07.03.2010

Analiza

W.4

KWASOWOŚĆ parametr charakteryzujący jakość pod wzgl. świeżości surowców, prod.
i żywności.

W analizie surowców i prod. przemysłu spoż. jest to jedna z podst. oznaczeń.

Poziom kwas. pozwala określić stan świeżości inf. o stopniu niekorzystnych przemian biol. - chem. przebiegających w danych surowcach lub gotowych produktach (np. zbyt długi okres przechowywania, nie odp. warunki magazynowania) lub o skutkach nieprawidłowo przeprowadzonych procesów tech.

Poziom kwasowości dla poszczególnych surowców i produktów spożywczych jest ściśle określony przez odpowiednie normy.

Z chem. punktu widzenia oceny wyróżniamy 2 rodz. kwasowości:

1. ogólną (tzw. Potencjalna, bierna, miareczkowa) inf. o stęż. kwasów w badanych próbkach

2. czynną (aktywna, rzeczywista) - uwarunkowana uzależniona jest przede wszystkim od mocy kwasu zawartego w roztworze

W przemyśle surowców i prod. spożywczych poza tym podziałem wyróżniamy inne typy:

1. kw. lotna kw. oddzielone z bad. roztworu przez destylację z parą wodną

2. kw. związana (kw. zw. w solach i estrach)

3. kw. całkowita (jako suma kwasowości potencjalnej i związanej)

Schemat kwasowość - skrypt

Subst. kształtujące kwasowość prod. spożywczych:

1. kw. organiczne, a w szczególności

1. 
   cytrynowy COOHCH2C(OH)COOHCH2COOH (C₆H₈O₂)

2. jabłkowy COOHCH₂CHOHCOOH (C₄H₆O₅)

3. winowy COOHCHCOOH (C₃H₄O₅)

4. bursztynowy COOHCH₂CH₂COOH (C₄H₆O₆)

5. szczawiowi owy COOHCOOH (C₂H₂O₄)

2. KT, stanowiące produkty częściowej hydrolizy

1. Masłowy C4H8O2

2. Palmitynowy C16H32O2

3. Linolenowy CH₃(CH₂)HC

3. Kw. powstające w procesie fermentacji cukrów lub celowo dodawane do niektórych prod. , np. do marynat

1. Octowy C2H4O2

2. Propionowy CH₃CH₂COOH

3. Mlekowy CH₃CH(OH)COOH

Na kwasowość prod. wpływają też białka i prod. ich rozkładu (peptydy, polipeptydy, a-sy). Dlatego oznaczenie kwasowości pros spożywczych służy do określenia ich świeżości, np. mleko i jego przetwory.

Kwasowość czynna

• wyraża stęz. jonów wodorowych [H+] powstałych w wyn. dysocjacji kw. zawartych
  w roztworze.

Wykładnik wodorowy

H₂O dysocj. H₂O H⁺ + OH^-

Stała dysoc.

Stała dys. Dla H₂O K= 1,99*15^-16

K x [H₂O] = [H⁺ ] x [OH] = 1,99 x 10^-16 x 55,5 =1,008 x 10^-14

Iloczyn jonowy H₂O [H+] *[OH-] = 1,99 x 10^-18

Iloczyn jonowy ma stałą wartość nie tylko dla wody ale też dla roztw. wodnych.

W czystej H₂O stęż jonów H jest = stęż jonów OH- => środowisko jest obojętne

Dla środowiska kwaśnego [H⁺ ]> 10^-7>[ OH^-]

Dla zasadowego [H⁺ ]<10^-7<[ OH^-]

W 1909 Sörensen przedstawił tzw. wykładnik pH

[H⁺] = 10^pH

log[H⁺] = log 10^pH

log[H⁺] = - pH x log10

pH = -log [H⁺]

pOH=-log [ OH^-]

pH+pOH=1 - zależność między pH a pOH

Wartości pH dla wybranych produktów:

• 0 kwas z baterii

• 2 kwas cytrynowy

• 4 pomidor

• 5 kawa

• 7,35 krew

• 8,5 soda spożywcza

• 10,5 roztwór środków piorących

• 12 wapień

Metody oznaczania pH roztworów (kwasowość czynna)

Kolorymetryczne potencjometryczne

Wskaźniki pH

• indykatory, substancje chem., reagują specyficznie w obecności jonów H+ lub OH-
  w środowisku, w którym się znajdują.

