Таблица 3

Условия проведения и результаты аяаднзоз

Объект ' : Навеска, г шродол-:янтель-гность •Дочки зквввавен-:тноста, мл 0,2 н :. раствора НС1 Иг.

гниялаш 1 а1 ; % а /0

Сахарная свекла 20 15 25,20 . 36,10 1,92 .

Диффузионный сок 20 5-15 26,10 29,73 0,11

Яблочный ПЙКТПН 0,3 20 25,50 30,00 52,80

Свекловичный пектин 0,4 5 15,00 22,00 61,60

Свекловичный пектин + яблочная кислота (10/0 0,4 5 9,30" 16,00 5Э,00

Цшгрусовкэ- альбедо 0,7 . ' 20- 20,СО 26,20 31,14

Яблочное пюре 10 15 , 15,70 13,30 0,92

Яблочный пектин,'определенный по известному способу 0,3 10 8,00 17,10 53,3

Результаты- определений хс-роио коррелируют с общеприняты:.:?: • методами.

Как правило, процессы щелочного титрования пектиновых зе-шестз складываются из .взаимодействуя с основаниями сначала свободных, затем зтерифЕащювашгых карбоксильных групп. По их сумме мокно с больше:! клЕ.-ыеяьией точноетьк-определить, общее содержание уроновэй кислоты в исследуемом объекте.

Эта точность коже? -быть псвксена-при титровании основанием дектовоГ: кислоты, внцзленной из-испытуемого ооьекта под воздействием кислой среды. 1акая возможность ужэ исследовалась отчасти при определении урошднок составляющей пектиновых .веществ по зле-етропроЕодлостн их-растворов (пли суспензий).

лазгаэстэенаое определение-уронидной составляющей пектиновых веществ по электропроводности- находит применение б практике научных исследований, однако этот, .кетод достаточно сложен дан серийных анализов на производстве. '

.Ни один из традиционных вет'одов количественного определения ПБ не удовлетворяет аддц производства. Поэтов?? Решением ЗУ Всесоюзного -совещания по удафцкаиуи методов яе^лаза• углеводов падша продуктов по проблеме IXffiT 0,38.06, раздел 15Д (Москва, Институт питания АШ СССР, 1-4.'марта' 1963 г.) Институту органической химии Киргизской Академии наук была предложена разработка ускоренного титрии' тричесхсго метода количественного определения ПВ.

При разработке такого метода необходимо было провести иссле-. дованля, касающиеся-возмояности титршетрического определения / пектовоЗ касл.огы, не'прибегая к операции ее отмывки.после вшаде-ния из испытуемого' раствора.

Пектовая кислота - основа всех пектиновых взиесть - с готовностью выпадает и.э. омыленных анализируемых растворов при. подкис-леайя. Б. кислой среде она практически нерастворима; Однако прн откывке от примесей - и изменении рН в .сторону .нейтральной, растворимость ее увеличивается. Ь'олшс производить .-отмывку спиртово-вод-нша смесями.. ;Но этого последнее-обстоятельства,' как правило, . стараются избежать -'как'в--научных, так к производственных лабораториях. Остается один выход, а именно, титровать пактовую кислоту непосредственно'из смеси ее. с: минеральными,органическими кисло-, -таии и "солями.. Такая возможность -была проверена на' чистых (охарактеризованных) образдах пектина с, урошздкой-'составляющей, определенной .общеизвестными способами-.

Для исследования бил ясповьзсзач обрасэц пектина свекзснг---ного Краснодарского пектинового зазора. Содержание пектинп-остировашюыу аашмй-пажгатному катоду з язгл составило £8,75", 3 таблппэ 4 представлены сравнительные данные определения пектина из разных навесок дву*гя мет ода-га; кзльапй-пехтат-йп! и тпт-ршлетрлческлы, предложенным наг/и.

