что такое редуцирующие сахара
Что такое редуцирующие сахара
Лактоза, или молочный сахар, содержится только в молоке и служит важным источником энергии для детенышей млекопитающих. Она переваривается медленно и потому способна обеспечивать постоянный стабильный приток энергии.
Сахароза, или тростниковый сахар — самый распространенный в природе полисахарид. Чаще всего она встречается в растениях, где в больших количествах транспортируется по флоэме. Сахароза особенно пригодна для этого, так как благодаря ее высокой растворимости она может транспортироваться в виде весьма концентрированных растворов.
В химическом отношении сахароза довольно инертна, т. е. при перемещении из одного места в другое она практически не вовлекается в метаболизм. По этой же причине сахароза иногда откладывается в качестве запасного питательного вещества. Промышленным способом сахарозу получают из сахарного тростника или сахарной свеклы; именно она и есть тот самый «сахар»,который мы обычно покупаем в магазине.
Редуцирующие сахара
Все моносахариды и некоторые дисахариды, в том числе мальтоза и лактоза, относятся к группе редуцирующих (восстанавливающих).
Сахаров, т. е. соединений, способных вступать в реакцию восстановления. Сахароза представляет собой единственный нередуцирующий сахар среди распространенных Сахаров. Две обычные реакции на редуцирующие сахара — реакция Бенедикта и реакция Фелинга — основаны на способности этих Сахаров восстанавливать ион двухвалентной меди до одновалентной. В обеих реакциях используется щелочной раствор сульфата меди(II) (CuSO4), который восстанавливается до нерастворимого оксида меди(1) (Cu20).
Сахара и сиропы.
| Таблица 10.1. Типичные химические параметры кристаллического белого сахара |
Поляризация 99,8 мин
Инвертный сахар 0,30% макс
Медь 1,0 частейна миллион(ррт)
Свинец 0,5 частейна миллион(ррт)
Мышьяк 1,0 частейна миллион(ррт )
| Типичные характеристики размера частиц: | |
| крупные гранулированные МА = 940-1000 мкм | CV = 20-30%; |
| гранулированные МА = 570-635 мкм | CV = 26 — 30%; |
| пудра МА = 276-300 мкм | CV= 16-26%. |
Разброс размеров частиц сахарного песка, поступающего с различных рафинадных заводов, может быть очень большим; можно ожидать МЛ от 475 до 670 мкм.
На рис. 10.1 это соотношение представлено графически.
Нанесите эти значения на логарифмическую бумагу, как показано на рис. 10.2. Фактически получается четыре графика нормального распределения в виде четырех прямых линий. Условия на сахар указывают, что проба будет находиться в области, ограниченной этими четырьмя линиями. Типичная проба может иметь следующие результаты просеивания:
Рис.10.2. Типичные характеристики сахарного песка с графиком для пробы: МА= 570-635 мкм; СУ-26-30%
10.2.1.2. Транспортировка и хранение сахарного песка
10.2.2.1. Измерение концентрации сахара в растворе.
вать медом синтетический мед, и для определения фальсификации могут быть использованы соответствующие аналитические методы.
| Примечание: дополнительная информация по искусственным подсластителям приведена в гл. 17. |
10.4.1. Декстрозная эквивалентность
| Таблица 10.5. Типичные характеристики двух традиционно применяемых сиропов глюкозы |
таблицы, связывающие градусы Боме с содержанием СВ при различных значениях ДЭ. Широко доступны сиропы со значениями 42/43 °Ве, то есть около 81% СВ. Эти сиропы при температуре 40 °С имеют вязкость, приемлемую для большинства применений.
Сухая кристаллическая фруктоза на 73% слаще сахарозы. Она относительно дорога, но является безопасным и приемлемым подсластителем для диабетиков. Фруктоза полезна в начинках для печенья, но не дает такой текстуры, которую дает сахароза в готовом печенье.
