1

Wybrane metody analizy

cech fizykochemicznych

żywności

Mgr inż. Natalia Idaszewska

2

Właściwości fizykochemiczne

produktów żywnościowych

Właściwości fizykochemiczne surowców,

półproduktów i gotowych są to
różnorodne ich cechy, dające się
określić za pomocą metod fizycznych i
chemicznych

Wł. Fizyczne – geometryczne, gęstość,

aero- i hydrodynamiczne, reologiczne

Wł. Chemiczne – kwasowość, palność,

zdolność reagowania substancji ze sobą

3

Metody analizy żywności

• Metody fizyczne – wykorzystujące

właściwości fizyczne np. określenie

gęstości przy pomocy m. fizycznych

• Metody mikrobiologiczne – ilościowe i

jakościowe określenie mikroorganizmów w

surowcach i półproduktach

• Analiza sensoryczna – ocena jakości,

właściwości organoleptycznych produktów

pod względem doznań konsumenta; ocena

za pomocą zmysłów

4

Badanie wybranych

właściwości fizykochemicznych

• pomiary gęstości
• pomiary refraktometryczne
• pomiary polarymetryczne
• pomiary spektrofotometryczne
• oznaczanie kwasowości czynnej

(pH)

• podstawy metod

chromatograficznych

5

Pomiary gęstości

• Gęstość ciała

• Gęstość zależna

od: temperatury,
ciśnienia

• Metody oznaczeń:

 densymetryczna
 piknometryczna
 hydrostatyczna

3

/cm

g

V

m

d 

6

Pomiar gęstości -

densymetryczny

• Wykonywany jest przy użyciu

przyrządów szklanych
zwanych aerometrami
(densymetrami)

• a. podające bezpośrednio

gęstość (Gay-Lussac, Gockela)

• a. wyskalowane w stopniach

umownych (alkoholomierze,
cukromierze,
laktodensymetry)

7

Pomiar gęstości -

piknometryczny

• Piknometr
• Porównanie masy określonej

objętości roztworu badanego
do tej samej objętości wody
o tej samej temperaturze

8

Pomiar gęstości-

hydrostatyczny

• Waga hydrostatyczna
• Zanurzenie nurnika w

określonej objętości
badanego roztworu i
odczyt masy koników
na belce
równoważących
ciężar wypartej
cieczy

9

Pomiary refraktometryczne

• Stosunek sinusa kąta padania do sinusa

kąta załamania jest wielkością stałą dla
danych ośrodków i nosi nazwę
współczynnika załamania
(współczynnika refrakcji - n)





sin

sin



n

10

Pomiary refraktometryczne

• Powstanie stref ciemnej i oświetlonej
• Kąt graniczny – największy kąt załamania w gęstszym

ośrodku wyznaczony położeniem granicy stref oświetlonej i
ciemnej

• Refraktometr –zasada działania
• Refraktometria – umożliwia identyfikację związków;

stosowana do oznaczania zawartości: tłuszczów, cukrów,
alkoholu itp..

11

Pomiary polarymetryczne

• Związki optycznie czynne – mające

zdolność skręcania płaszczyzny
polaryzacji światła

• Kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji –

jego wielkość zależy od rodzaju związku
chemicznego, jego stężenia, grubości
warstwy, długości fali stosowanego
światła i temperatury

C

l

D







20

^

_





α - kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji

α_D^20 – skręcalność właściwa

l- grubość warstwy

C- stężenie substancji

12

Oznaczanie kwasowości

kwasowość

OGÓLNA,
POTENCJALNA,
MIARECZKOWA

CZYNNA,
AKTUALNA,
RZECZYWISTA

Określa zawartość w danym
produkcie substancji
chemicznych o charakterze
kwaśnym: kwasów
nieorganicznych, organicznych
lub ich soli wykazujących
hydrolizę kwasową

Wyraża stężenie jonów
wodorowych [H

+

] powstałych w

wyniku dysocjacji kwasów
zawartych w badanym roztworze
(pH)

ALKACYMETRIA

POTENCJOMETRIA,
KOLORYMETRIA

13

Oznaczanie kwasowości

• Kwasowość ogólną oznacza się

poprzez miareczkowanie mianowanymi

roztworami zasad w obecności

odpowiednich wskaźników

• Kwasowość czynną wyrażoną w

wartościach liczbowych wykładnika

wodorowego (pH – ujemny logarytm

dziesiętny ze stężenia jonów

wodorowych); metody wskaźnikowe,

elektrometryczne

• SEM- różnica potencjałów ogniwa

złożonego z dwóch elektrod tj

porównawczej (odniesienia) i badanej

(wskaźnikowej)