Таблица 4

результаты определен::?, содержания пектиновых гег.сотэ на модельном препарате

" Навеска пектина, г : Оиреде. лоно

возд,сухая : абсол. сухая : Са-пехтатшл" :ускоренным тчтри-

: г :метрическим, г

0, Ю 0,С86 0,069 0,042

0,15 0,129 0,103 0,070

0,20 0,172 0,133 0,117

0,25" 0,215 0,172 0,165

0,30 ' 0,253 0,206 0,193

!0,35 0,301 - 0,241 0,202 :

Исходя из предстзалеяшсс- данные, г.одяо сделать заключение'о том, что ¡мезду ускоренная титриштрическсл и .катацзй-пектатным методами насыщается хорошая корреляция при величине испытуемого образца 0,25-0,35 г. Однако длительность калызпЗ-пектатяого '-48 часов, а титриштрического ускоренного 1-2 часа.

Сущность разработанного автором ускоренного метода.количественного определения пектиновых веществ заключается в следующем. 'Зспктуешй объект (поросой пектЕка,. раствор, экстракт и т.п.), содержащий в пектиновой молекуле карбоксильные группа трех.видов: звебоднне, этерифицарованкые л замещенные ионагзх металлов» подвергается действию ■ раствора щелоча.' При • от» свободные карбоксильные группы нейтрализуются-, зтеркфшкровакяиэ подЕзрггзпгся дээге-эификации, нейтрализованные кэяяат (иле но кепкат в зависимости зт положения з ряду яапрдаеяай) катгоя. Пектин ■ перехода! з пшяаг. Три последующем действии избытка минеральной юидег-н шжат. пр>--збразуется в форму нерастворимой шлодисооципрованнэй пэхтово£ сколоты.

Автором установлено, что яектовая кислота существует в. слоя» юл реакционной сглесз веществ в виде пслгталшсгурогссзгД кгклогн.

-Определение ее зольности-показали, -что она не превышает (0,18 мг/кг), т.е. составляет 0,Ж мг/%. •

Анализ на этврифщированнкэ карбоксильные группы показал, их •^тактически полное отсутствие (табл. .5).

Таблица 5

Результаты анализа пектовои кислоты, образующейся по ходу определения ускоренным титриметрическим методом

Объект исследования . : Зольность, мг/кг : Содержание 0СНч-

: : групп, %

Центовая кислота

свекловичная . 0,1В

Центовая кислота

я елочная 0,16

Таким образом, несмотря на сложный состав решздионной смеси, пектовая кислота, определяющая уронидную составляющую испытуемого пектина, существует в свободной форме и может дать достоверную информацию при титровании.ее щелочью.

Предлагаемый авторш визуальный тетраметрический.метод является экспрессным, йкспресскость его основана на том, что, во-первых, в ходе анализа.исключаются длительные операции экстрагирования пектина из сырья. Во-вторых, щелочное титрование пектовои кислоты производится на фоне избытка минеральной кислоты и присутствия всевозможных солей. При этом не возникает необходимость тщательной отмывки- пектинового осадка. Метод- предусматривает внесение поправки на примеси путем,титрования фоновой жидкости. Универсальность метода (его применимость к любым ведам сырья) основала яа данных о том», что для проникновения щелочи вглубь частиц растительной ткани (сухие и свеете измельченные фрукты, овощи) ка расстояние 0,1 мм необходимо около IÜ мин. Следовательно, измельчив соответствующим образом растительную ткань, вполне можно произвести основные операции по омылению и образованию пектата . по крайней иере за'20 мин. Тем более не существует никаких проблем для образцов пектина, -растворов сокоь, , Оеошенвый образец подвергается деистикю соляной кислоты; при этом пектин переходит в нерастворимую пектовую кислоту

0,01

о,-сз

СИМ СООИа

.—Г 1—1

он он

та фильтрата содержит растворжжо кзслотк, в основно:.;, таток - нерастворимую пектозул, сусшанирсвапгр) в Раздельное их тктровацием цзлочью дает возможность ней к равнкм объемам) опрвдеяняь кадаявогво ЕйжсьоЗ'-разноси: обьемсв щелоча (с). Массовую додз цслкгалак-пектовсй) кислоты рассчк^гра::? по фор!уло