10.6. Реакция Майяра
| Таблица 10.7. Относительная степень сладости различных сахарных спиртов(полиолов) |
Подслащивающая способность и калорийность у всех полиолов ниже, чем у сахарозы, в связи с чем их часто применяют в продуктах с пониженной калорийностью, включая шоколад. Сорбит и ксилитол встречаются в натуральном виде во фруктах и ягодах. Наряду с другими полиолами они являются подсластителями, пригодными для диабетиков, у которых существуют затруднения с усвоением сахарозы и других сахаров из-за подъема содержания в крови глюкозы (см. раздел 30.4.4). Полидекстроза используется как несладкий наполнитель, пригодный для диабетиков.
Редуцирующие сахара
Отработка методики количественного определения редуцирующих сахаров в рабочем растворе. Установление соответствия нормальным содержаниям редуцирующих сахаров в кондитерских изделиях, содержащихся в ГОСТе, формирование их потребительских свойств.
Сахар. Редуцирующие сахара
Значение сахаров для организма
Методы определения сахара в кондитерских изделиях
Приготовление медного щелочно-цитратного раствора(реактива Бенедикта)
Обсуждение результатов исследования
1. Определение содержания редуцирующих сахаров в мармеладе
2. Определение содержания редуцирующих сахаров в пастиле
3. Определение содержания редуцирующих сахаров в карамели
Йодометрией называют метод объемного анализа, в ос-нове которого лежат реакции:
Методом йодиметрии можно определять как окисли-тели, так и восстановители.
Определение окислителей. Методом йодиметрии можно определять те окислители, которые количественно окисляют IЇ в свободный I2. Чаще всего определяют перманганаты, бихроматы, соли меди (II), соли желе-за (III), свободные галогены и др. Индикатором в методе йодиметрии служит раствор крахмала. Это чувствительный и специфический инди-катор, образующий с йодом адсорбционное соединение синего цвета.
Отработка методики количественного определения редуцирующих сахаров в рабочем растворе.
Установить соответствие нормальным содержаниям редуцирующих сахаров в кондитерских изделиях содержащихся в ГОСТ
Основным сырьем для производства кондитерских товаров служат сахар, инвертный сироп, мука, жиры, молоко. Кроме того, при производстве кондитерских изделий используются фрукты и ягоды, орехи, какао-бобы, мед, пряности также многие другие продукты.
В формировании потребительских свойств кондитерских изделий большая роль придается продуктам, которые придают им структуру, внешний вид, вкус и цвет: студнеобразователям, эмульгаторам, пенообразователям, красителям, ароматизаторам.
редуцирующий сахар кондитерский потребительский
Сахар. Редуцирующие сахара
Инвертный сироп служит заменителем патоки, так как обладает антикристаллизационными свойствами. Получают инвертный сироп нагреванием водного раствора сахара с кислотой, при этом происходит процесс инверсии, заключающийся в расщеплении сахарозы на фруктозу и глюкозу. Для инверсии используются кислоты: соляная, лимонная, молочная, уксусная.
Все моносахариды, в случае с сиропом глюкоза и фруктоза, и некоторые дисахариды, в том числе мальтоза и лактоза, относятся к группе редуцирующих (восстанавливающих) сахаров, т. е. соединений, способных вступать в реакцию восстановления.
Реакция Фелинга наиболее часто используется для доказательства восстанавливающих свойств сахаров, она заключается в восстановлении моносахаридами гидроксида меди (II) в закись меди (I). При проведении реакции используется реактив Фелинга, представляющий собой смесь сульфата меди с сегнетовой солью (калий, натрий виннокислый) в щелочной среде. При смешивании сульфата меди со щелочью образуется гидроксид меди.
В присутствии сегнетовой соли выделившийся гидроксид не выпадает осадок, а образует растворимое комплексное соединение меди (II), которое восстанавливается в присутствии моносахаридов с образованием закисной меди (I). При этом альдегидная или кетон- группа моносахарида окисляется до карбоксильной группы. Например, реакция глюкозы с реактивом Фелинга.
