Ćw. 10

Kwasy organiczne odgrywają decydującą rolę w utrzymaniu jakości i wartości odżywczej różnych produktów spożywczych. Można podzielić następująco:

- kwasy naturalnie występujące w surowcach(kwas cytrynowy)

- kwasy powstające w procesach fermentacyjnych(kwas mlekowy)

- kwasy dodawane celowo do żywności jako substancje zakwaszające, stabilizujące czy konserwujące(kwas sorbowy)

- kwasy powstające w wyniku aktywności enzymów rodzimych lub drobnoustrojów prowadzących do rozkładu tłuszczów

Kwasy organiczne kształtują cechy sensoryczne żywności, takie jak smak i aromat, np. kwas cytrynowy smak cierpko-słodki, kwas bursztynowy – słono-gorzki. W badaniach wykonuje się oznaczenia kwasowości aktywnej(czynnej) i potencjalnej(biernej), dodatkowo wyznacza się kwasowość lotną, która świadczy o prawidłowości prowadzonego procesu technologicznego oraz przechowywania produktów spożywczych.

Kwasowość aktywna(czynna) – definiowana jest jako rzeczywiste stężenie jaonów hydroniowych H₃O^* i wyrażana jako ujemny logarytm dziesiętny z ich stężenia: pH=log[H₃O]. Kw. zależy przede wszystkim od mocy kwasu obecnego w roztworze i odgrywa ważną rolę w charakterystyce produktów spożywczych, ponieważ wskazuje na stopień zakwaszenia, ponadto wyznaczenie jej wartości pozwala ocenić możliwość rozwoju niektórych drobnoustrojów podczas przechowywania żywności. Kw. można oznaczać potencjometrycznie lub kolorymetrycznie.

Metody potencjometryczne – pozwalają na wyznaczenie pH badanego roztworu poprzez pomiar siły elektromotorycznej ogniwa, którego jednym półogniwem jest elektroda wskaźnikowa, a drugim elektroda porównawcza, której potencjał ma wartość stałą.

$$\mathbf{E =}\mathbf{E}_{\mathbf{\text{sz}}}^{\mathbf{o}}\mathbf{+}\frac{\mathbf{\text{RT}}}{\mathbf{F}}\mathbf{\ln}\mathbf{a}_{\mathbf{H +}}$$

Gdzie:

E – potencjał elektrody szklanej[V]

E_sz – potencjał normalny szkła[V]

R – stała gazowa(R=8,315 J*(k*mol)^-1)

F – stała Faradaya (F=96 489,7 C)

T – temperatura[K]

a_H+ - aktywność jonów wodorowych

po podstawieniu stałych i zamianie logarytmu naturalnego na dziesiętny otrzymuje się:

E=E_sz^o−0, 59 pH

Metody kalorymetryczne(wskaźnikowe) – polegają na określeniu pH przy użyciu wskaźników kwasowo-zasadowych, tj. papierków lakmusowych, lub wskaźników jedno-, dwu- lub wielobarwnych, które zmieniają barwę przy różnych stężeniach pH. Metody te są mało dokładne.

Kwasowość ogólna(potencjalna, bierna) – wyraża całkowite stężenie w roztworze kwasowych atomów wodoru, występujących zarówno w postaci zdysocjonowanej, jak i niezdysocjonowanej, które w reakcji z zasadami ulegają zobojętnieniu. Kw. wyznacza się na podstawie miareczkowania alkacymetrycznego wobec wskaźnika – najczęściej fenoloftaleiny, stosuje się również miareczkowanie z użyciem papierków wskaźnikowych bądź detekcję potencjometryczną.

Miareczkowanie z użyciem wskaźników – sprowadza się do miareczkowania zasadą i sprawdzania zmian w pH w trakcie analizy przy użyciu papierków wskaźnikowych. Metoda jest mało dokładana, co związane jest z niedokładnym pomiarem pH i stratami roztworu badanego podczas sprawdzania tego wskaźnika.