и

1000

еяшо Ш косрд/яашояногс с.овескгпл по унификации ие-злекай пекггяа (Москва, ГЬшгсгут питания АМН СССР, 990 г.) ускорений титрнке^рнчеекнй метод был апробз-йа,)тоя0-ясследй2аге.'д,скг.х япсгитутах Стаза, а затем эка его шгроясккесная осанка, которая показала, что . «яоряая схоцадость составляет а меетхабораторная ¡гяость - 4С;С. -Эгл дакжз соо-тветзтвуют требования^ км к метода!;, рако«9НЯ?е?Л£! дяя вклшаяля в ГОСТ«

заводы-'

тены кислотквз свойства чаотячло метокспллрованннх по-аздсз, Определены: зн2кз*ая рКа й рй то^ез зкЕивадент-рощтгоз разявзйого проз рэакцгда: кислотно-гяйрования.

вздеао яотенцпсштрхгчзскса йсслэдсешяеэ рзахвй дээто-зтшдрсвашшх шетгурошщоз. слрадвлзнз утаяакальная «госта азкявого дзиишхшфевашки Разработан гот- . *а метод йлсаполагюиоа харакгэргагос пгзжагяяж тгоэ-ззчагззлй однозрс-г,!еянов опрОЕвяегпз агё'ЕКЬшах тздоваа псошес обратного тазрсезиая етдачегактрсага-. (гхз щеяолвого раствора) и сггса с др^гпмг 'азработая кегсд д^орешхгального саргдзлйскя :кете-

'вой кислоты в растительных экстрактах и природных объе электропроводности.

4. Изучен функциональный состав, осадка полеталакт, (пектовоЁ) кислоты, оседаэдей в процессе подкисдения д цированных Пектинсодеркащих объектов.

5.' Разработан ускоренный тятршетрический метод ю кого определения пектиновых веществ в пектинсодержгщем технологических растворах, готовой продукции. Метод nps верку на правильность и точность в II исследовательски: зациях Союза и принят в качестве унифицированного.

Основные результаты диссертации.

Езлокены в следующих публикациях

1. Отраслевые стандарты на методы определения кош пектиновых веществ. Возможность их отмены и замены /11.1 на, Л.Г.Федичкина, С.К.Сейтпаева, А.А.Ноткина /Д'етролс обеспечение и стаидартизацЕя: Тез.докл. УП Всеакад, шк. метрол.. обеспечения и стаддартизагш.-Фруязеу. 1989.- С.

2. Шелухияа Н.П., Федичкина Л,Г. Стандартизаниягме ределения концентрации пектиновых веществ в растительнс и продуктах его переработки //Метрологическое обеспечен дартизация: Тез.докл. УШ Всеакад. шк. по пробл. иетрол. чения ч стандартизации.- Ivi., 1990,- С. 290-291.

'■ -3. A.c. I65II84. СССР,-lim & 01 В 27/06. Способ коя кого определения пектина / Н.П.Шалухина, Л.Г.Федичкиаа .«■ 4636332/05; Заявлено 12.01.89; .Опубл. 23.05.91, Бзол.

4. А. с.' 1659843 СССР, УМ & 01 5 33/00. Способ кол ного определения пектина в- пектинсодерхащих материалах лухина, Л.Г.Федичкшш (СССР).- # 4486538/13; Заявлено 2 Опубл.- 30.06.91,.Еш. 8 24.

5. A.c. I68I240 СССР, МИ & 01 .4- 33/02. Способ опр свободных карбоксильных групп в пектинсодержащем сырье лухина, Л.Г.Федичкина, Ф.И.Кашшская, А.Т.Безусов (ССОР Ä 4673133/05; Заявлено 05.04.89; Опубл. 30.09.91, Бил,