• Są o słabe kwasy (H-R) lub zasady (R-OH) organiczne.

• Charakteryzują się taką właściwością, że forma zdysocjowana do jonów…..

Oranż metylowy z czerwonego na żółte

z roztworu kwaśnego do alkalicznego

Wskaźniki mają określone zakresy pH, w których zmieniają swoje zabarwienie. Można zastosować je w mieszaninach z obojętnym barwnikiem, na którego tle zmiana zabarwienia wskaźnika jest lepiej widoczna, np. wskaźnik Tashiro (czerwień met. + błękit metylenowy)

Dysocjacja wskaźnika lub jego przechodzenie w formę cząsteczkową (chinoidową) uzależnione jest od obecności jonów H⁺ i OH^- w środowisku w jakim dany wskaźnik.

W środowisku kwaśnym

Czerwień metylowa + błękit metylowy = czerwień

W środowisku zasadowym

Czerwień metylowa (żółty) + błękit metylowy = zieleń

KOLORYMETRYCZNE METODY ZONACZENIA pH

• metody oparte na oznaczeniu pH badanego roztworu przez porównanie jego zabarwienia (po dodaniu odpowi. ilości wskaźnika) z barwą wzorców (roztw. Buforowe o znanym pH
  z dodanym tym samym wskaźnikiem)

• do szybkiego i orientacyjnego pomiaru pH stosuje się mieszaniny wskaźnikowe tzw. Wskaźniki uniwersalne, które zmieniają barwę stopniowo w szerokim zakresie pH (porównuje się ze skalą)

METODY POTENCJOMETRYCZNEGO OZNACZ. pH ROZTOWRU

• przemiana siły elektromotorycznej SEM czyli różnicy potencjałów ogniwa zabul z 2 elektrod (wskaźnikowej i porównawczej) zanurzonych w badanym roztworze

• elektroda wskaźnikowa: potencjał tych elektrod ustala się w zależności od stężenia jonów wodorowych [H⁺]

• chinhydrynowa

• szklana

• elektroda porównawcza (odniesienia) - mają stały potencjał

• kalomelowa

ROZTWORY BUFOROWE (BUFORY, MIESZANINY BUFOROWE)

• roztw. , które utrzymują stałą wartość pH przy dodawaniu niewielkich ilości kwasów lub zasad, jak również przy rozcieńczeniu roztworów.

• Charakteryzuje je pojemność buforowa

• Jako roztwory buforowe stosuje się najczęściej roztw. sł. kw. i ich soli z mocnymi zasadami.

SEM powstałego ogniwa = różnicy potencjałów elektr. odniesienia i elektrody wskaźnikowej

E= Πodniesienia - Πwskaź.

Pojemność buforowa - miarą pojemności buforowej (β) jest to stosunek dodanej do roztworu ilości kwasu lub zasady (∆b) w molach na litr do uzyskanej przez ten dodatek zmiany pH (pH)

β = ∆b / ∆pH

Oznaczanie kwas. Ogólnej (pehamterycznej) surowców i prod. spożywczych

Oznaczenie kwasowości ogólnej metoda miareczkową

• kw. ogólną produktów płynnych oraz wyciągów subst. stałych oznacza się w procesie miareczkowania niemianowanymi roztworami zasad w obecności wskaźników, pozwalających na uchwycenie końcowego punktu miareczkowania.

• Dla poszczególnych produktów i surowców istnieją normy określające szczegółową metodykę wykonania oznaczenia oraz jednostki w jakich ma być wyrażona.

