Wydział Biotechnologii i Nauk o Żywności 27.04.2015r.

Technologia Żywności i Żywienie Człowieka

Chłodnictwo

Wtorek, godz. 8³⁰ - 12⁰⁰

LABORATORIUM OGÓLNEJ TECHNOLOGII ŻYWNOŚCI

Ćwiczenie: Laktoza

Aleksandra Rakowska

Justyna Januszkiewicz

Małgorzata Kołacz

1. Cel ćwiczenia
   

Otrzymanie laktozy z serwatki oraz oznaczenie zawartości białka w wysuszonej albuminie metodą Kjeldahla.

1. Wstęp teoretyczny

Laktoza jest organicznym związkiem chemicznym z grupy węglowodanów. Zbudowana jest z D-galaktozy i D-glukozy, połączonych wiązaniem β-1,4-glikozydowym. Laktoza, czyli cukier mlekowy jest w całości wytworem gruczołu mlecznego.

Zawartość laktozy w mleku krowim normalnym (i świeżym) mieści się w granicach od około 4,5% do 5,3% (średnio 4,8%). Wyjątkowo dużą zawartość laktozy wykazuje mleko ludzkie, klaczy i oślicy – około 6-7%.

Surowcem do otrzymywania laktozy jest serwatka uzyskiwana przy produkcji sera bądź kazeiny. Jej skład chemiczny zależy przede wszystkim od metod otrzymywania. Zazwyczaj w 1dm³ serwatki znajduje się 65g suchej substancji, w której około 40g stanowi właśnie laktoza. Pozostała część to około 8g białka, 6g soli mineralnych oraz od 1g do 10g kwasu mlekowego.

Otrzymywanie laktozy odbywa się najczęściej poprzez podgrzanie serwatki do temperatury 95˚C i neutralizację z jednoczesnym wytrąceniem białka. Po odfiltrowaniu białka, roztwór zagęszcza się do 65% wag. i poddaje się krystalizacji.

Laktoza znajduje szerokie zastosowanie w przemyśle preparatów odżywczych, niektórych leków oraz w produkcji penicyliny.

1. Otrzymywanie laktozy

Z otrzymanej serwatki pobrałyśmy 100cm³ do analizy.

1. Obliczenia:
   

• Kwasowość :

Próbkę o objętości 20cm³ miareczkowałyśmy 0,1M NaOH w obecności fenoloftaleiny.

C₁*V₁=C₂*V₂

$V_{2} = \frac{C_{1}*V_{2}}{C_{2}} = \frac{0,1*9,4}{0,25}$ = 3,76cm³

3,76*5100cm³
=18,8°SH

• Objętość 2M NaOH potrzebnego do neutralizacji:

W oparciu o oznaczoną powyżej kwasowość i wyznaczoną przez prowadzącego zajęcia kwasowość końcową obliczyłyśmy objętość roztworu wodorotlenku sodu potrzebnego do neutralizacji serwatki.

a=12,8°SH
18,8 °SH – a = 6°SH
C₁*V₁=C₂*V₂
0,25*12,8=2x
x=1,6

1,6 --- 100ml
x --- 520ml
x =8,32cm³

1. Wykonanie ćwiczenia:

Połowę obliczonej objętości wodorotlenku sodowego dodałyśmy do serwatki umieszczonej w zlewce i ogrzewałyśmy cały czas mieszając, do temperatury 85˚C. Następnie stopniowo dodałyśmy pozostałą część ługu sodowego i kontynuowałyśmy ogrzewanie do uzyskania temperatury 93˚. W tej temperaturze serwatkę ogrzewałyśmy przez około 10 minut.

Następnie zawiesinę białek serwatkowych tzw. albuminę sączyłyśmy pod zmniejszonym ciśnieniem na lejku Büchnera na przegrodzie z bibuły i ligniny. Oddzieloną na lejku albuminę suszyłyśmy w temperaturze 105˚C do stałego ciężaru. Proces ten trwał około 1,5h.

Oznaczenie zawartości suchej substancji

W pozostałej jej części oznaczyłyśmy zawartość s.s. w ˚Bx. W tym celu do kolby miarowej o pojemności 100cm³ odważyłyśmy 32,1cm³ serwatki i dodałyśmy kolejno: 4cm³ roztworu octanu ołowiawego i 8cm³ roztworu Na₂HPO₄. Zawartość kolby uzupełniłyśmy do kreski wodą destylowaną. Po wymieszaniu zawiesinę sączyłyśmy na lejku przez sączek karbowany i oznaczyłyśmy skręcalność roztworu w rurce o długości 200mm.

Stężenie procentowe laktozy w serwatce = 3,58˚S

Zawartość s.s. = 7,04˚Bx

Zawartość odbiałczonej serwatki = 430ml.