Значение сахаров для организма
Фруктоза менее распространена, чем глюкоза, и также быстро окисляется. Часть фруктозы в печени превращается в глюкозу, но для своего усвоения она не требует инсулина. Этим обстоятельством, а также значительно более медленным всасыванием фруктозы сравнительно с глюкозой в кишечнике, объясняется лучшая переносимость ее больными сахарным диабетом.
Методы определения сахара в кондитерских изделиях
Поскольку контроль содержания уровня сахара в организме необходим, существует целый ряд различных методов определения количества как общих, так и редуцирующих (инверсных) сахаров в кондитерских изделиях,
что является важной частью контроля качества производства данной продукции.
Метод основан на восстановлении щелочного раствора меди некоторым количеством раствора редуцирующих сахаров и определении количества образовавшегося оксида меди (1) или невосстановившейся меди йодометрическим способом.
Метод применяется для всех видов кондитерских изделий и полуфабрикатов, кроме мучных кондитерских изделий, полуфабрикатов для тортов и пирожных и восточных сладостей.
Метод применяется при возникновении разногласий в оценке качества.
Метод основан на восстановлении соли железа (III) оксидом меди (I) и последующем титрова-нии восстановленного оксида железа (И) перманганатом.
Метод основан на измерении вращения плоскости поляризации света оптически активными ве-ществами.
Метод применяется для определения массовой доли общего сахара в шоколаде, пралине, какао- напитках, шоколадных пастах, сладких плитках, шоколадных полуфабрикатах без добавлений и с добавлением молока.
Приготовление и стандартизация раствора С(Na2S2O3)=0,1 моль/дм3
1. Мерная колба 100см3;
2. Мерный цилиндр вместимостью 25см3;
3. Коническая колба для титрования 250 см3
4. Бюретка на 25 мл
Рабочий раствор тиосульфата натрия готовят по навеске, исходя из заданной концентрации раствора и его объема. Для приготовления 200 мл 0,1 м раствора тиосульфата натрия отвешивают в бюксе на технических весах 5 г тиосульфата натрия. Взятую навеску растворяют в 200 мл дистиллированной воды и добавляют 0,02 г соды. Раствор хранят в склянке из темного стекла.
Определение точной концентрации раствора тиосульфата натрия проводится по 2—3 точным навескам дихромата калия полумикрометодом (бюретка объемом 25 мл, цена деления 0,1 мл). Навеску дихромата калия рассчитывают с учетом объема мерной колбы, пипетки, бюретки и концентрации приготовленного раствора тиосульфата натрия. Учитывая, что на титрование аликвоты раствора дихромата калия должно пойти 10 мл 0,1 М тио сульфата натрия и соотношение объема мерной колбы и пипетки
100 : 10, рассчитываем массу дихромата калия:
m(K2Cr2O7) = C(Na2S2O3) ЧV(Na2S2O3) ЧМ(1/6 K2Cr2O7) Ч100/10 = 0,1Ч 10 49Ч10 = 490 мг = 0,49 г.
Точная навеска дихромата калия лежит в пределах 0,47—0,51 г.Пробирку с дихроматом калия взвешивают на аналитических весах, отсыпают дихромат через воронку в мерную колбу на 100 мл и взвешивают пробирку с дихроматом калия. По разности взвешиваний находят навеску дихромата калия. Дистиллированной водой смывают дихромат калия с воронки в колбу, взбалтывают со держимое колбы до полного растворения дихромата калия
и только после этого доливают воду до метки. Раствор хорошо перемешивают. Пипетку на 10 мл промывают раствором дихромата калия
и отбирают 1/10 часть его в колбу для титрования объемом на 250 мл, добавляют 5 мл 10 % раствора KI и 5 мл 2 М раствора HCl. Колбу закрывают часовым стеклом и оставляют на 5 мин в темном месте. Затем к раствору добавляют 50 мл воды и титруют раствором тиосульфата натрия, добавляя его по каплям и хорошо перемешивая раствор. Когда окраска раствора из бурой перейдет в бледно-желтую, добавляют 50 капель раствора крахмала
(2—3 мл) и продолжают титрование до перехода синей окраски раствора в бледно-зеленую, почти бесцветную. При втором и последующих титрованиях крахмал добавляется возможно ближе к концу титрования. Отсчет объема раствора тиосульфата натрия ведется с точностью до ±0,005 мл. Титрование аликвотной части раствора дихромата калия проводят 3—4 раза и вычисляют среднее значение объема тиосульфата натрия (Vср.), относительное отклонение от среднего не более 0,5 %. По экспериментальным данным рассчитывают титр тиосульфата натрия по дихромату калия.