Kwasowość ogólna:

1. w stopniach umownych

• stopnie Delbrücka - ilość cm³ roztworu zasady o stężeniu 1 mol/dm³ zużyta na zobojętnienie 20 cm³ roztworu kwasu (zastosowanie w gorzelnictwie)

• stopnie Soxhleta - Henkla - ilość cm³ roztworu zasady o stężeniu 0,25 mol/dm³ zużyta na zobojętnienie 100 cm³ roztworu kwasu (mleczarstwo)

• stopnie normalne kwasowości - ilość cm³ roztworu zasady o stężeniu 1 mol/dm³ zużyta na zobojętnienie kwasó zawartych w 100 g próbki (mąki)

1. w % masowych - ilość g odpowiedniego kwasu w 100 g roztworu

2. w % mieszanych - ilość g odpowiedniego kwasu w 100 cm³ roztworu

3. molowość - ilość moli kwasu zawarte w 1000 cm³

Pyt. EGZAM

• tok postępowania wstępnego oznaczania świeżości (jakości, kwasowości)

• należy przygotować dany produkt = pobrać próbę!!!

• do miareczkowania używamy 0,1M zasadę

• przygotować roztwór wyjściowy

• obl. objętość do pobrania aby otrzymać określoną zasadę, spr. Czy ma właściwe stężenie, miareczkować, obliczyć czy jest dokładnie 0,1M

• wyciąg przesączyć, miareczkować

• wyliczyć i podać wartość, przeliczyć na obowiązujące dla danego produktu stopnie

˚Soxleta 50cm³/ 100 cm³

Kw. ogólną wyrażamy:

• procenty mieszane

• procenty masowe (skrypt) X= a*n*K/100 skrypt

K - współczynnik do przeliczenia

1. 0,067 przeliczenie kwasowości na kw. jabłkowy (produkty z owoców ziarnkowych i pestkowców

2. 0,064 --,,,-- na kwas cytrynowy (prod. z owoców jagodowych i cytrusowych(

3. 0,045 --,,--- na kw. szczawiowy (prod. ze szczawiu i szpinaku)

4. 0,090 --,,--- na kw. mlekowy (prod. kiszonych)

5. 0,060 --,,--- na kw. octowy (prod. marynowanych)

Gramorównoważnik= masa molowa/…

Przygot. roztworów niemianowanych zasad i kw. do oznacz. kwasowości ogólnej surowców i prod. spożywczych

w alkacymetrii najczęściej ssuje się HCl i NaOH o 0,1M i 0,25M

Przygotow. rozcieńczenie odpowiedniej (obl. W zależności od żadnego stężenia) objętości roztwory , a następnie nastawia się ich miano

Po wykonaniu miareczkowania (3 powtórzenia) obliczenia wykonuje się na podstawie przebiegu reakcji chemicznej.

NaOH + HCl = NaCl + H₂O

Cm_NaOH= Cm_HCl*V_HCl/ V_NaOH

Oznaczenie kwasowości mleka (ocena stanu świeżości)

• badamy jego kwas. Ogólną i rzeczywistą

• mleko świeże pH= 6,5-6,7

• w czasie przechowywania ↓pH w wyniku fermentacji mlekowej

• miareczkuje się 100 cm³

Kwasowość ogólna:

• mleko świeże ok. 6,5-7,5 °SH

• mleko nakwaszone 8-9 °SH

• mleko ukwaszone 10-12 °SH

• mleko ścinające się 24-28 °SH

Pyt. EGZAM w jaki sposób wyrażamy kwasowość produktów? Podaj przykłady (dla jakich produktów jakiem metody, stopnie)

Śmietakna i śmietana

• 10 cm³ produktu

• Miareczkować 0,25M NaOH - przeliczyć na ˚SH

• Świeża smietanka - 8 SH, a śmietana 20-32 SH

Kefir - skrypt

Kwasowość ogólna:

• kefir świeży 35-48 °SH

• kefir jednodniowy 36 °SH

• kefir dwudniowy 40 °SH

• kefir trzydniowy 45 °SH

Sery twarogowe

• zawiesina sera 5g / 50 cm³ H2O

• NaOh 0,25

• Wyrazić w ˚SH

• Dla serów twarogowych 70-100˚SH

• Dla twarogów podpuszczkowych 45-60˚SH

Masło

• kwasowość ogólna plazmy masła oraz tł.

