ANALIZAŻYWNOŚCI

- Wykład 2 28.02.2008 -

Zasady i metody pobierania i przygotowania próbek do analizy

próbka pierwotna próbka pierwotna próbka pierwotna próbka pierwotna

próbka jednostkowa próbka jednostkowa

próbka ogólna

średnia próbka laboratoryjna

Próbka pierwotna - część partii produktu, która jest pobrana z jednego opakowania jednostkowego jednorazowo lub z jednego miejsca produktu luzem

Próbka jednostkowa - część partii produktu która powstaje z połączenia wszystkich prób pierwotnych pobranych z jednego opakowania jednostkowego.

Próbka ogólna - powstaje przez połączenie prób jednostkowych

Średnia próbka laboratoryjna - część próbki ogólnej, przeznaczonej do badań

Połączone próbki pierwotne dokładne wymieszane, tworzą próbę ogólną, z której wydziela się próbkę laboratoryjną. Przy zmniejszaniu próby należy pamiętać, że próba laboratoryjna musi reprezentować przeciętne właściwości badanego produktu.

W celu uzyskania średniej próbki laboratoryjnej materiałów jednolicie rozdrobnionych, pylistych i ziarnistych stosuje się metodę koperty lub metodę stożka ściętego.

Metoda koperty - próbkę ogólną wysypuje się na gładką powierzchnię o kształcie prostokąta. Prostokąt dzieli się przekątnymi - powstają 4 trójkąty. Próbki dwie (1 i 3) miesza się ze sobą , tworząc ponownie mniejszy prostokąt, który należy znów podzielić przekątnymi na 4 części. Dwie części próbki odrzucić i powtórzyć te czynności aż do uzyskania odpowiedniej ilości materiału potrzebnego do utworzenia średniej próbki laboratoryjnej.

Metoda ściętego stożka - uformowanie próbki ogólnej (po wymieszaniu) w kształcie stożka ściętego, podzielenie jej na 4 części, odrzucenie dwóch, usypaniu kolejnego stożka ściętego z dwóch pozostałych, znowu podzieleniu na 4 części i odrzuceniu dwóch z nich itd.

1 + 3 do badań

2 + 4 do przechowalni próbek

Przygotowanie średniej próby laboratoryjnej z próbki ogólnej materiałów płynnych i półpłynnych wymaga dokładnego wymieszania materiału, pobrania potrzebnej jego ilości i przeniesienia do suchego, czystego naczynia.

Pobranie średniej próbki laboratoryjnej powinno być zabezpieczone przed zmianami jakościowymi i odpowiednio oznakowane.

Informacje zawarte na etykiecie opakowania średniej próbki laboratoryjnej:

- nazwa produktu, jego oznaczenie (zgodnie z normą, katalogiem)

- data produkcji i numer partii i wielkość partii

- przewidywane badania laboratoryjne

- data i miejsce pobrania próbki

- nr próby

- numer opakowania z którego próbka pochodzi

- nazwiska i podpisy osób pobierających próbkę

- numer dokumentu określającego dostawę (specyfikacji, listu przewozowego)

Pomiary gęstości

W analizie żywności pomiar gęstości informuje o zawartości tzw. ekstraktu tj. sumy substancji rozpuszczonej w wodzie i nielotach z parą wodna.

Gęstość ciała zależy od temperatury i ciśnienia

Gęstość substancji

gęstość bezwzględna gęstość względna

Przy założeniu równych obj. ciała i wody

- gęstość bezwzględna ciała w temperaturze t

- gęstość bezwzględna wody w temperaturze t

- masa ciała w temperaturze t

- masa wody w temperaturze t

Pomiary gęstości

Gęstość danego ciała odnoszona jest najczęściej do gęstości wody destylowanej, gdyż jest ona równa jedności (1g/cm³) w temperaturze 3,98°C pod ciśnieniem 1013 hPa.

W analityce produktów żywnościowych gęstość wyznacza się trzema metodami. Służą do tego:

- pomiary areometryczne

- pomiary piknometryczne

- pomiary przy użyciu wagi hydrostatycznej

Areometry dzieli się na dwie grupy:

- areometry wyskalowane w wartościach liczbowych gęstości

- areometry wyskalowane w jednostkach umownych (np. °G-L, °Bé, °Blg,°Oe )

Najczęściej:

- Gay-Lussaca [°G-L] - wskazuje gęstośc badanego roztworu bezpośrednio w g/cm³

- Baumé [°Bé] - areometr o skali umownej, stosowany m.in. do pomiarów gęstości syropy ziemniaczaneg, melasy roztworów ługu sodowego, kwasu siarkowego (VI), chlorku sodu.

Stopnie Baumé odpowiadają w przybliżeniu zawartości NaCl w r-rach wodnych

n- ° Bé

- Hallinga [°Blg] - tzw. cukromierze, wskazują zawartość sacharozy

- Brixa [°Bx] - w roztworach wodnych w % wagowych

Uwaga: W przypadku roztworów wieloskładnikowych wskazania areometru odpowiadają zawartości ekstraktu. Jeżeli w badanym roztworze obok innych związków występuje alkohol etylowy, areometr wskazuje zawartość tzw. ekstraktu pozornego.

- Oeschle [°Oe] - służy do pomiaru gęstości moszczu gronowego i wskazuje ile gramów alkoholu może powstać z 1 dm³ wina po całkowitym odfermentowaniu zawartego w moszczu gronowym cukru.

- Lahsodensymetr [°L] - służy do określania gęstości mleka

- Trallesa [°Tr] - wskazuje zawartość alkoholu etylowego w procentach objętościowych [cm³/100cm³]

- Richtera [°R] - wskazuje zawartość alkoholu etylowego w procentach wagowych [g/100g]

Areometry skalowane są w temperaturze 15°C lub 20°C. jeżeli pomiar gęstości odbywa się w innej temperaturze należy zastosować poprawki z odpowiednich tabeli.