Odbiałczoną i klarowną serwatkę poddałyśmy zagęszczaniu, do uzyskania 65-68˚Bx. Przeniosłyśmy ją do zważonej zlewki o pojemności 100cm³, ponownie zważyłyśmy i wprowadziłyśmy kryształy zaszczepowe. Koncentrat pozostawiłyśmy w lodówce na okres 1 tygodnia.

Masa zagęszczonej serwatki = 29,43g

Oznaczenie zawartości białka w wysuszonej albuminie metodą Kjeldahla:

Masa wysuszonej albuminy = 9,41g

2,13g rozdrobnionej albuminy przeniosłyśmy do suchej kolby Kjeldahla. Dodałyśmy 25cm³ stężonego H₂SO₄, 0,2g CuSO₄ i 5g K₂SO₄. Kolbę ustawiłyśmy ukośnie na statywie i ogrzewałyśmy, aż do uzyskania klarownej cieczy pozbawionej cząsteczek węgla. Oznaczyłyśmy zawartość s.s. krystalizatu pozostawionego na tydzień i dodałyśmy 10cm³ wody z lodówki o temperaturze +5˚C. Po wymieszaniu odsączyłyśmy kryształy na lejku Büchnera. Następnie suszyłyśmy je w suszarni owiewowej w temperaturze 85˚C do stałego ciężaru.

Masa zaszczepionej serwatki = 6,61g

Zawartość s.s. zaszczepionej serwatki = 35,1˚Bx

Oznaczenie zawartości laktozy w otrzymanej laktozie krystalicznej:

Odważyłyśmy 5g preparatu i rozpuściłyśmy go w 50cm³ wody w temperaturze 50˚C zawartej w kolbie o pojemności 100cm³. Następnie dodałyśmy 2cm³ roztworu octanu ołowiawego, 4cm³ roztworu Na₂HPO₄ oraz 5 kropli amoniaku. Zawartość kolby uzupełniłyśmy do kreski wodą destylowaną. Kolbę odstawiłyśmy na 30 minut w celu ustalenia się równowagi mutamerów. Po tym czasie roztwór schłodziłyśmy do temperatury 20˚C i przesączyłyśmy do uzyskania klarownej substancji. W przesączu wyznaczyłyśmy skręcalność w rurce o długości 200mm.

W naszym przypadku skręcalność wynosi = 14,38˚S.

Oznaczenie zawartości białka w wysuszonej albuminie metodą Kjeldahla:

Kolbę pozostawioną na tydzień ogrzewałyśmy ponownie do uzyskania klarownej cieczy o zabarwieniu limonkowym. Następnie schłodziłyśmy ją i rozcieńczyłyśmy około 100cm³ wody destylowanej. Zawartość przeniosłyśmy do kolby miarowej o pojemności 250cm³, uzupełniłyśmy wodą destylowaną do kreski i wymieszałyśmy.

50cm³ roztworu pobrałyśmy pipetą i przeniosłyśmy do aparatu Parnasa, a następnie 30cm³ 30% NaOH. Wylot chłodnicy zanurzyłyśmy w kolbie stożkowej o pojemności 300cm³, zawierającej 50cm³ 0,1M HCl i kilka kropel odczynnika Toshiro. Rozpoczęłyśmy destylację aż do uzyskania odczynu obojętnego. Następnie zawartość kolby stożkowej o pojemności 300cm³ miareczkowałyśmy 0,1M NaOH. Miareczkowanie wykonałyśmy również dla próby ślepej.

Zawartość białka:

a – objętość w cm³ 0,1M NaOH do miareczkowania 50cm³ około 0,1M HCl (próba odniesienia)

b – objętość w cm³ 0,1M NaOH do miareczkowania 50cm³ nadmiaru kwasu w badanej próbie

n – stosunek objętości kolby miarowej do objętości roztworu poddanego destylacji; n = 250/50 = 5

c – naważka w gramach

Zawartość laktozy wyniosła 14,38°S

Zawartość laktozy z roztworu o stężeniu 5g na 100cm³ obliczamy ze wzoru:

$$c = \frac{\propto *100}{\propto_{0}*I}$$

Gdzie:

α = 0,346°S
α₀ = 55
I = 2

c=4,52

Procentowa zawartość laktozy w laktozie surowej (czystość) wynosi:

$$Cz = \ \frac{c}{5}*100\%$$

Cz = 90,4%

1. WNIOSKI

• Czystość uzyskanej laktozy wyniosła 90,4%.

• Obliczone na podstawie doświadczeń wydajności obrazują, że uzysk laktozy z serwatki jest znacznie większy niż albumin.