М(1/6 K2Cr2O7)=49 г/моль
М(Na2S2O3Ч 5pO)=248 г/моль
M (Na2S2O3)=158,11 г/мл
m(K2Cr2O7)= C(Na2S2O3) Ч V(Na2S2O3) Ч М(1/6 K2Cr2O7) Ч 100/10=0,1 Ч10 Ч49 Ч10=490 мг =0,49 г
T (Na2S2O3/ K2Cr2O7) = =0,005050 г/мл
C (Na2S2O3)= =0,1030 моль/л
T (Na2S2O3) = = 0,01629 г/мл
Приготовление медного щелочно-цитратного раствора(реактива Бенедикта)
Лимонная кислота C6H8O7
Мерная колба 250 см3
9,77 г сернокислой меди растворяют в 25 см3 дист. воды.
12,5 г лимонной кислоты растворяют отдельно в 13 см3 дист. воды.
35,9 г Углекислого безводного натрия так же отдельно растворяют в 125 см3 горячей дист. воды.
При проведении эксперимента альдегидные группы окисляются, а катионы меди восстанавливаются. Реактив Бенедикта склонен образовывать гидратированные оксиды, поэтому продукт реакции не всегда имеет красное окрашивание: он может быть также жёлтым или зелёным. Если содержание сахара мало, то осадок образуется только при охлаждении. Если восстанавливающие сахара отсутствуют, то раствор остаётся прозрачным. Растворы с содержанием сахара, равным 0,08 % дают заметный положительный результат, в то время как для реактива Фелинга эта величина равна 0,12 %
Приготовление рабочего исследуемого раствора.
Навеску измельченного исследуемого изделия берут из расчета, чтобы количество редуцирующих сахаров 1 см3 раствора было около 0,005 г
Массу навески вычисляют по формуле
где b-оптимальная концентрация редуцирующих сахаров г/ см3
V-вместимость мерной колбы, см3
Согласно ГОСТ 6442-89 Мармелад может содержать не более 20% редуцирующих сахаров от массы изделия.
Согласно ГОСТ 6441-96 Изделия кондитерские пастильные могут содержать от 10% до 25% редуцирующих сахаров от массы изделия.
Согласно ГОСТ 6477-88 Карамель может содержать не более 20 % редуцирующих сахаров от массы изделия.
Навеску в стакане растворяют в дистиллированной воде нагретой до 60?-70?С
Если изделие растворяется без остатка, то полученный раствор охлаждают и переносят в мерную колбу вместимостью 250 см3 доводят той же водой до метки и хорошо перемешивают.
Если изделие имеет в своем составе вещества нерастворимые в воде- то после переноса навески в мерную колбу, помещают ее на водяную баню на 10-15 минут, затем фильтруют, охлаждают и доводят дистиллированной водой до метки.