Przykładowe wartości pH

Substancja

pH

1

M 

kwas solny

0

Kwas 

akumulatorowy

< 1,0

Kwas żołądkowy

1,5 – 2

Sok 

cytrynowy

2,4

Coca-cola

2,5

Ocet

2,9

Sok 

pomarańczowy

3,5

Piwo

4,5

Kawa

5,0

Herbata

5,5

Kwaśny deszcz

< 5,6

Mleko

6,5

Chemicznie czysta woda

7

Ślina człowieka

6,5 – 7,4

Krew

7,35 – 7,45

Woda morska

8,0

Mydło

9,0 – 10,0

Woda amoniakalna

11,5

Wodorotlenek wapnia

12,5

1 M roztwór NaOH

14

14

Pomiary

spektofotometryczne

• Spektroskopia – nauka zajmująca się

teorią i interpretacją widm; polega na
pomiarze natężenia promieniowania
elektromagnetycznego przy różnych
długościach fali

• Spektofotometria – polega na

pomiarze stosunku natężeń dwóch
wiązek promieniowania w funkcji
długości fali

15

Pomiary

spektofotometryczne

• Wiązka światła – absorpcja lub

odbicie i rozproszenie

• Wykorzystanie absorpcji do oznaczeń

ilościowych (zależność stopnia
osłabienia natężenia wiązki światła
przechodzącego przez badaną próbę
od grubości warstwy i od stężenia
roztworów)

16

Pomiary

spektofotometryczne

Prawa absorpcji
I

prawo absorpcji (prawo Lamberta)- natężenie światła monochromatycznego

(I) po przejściu przez ośrodek optycznie jednorodny (o grubości b) jest
proporcjonalne do natężenia światła padającego (I

0

):

Transmitancja – przepuszczalność T [%]

A

ab

I

I

A

kb

I

I

e

I

I

kb















/

log

/

ln

0

0

0

k – współczynnik absorpcji

a= 0,4343k

A- absorbancja

0

/ I

I

T 

17

Pomiary

spektofotometryczne

II

prawo absorpcji (prawo Lamberta- Beera)- dotyczy absorpcji

promieniowania przez roztwory; jeżeli współczynnik absorpcji
rozpuszczalnika jest równy zeru, to absorbancja wiązki promieniowania
monochromatycznego przechodzącej prze jednorodny roztwór jest wprost
proporcjonalna do stężenia roztworu (c) i do grubości warstwy
absorbującej:

Wykres funkcji A=f(c) jest linią prostą i nosi nazwę krzywej wzorcowej.

A

abc

I

I

e

I

I

kbc











/

log

0

0

a- współczynnik abrospcji, c- stężenie roztworu [g/cm3]

18

Pomiary

spektofotometryczne

III prawo absorpcji – dotyczy roztworu

wieloskładnikowego; absorbancja roztworu
wieloskładnikowego równa się sumie
absorbancji poszczególnych składników:

n

A

A

A

A









......

2

1

19

Pomiary

spektofotometryczne

• Wykorzystanie spektofotometrii – analiza

ilościowa- wyznaczenie stężenia badanej

substancji metodą graficzną- z

wykorzystaniem krzywej wzorcowej

sporządzanej z roztworów badanej

substancji o znanym stężeniu (wzorców)

jak również metodą algebraiczną z

zależności A=abc dla pomiaru absorbancji

przy analitycznej długości fali badanego

związku

20

Pomiary chromatograficzne

• Chromatografia- podział substancji na

fazę ruchomą i nieruchomą; rozdział
składników między te dwie fazy
bazuje na różnych zjawiskach

• Chromatografia adsorpcyjna – różnica

współczynników adsorpcji; faza stała:
ciało stałe (adsorbent) a mobilna:
ciecz lub gaz; technika
cienkowarstwowa TCL

21

Pomiary chromatograficzne

• Chromatografia podziałowa – różnica

współczynników podziału składników

mieszaniny między dwie nie

mieszające się fazy; technika bibułowa-

bibuła jest nośnikiem fazy stałej a fazą

mobilną – odpowiednie rozpuszczalniki

organiczne które przesuwają się wzdłuż

bibuły dzięki siłom kapilarnym; różnice

w szybkości przesuwania się w

zależności od rozpuszczalności

22

Pomiary chromatograficzne

• Chromatografia sitowa – rozdział

składników w zależności od ich masy
cząsteczkowej; faza stała – żel-sito, faza
ruchoma- rozpuszczalnik

• Elektroforeza – metoda rozdzielania oparta

na zjawisku poruszania się cząsteczek
obdarzonych ładunkiem elektrostatycznym
pod wpływem przyłożonej różnicy
potencjałów; cz. o dodatnim ładunku 

katoda, o ujemnym  anoda