• w stopniach normalnych kwasowość, t.j. cm³ 1M NaOH na 100g plazmy

• świeże masło 2-12˚, zależenie od stopnia ukwaszenia śmietany

• kwasowość tł. wyraża się w stopniach normalnych kwasowości lub liczbą kwasową

• kwasowość tł. masła nie może być wyższa niż 5 stopnii

Tłuszcze roślinne

• w tł. hydroliza enzymatyczna, w wyniku której tworzą się WKT

• liczba kw. „LK” = oznacza liczbę mg KOH potrzebną do zobojętnienia WKT zaw.
  w 1 g tłuszczu

• LK oznacza się przez miareczkowanie M roztw. KOH badanego tłuszczu rozpuszczonego
  w 50cm3 mieszaniny alkoholu etylowego i eteru etylowego (1:1)

• LK = (V x 5,611)/ a






ilość KOH znajdująca się w 1cm³ 0,1 molowego KOH

ilość 0,1 KOH (cm³) masa naważki tłuszczu (g)

• Oleje świeże 0,4

• Końcowy okres przydatności 0,6

• Margaryna (osnowa) - nie więcej niż 1,5

• [osnowa = to co tworzy bazę tłuszczową tak jak plazma w maśle]

Mięso

• badanie odczynu wyciągu wodnego z mięsa (pH)

• wpływ na odczyn mają:

• gat., zwierzęcia, jego stan zdrowia przed ubojem, cześć tuszy z jakiej mięso pochodzi - dla cielęciny i wieprzowiny 6,0, wołowiny i koniny 5,7-5,9, baraniny 6,1-6,2

• wyższe pH mięsa świadczy o rozpoczętych procesach psucia, przy pH powyżej 6,8 mięso ma nieprzyjemny smak, lepką konsystencję i ulega szybko procesowi psucia na skutek rozwoju bakterii gnilnych

• odczyn mięsa w czasie pierwszych dób po uboju jest uwarunkowany obecnością kw. mlekowego

• mięśnie bogate w tkn. łączną wykazują wyższe pH (7-7,4) i psują się szybciej

Produkty zbożowe

• kwasowość kształtują: kw. fosforowy, kwaśne fosforany, kw. org., a-sy, białka o odczynie kwaśnym

• w czasie przechowywania kwasowość ↑

• zw. jest to głównie z przemianami tłuszczów, zw. fosforowych, a w mniejszym stopniu a-sów i białek

• ozn. kwasowości polega na miareczkowaniu 100cm³ wyciągu wodnego badanego ….

• mąki wysokowyciągowe i razowe mają wyższą kwasowość niż niskowyciągowe - kwasowość mąki żytniej jest wyższa niż pszennej o tym samym wyciągu

• mąka żytnia „jasna” typ 800 - 5°

• mąka pszenna „wrocławska” typ 500 - 3,5°

• mąka żytnia razowa typ 2000 - 8°

Piwo

• oznaczamy w piwie odgazowanym

• kwasowość wyraża się w stopniach normalnych kwasowości na 100ml

• piwa jesnego o ekstrakcie 9˚Blg do 2°

• piwa jesnego o ekstrakcie 12-12,5˚Blg - 2,5°

• piwa ciemne o ekstrakcie 14˚Blg - 3,5°

• piwa ciemne „Porter” o ekstrakcie 22˚Blg - 4,5°

Wino:

• ważnym ksł. Win są kw. organiczne powstające w procesie fermentacji, które wpływają na właściwości smakowo-zapachowe, barwę i odporność na zakażenie

• kwasowość czynna win - pH= 2,9-3,6

• w winie odgazowanym

• miareczkujemy 0,1M NaOH

• wyrażamy w g/1 litr wina

• wina gronowe 3,5-9 g/1000 cm³ (kwas winowy)

• wina owocowe

• wytrawne 4-6 g/1000 cm³ (kwas jabłkowy)

• słodkie 5-9 g/1000 cm³

pyt. EGZ. różnica między oznaczeniem kwasowości tłuszczów rośl. a zwierzęcych KOH

7

Słabe kwasy org. ulegają dysocjacji w małym stopniu

K=

[H⁺ ][ OH^-]

H₂O

[H⁺ ]=[ OH^-]=10^-7

Zastosowanie odpow. wskaźników, które zmieniają zabarwienie w zależ. od pH roztworu

Pomiar siły elektromagnetycznej (SEM) ogniwa złożonego z dwóch odpowiednich elektrod zanurzonych w badanym roztworze w warunkach bezprądowych

---