В коническую колбу вместимость 250 см3 вносят пипетками 25см3 щелочного цитратного раствора меди, 10 см3 исследуемого раствора и 15 см3 дистиллированной воды. Колбу подсоединяют к обратному холодильник и в течение 3-4 минут доводят до кипения и кипятят 10 минут, во время кипячения наблюдаем качественную реакцию глюкозы с гидрооксидом меди: поскольку глюкоза содержит в своем составе пять гидроксильных групп и одну альдегидную группу, она относиться к альдегидоспиртам. Ее химические свойства похожи на свойства многоатомных спиртов и альдегидов. Реакция с гидроксидом меди (II) демонстрирует восстановительные свойства глюкозы. Прильем к раствору глюкозы несколько капель раствора Бенедикта. Осадка гидроксида меди не образуется. Раствор окрашивается в ярко-синий цвет. В данном случае глюкоза растворяет гидроксид меди (II) и ведет себя как многоатомный спирт. Нагреем раствор. Цвет раствора начинает изменяться. Сначала образуется желтый осадок Cu2O, который с течением времени образует более крупные кристаллы Cu2O красного цвета. Глюкоза при этом окисляется до глюконовой кислоты.
Колбу быстро охлаждают до комнатной температуры.
В остывшую жидкость прибавляют 10 см3 KI р-р 30%, и 25 см3 раствора pSO4 концентрации 4 моль/дм3. Серную кислоту приливают осторожно во избежание ее выплескивания из колбы за счет выделившегося углекислого газа. После этого сразу титруют выделившийся йод раствором тиосульфата натрия до светло-желтой окраски жидкости.
Затем приливают 2-3см3 1% раствора крахмала и продолжают титровать окрасившуюся в грязно синий цвет жидкость до появления молочно-белого окрашивания. Фиксируют количество тиосульфата, которое пошло на титрование. Опыт повторяют 3 раза.
Контрольный опыт проводится в тех же условиях, для чего берут 25 см3 щелочного цитратного раствора меди и 25 см3 дистиллированной воды.
Массовую долю редуцирующих сахаров (Х) в процентах вычисляют по формуле
Где m-навески изделия, г
V-вместимость мерной колбы, см3
V1-объем исследуемого раствора, взятый для анализа, см3
Обсуждение результатов исследования
Определение содержания редуцирующих сахаров в мармеладе.
Объем тиосульфата натрия пошедшего на титрование
Контрактное производство
Косметических средств, БАД к пище, фасовка пищевой продукции.
Методика определения массовой доли редуцирующих сахаров
Для некоторых видов сырья требуется определить массовую долю редуцирующих сахаров. Этот показатель определяется во многом пищевом сырье, которое используется в производстве различных биологических активных добавок, выпускаемых нашим предприятием ООО «КоролёвФарм». Редуцирующие (восстанавливающие) – это такие сахара, которые вступают в реакцию восстановления, т.е способные легко окисляться. Этот показатель также нужен для определения общего сахара в продукте.
 |
| Рис. 1 Проведение испытаний |
Он также является важным для такого пищевого сырья как мед. Низкое содержание таких сахаров и высокое сахарозы свидетельствует о том, что пчел долгое время подкармливали сахарным сиропом. Таким образом, выявляют фальсифицированный мед, который называют сахарным медом.
В пищевых продуктах в основном содержатся дисахариды, в виде сахарозы, мальтозы, лактозы. Моносахара представлены глюкозой, галактозой и фруктозой, трисахариды встречаются в основном в виде раффинозы. Для пищевых продуктов по ГОСТам или ТУ нормируется в основном суммарное содержаʜие сахаров или так называемый общий сахар, выражаемый в процентах сахарозы. Все перечисленные выше сахара, кроме сахарозы, обладают редуцирующей способностью.
В Аналитической лаборатории ООО «КоролевФарм» на участке физико- химических испытаний этот показатель качества сырья определяется фотоколориметрическим способом. В основу положена реакция взаимодействия карбонильных групп сахаров с железосинеродистым калием, а затем определение оптической плотности растворов до и после инверсии на спектрофотометре.
Для проведения испытания готовим следующие растворы:
Для приготовления (1) раствора берем навеску железосинеродистого калия равную 10 г, помещаем ее в колбу на 1000 мл, растворяем и доводим водой до метки.
Для получения (2) раствора берем 0,02 г реактива метилового оранжевого, растворяем его в 10 мл кипятка, охлаждаем и фильтруем.