Pomiary piknometryczne

Do tych pomiarów używa się specjalnych naczyń szklanych - piknometrów. Pomiar gęstości tą metodą polega na porównaniu masy pewnej objętości roztwory badanego z masą takiej samej objętości wody (cieczy wzorcowej), w tej samej temperaturze. Pomiar gęstości sprowadza się do zważenia:

- suchego, pustego piknometru

- piknometru napełnionego badanym roztworem o określonej temperaturze (najczęściej 20°C)

- piknometru napełnionego cieczą wzorcową o tej samej temperaturze

Gęstość względna badanego roztworu:

m₀ - masa piknometru z wodą destylowaną [g]

m₁ - masa piknometru z badaną cieczą [g]

m - masa suchego piknometru

następnie gęstość względną wyraża się jako gęstość bezwzględną, uwzględniając gęstość cieczy wzorcowej o temperaturze t.

przy wyznaczaniu gęstości spoczynkowych ciał stałych stosuje się ciecz o gęstości mniejszej od gęstości badanego ciała, w której badane ciało jest nierozpuszczalne.

Pomiar przy użyciu wagi hydrostatycznej

Zasada tego pomiaru opiera się na prawie Archimedesa, wg którego na ciało zanurzone w cieczy działa siła wyporu skierowana pionowo ku górze, równa ciężarowi cieczy wypartej. Znając objętość ciała (V), jego ciężar w powietrzu G₀ i jego ciężar w cieczy G_c można wyliczyć gęstość cieczy:

W metodzie hydrostatycznej objętość nurnika (pływka) jest stała, a zmienna jest masa roztworu wypieranego przez zanurzony nurnik, zależna od gęstości badanego roztworu.

W praktyce najczęściej stosuje się wagi Mohra-Westphala i Parowa.

Oznaczenie kwasowości

W analizie surowców produktów przemysłu spożywczego rozróżnia się:

1. Kwasowość aktywną (czynną lub rzeczywistą) - ujemny logarytm ze stężenia jonów hydronowych H₃O⁺ (H)

2. kwasowość miareczkowa (potencjonalna) - miara zawartości chemicznej o charakterze kwaśnym (kwasów organicznych i nieorganicznych i ich sole ulegające hydrolizie kwasowej)

3. kwasowość lotna - zawartość w produktach spożywczych kwasów (lotnych) ulegających odparowaniu z parą wodną

KWASOWOŚĆ AKTYWNA - uzależniona od mocy kwasu obecnego w roztworze. Można ją oznaczyć m.in. potencjometrycznie lub kolorymetrycznie.

Metoda potencjometryczna służy do oznaczania pH należy do metod najdokładniejszych. Oznaczanie tą metodą stężenia jonów H₃O⁺ sprowadza się do pomiaru siły elektromotorycznej (SEM=E₁- E₂), czyli różnicy potencjałów składającej się z dwóch elektrod: pomiarowej i wzorcowej.

Metoda kolorymetryczna - oznaczanie kwasów aktywnych polega na pomiarze absorbancji badanego roztworu przy określonej długości fali a następnie dodaniu wskaźnika alkacymetrycznego i ponownym pomiarze wartości absorbancji.

Metody inne np. pomiar pH na podstawie zmiany zabarwienia pamierka lakmusowego.

WSKAŹNIKI BARWA

Oranż metylowy czerwono-pomarańczowa 3,1-4,4

Czerwień metylowa czerwono-żółta 4,2-6,3

Błękit bromotymolowy zółta-niebieska 6,0-7,6

Czerwień krezolowa

Fenoloftaleina

KWASOWOŚĆ MIARECZKOWA (potencjonalna) oznacza się za pomocą miareczkowania alkacymetrycznego

- z zastosowaniem odpowiedniego wskaźnika alkacymetrycznego

- z pehametryczną detekcją punktu końcowego miareczkowania

W przemyśle spożywczym stosowanymi jednostkami są:

- stopień kwasowości - wyraża ilość cm³ NaOH o stężeniu 1mol/dm³ zużytego na zobojętnienie kwasów zawartych w 100g próbek

Lub jednostki umowne

- stopnie Soxhleta [°S] - liczba cm³ 0,25mol/dm3 NaOH/50cm³ mleka

- stopnie Soxhleta-Henka [°SH] - liczba cm³ 0,25mol/dm³ NaOH/100cm³ mleka

- stopnie Ternara [°T] - liczba cm³ 0,1 mol/ dm3 NaOH/100cm³mleka

- stopnie Delbrücka [°D] - liczba cm³ 1 mol/ dm3 NaOH/20cm³ próbki (gorzelnictwo)

- gramy odpowiedniego kwasu na 100g produktu

W zależności od rodzaju produktu, kwasowość przelicza się na odpowiedni kwas:

Owoce ziarnkowe i pestkowe - kwas jabłkowy

Owoce jagodowe i cytrusowe - kwas cytrynowy

Szczaw i szpinak - kwas szczawiowy

Pomiar KWASOWOŚCI LOTNEJ polega na oddestylowaniu lotnych kwasów z parą wodną, a następnie oznaczeniu ich w destylacie

- metoda miareczkowania alkacymetrycznego mianowanym roztworem zasady wobec wskaźnika

- metoda spektrofotometryczna polega na pomiarze wartości absorbancji przy długości fali λ=600nm po wywołaniu reakcji barwnej pomiędzy roztworem azotanu(V)lantanu a oddestylowanymi kwasami

Kwasy lotne wyraża się w gramach kwasu octowego na 1dm³ produktu.

---