Miareczkowanie potencjometryczne – stosuje się detekcję pot.. Analizę przeprowadza się przez dodwanie małymi porcjami zasady do badanej próbki umieszczonej na mieszadle magnetycznym przy jednoczesnym pomiarze zmian pH. Stosuje się dwie metody, w metodzie pierwszej miareczkowanie prowadzi się do pH około 8,1 i na drodze interpolacji wyznacza się ilość zasady, którą trzeba dodać aby osiągnąć pH 8,1. Druga metoda polega na miareczkowaniu badanej próbki do pH 10, przy jednoczesnym notowaniu wartości pH i objętości zasady, nas™epnie wykreśla się krzywą miareczkowania, dalej metodą graficzną wyznacz się punkt końcowy miareczkowani i odczytuje odpowiadającą mu objętość zużytej zasady wyrażoną w cm³.

Punkt równowagi molowej pozwala na obliczenie kwasowości potencjalnej w odpowienich jednostkach:

- jednostki molowości(liczba moli kwasu w 1000cm³ roztworu)

- procenty masowe(gramy kwasu w 100g roztworu)

- procenty mieszane(gramy kwasu w 100cm³ roztworu)

W przypadku niektórych produktów do wyrażania kwasowości potencjalnej stosuje się również jedn. umowne:

- stopnie Delbrucka

- stopnie Soxhleta-Henkla

- stopnie kwasowości

- stopnie normalne

Kwasowość lotna – wynika z obecności w produktach spożywczych niskocząsteczkowych kwasów lotnych, takich jak kwasy: octowy, mrówkowy, masłowy i propionowy. Poziom wartości tych kwasów jest wskaźnikiem prawidłowości prowadzonego procesu technologicznego oraz składowania produktów i surowców. Najczęściej pomiar kwasowości lotnej przeprowadza się w dwóch etapach, w pierwszym z nich oddestylowuje się kwasy lotne w specjalnych aparatach wyposażonych w generatory pary wodnej, która obniża prężność par kwasów o temp. wrzenia wyższej od 100st.C, w następnym etapie przeprowadza się miareczkowanie alkacymetryczne.

Oznaczenie kwasów organicznych – metody analizy zawartości poszczególnych kwasów organicznych najczęściej wykonywane są w celu wykrycia ewentualnych zafałszowań żywności, głównie soków owocowych i warzywnych. Najczęściej stosuje się metody enzymatyczne lub chromatografia jonowymienna z detekcją UV.

Oznaczenie kwasowości potencjalnej(miareczkowej) mleka – polega na miareczkowaniu alkacymetrycznym próbki mleka mianowanym roztworem zasady sodowej. Jako wskaźnik stosuje się roztwór fenoloftaleiny.

Oznaczanie kwasowości miareczkowej mąki – polega na miareczkowaniu substancji kwaśnych zawartych w określonej ilości przygotowanej zawiesiny mąki wobec wskaźnika – fenoloftaleiny.

Oznaczanie kwasowości miareczkowej soku owocowego metodą potencjometryczną – polega na miareczkowaniu roztworu kwasu roztworem zasady przy jednoczesnym pomiarze zmian siły elektromotorycznej ogniwa do momentu osiągnięcia pH 10./ Punkt równoważności molowej wyznacza się graficznie na podstawie wykresu zależności amian pH od objętości dodanej zasady.

Oznaczanie kwasowości lotnej kapusty kiszonej – polega na oddestylowaniu kwasów lotnych z badanej próbki. Otrzymany destylat miareczkuje się na gorąco mianowanym roztworem wodorotlenku sodu wobec fenoloftaleiny jako wskaźnika.

Oznaczanie kwasowości czynnej – pH – kwasowość czynną, wyrażoną w wartościach liczbowych wykładnika wodorowego, oznacza się metodą elektrometryczną, polegającą na pomiarze różnicy potencjałów między elektrodami, z których jedna zanurzona jest w badanym roztworze, a druga w roztworze wzorcowym.