Приготовление (3) раствора проводим так: берем 0,38 г сахарозы, высушенной в течение 3 суток в эксикаторе (или сахара — рафинада), взвешиваем с точностью до 0,001г, переносим навеску в колбу на 200 мл, добавляем воды 100 мл и 5 мл хлористоводородной кислоты. В колбу помещаем термометр и ставим в ультротермостат. Прогреваем содержимое колбы до 67-70°С, выдерживаем при этой Т0 С ровно 5 мин. Охладив содержимое до 20°С, добавляем одну каплю индикатора (2), нейтрализуем 25% раствором щелочи, смесь доводим водой до 200 мл и все тщательно перемешиваем. В полученном растворе содержание инвертного сахара 2 мг в 1 мл.
 |
| Рис. 2 Построение калибровочного |
Для определения оптической плотности готовим ряд разведений стандартного раствора. Для этого берем 7 колб на 250 мл, в каждую из них помещаем по 20 мл феррицианида калия, 5 мл щелочного раствора с концентрацией 2,5 моль /мл. Затем вносим стандартный раствор в количествах: 5,5 мл; 6,0 мл; 6,5 мл; 7,0 мл; 7,5 мл; 8,0 мл и 8,5 мл. Это соответствует 11 мг, 12 мг, 13 мг, 14 мг, 15 мг, 16 мг и 17 мг инвертного сахара. Затем поочередно добавляем из бюретки воду соответственно 4,5 мл; 4,0 мл; 3,5 мл; 3,0 мл; 2,5 мл; 2,0 мл и 1,5 мл. В результате в каждой колбе объем становится равен 35 мл. Содержимое нагреваем и кипятим 60 сек, после чего охлаждаем и заполняем жидкостью кюветы. Измеряем показание оптической плотности каждого полученного раствора со светофильтром при длине волны светопропускания 440 нм. Для раствора сравнения используем дистиллированную воду. Измерения регистрируем три раз и вычисляем среднеарифметическое значение для каждого образца.
 |
| Рис. 3. Проведение измерений на спектрофотометре |
На миллиметровой бумаге строим график. На оси ординат откладываем полученные показания оптической плотности стандартных растворов с определенным содержанием инвертного сахара, а по оси абсцисс эти значения концентраций сахара в миллиграммах. Получаем график, который нам будет нужен в дальнейшем.
Чтобы определить массовую долю сахаров до инверсии готовим навеску в количестве 2,00 г, помещаем ее в колбу на 100 мл и растворяем. Переносим 10 мл этого раствора в другую такую же колбу и доводим до метки (это рабочий раствор исследуемого вещества).
В колбу на 250 мл вносим 20 мл феррицианида калия, 5 мл щелочи (С= 2,5 моль/мл) и 10 мл приготовленного раствора. Нагреваем смесь и кипятим ровно 1 мин, затем быстро охлаждаем и определяем оптическую плотность на спектрофотометре. Измерение производим 3 раза. Вычисляем среднее арифметическое результатов.
Зная оптическую плотность, по графику находим массу редуцирующих сахаров в миллиграммах и вычисляем ее в процентах по формуле:
где m1 — масса редуцирующего сахара, найденная с помощью графика, мг.
V- объем раствора, приготовленного из испытуемой навески, см3;
V2- объем, до которого доводится разбавленный раствор, см3;
M- масса продукта, г;
V1- объем, взятый для разбавления раствора, см3;
V3- объем разбавленного раствора, который используется для определения, см3.
На участке физико – химических испытаний Аналитической лаборатории ООО «КоролевФарм» по результатам анализа и в соответствии со спецификацией выдаем протокол на сырье. Отдел контроля качества в конечном итоге делает заключение о том, допускается это сырье на производство или оно возвращается поставщику как несоответствующее нормативной документации. В производство допускается только качественное сырье, строго соответствующее всей нормативной документации. Некачественное сырье выбраковывается и не допускается в производственный процесс.