2.6.1. Метод Къельдаля (арбитражный)
Предназначен для определения содержания белка в блюде или рационе с целью контроля его энергетической ценности. Сущность метода состоит в разрушении органического вещества навески концентрированной серной кислотой в присутствии катализаторов (сульфата меди (II) и сульфата натрия). Выделившийся в результате реакции азот улавливается серной кислотой, и образуется сульфат аммония. При добавлении едкого натра выделяется аммиак, который отгоняют в раствор серной кислоты и оттитровывают. Для пересчета на содержание белка количество азота, содержащегося в навеске, умножают на соответствующий коэффициент. Коэффициенты пересчета выведены на основании процентного содержания азота в отдельных видах продуктов.
Аппаратура, материалы, реактивы. Весы лабораторные; плитка электрическая или газовые горелки; сетка асбестовая; колбы Къельдаля вместимостью 100, 200 см
с грушевидной стеклянной пробкой; цилиндры измерительные вместимостью 10, 25, 50, 100, 250 см; штатив; колба плоскодонная вместимостью 500 см и 1 дм; колба мерная вместимостью 1 дм; каплеуловитель стеклянный лабораторный; холодильник стеклянный лабораторный; трубки резиновые; пробки резиновые; трубка стеклянная; капельница стеклянная лабораторная; воронка стеклянная диаметром 5-7 см; наконечник стеклянный; бюретка вместимостью 25 см; колба коническая вместимостью 200 см; фольга алюминиевая; бумага лакмусовая (красная и синяя); фильтры обеззоленные; палочка стеклянная; серная кислота плотностью 1,84 г/см; сульфат меди (II); сульфат натрия; гидроксид натрия, раствор с массовой долей 33%; фиксанал серной кислоты, 0,05 моль/дм (0,1 н) раствор; фиксанал гидроксида натрия, 0,1 моль/дм (0,1 н) раствор (поправочный коэффициент устанавливают по 0,05 моль/дм (0,1 н) раствору серной кислоты); фенолфталеин, спиртовой раствор с массовой долей 1%; спирт этиловый; вода дистиллированная; метиленовый голубой, водный раствор с массовой долей 0,1% (раствор 1); метиловый красный, спиртовой раствор с массовой долей 0,02% (раствор 2); смешанный индикатор (к 25 см раствора метиленового голубого с массовой долей 0,1% добавляют 3 см спиртового раствора метилового красного с массовой долей 0,02%); лакмусовая бумага.
Проведение испытания. На взвешенный обеззоленный фильтр размером 3х3 см берут навеску с точностью 0,001 г с таким расчетом, чтобы в пробе содержалось примерно 20-25 мг азота (для продуктов животного происхождения - 0,5-1,0 г, для продуктов растительного происхождения, за исключением блюд из бобовых, - свыше 1 г). Очень влажные навески взвешивают в лодочке из фольги или в обрезанной пробирке. Навеску вместе с фильтровальной бумагой, фольгой или пробиркой помещают в колбу Къельдаля вместимостью 100 см.
При помощи измерительного цилиндра в колбу приливают (соответственно взятой навеске) 10-20 см концентрированной серной кислоты плотностью 1,84 г/см. Туда же вводят катализаторы: 0,5 г сульфата меди (II) и 7,5 г сульфата натрия. Колбу устанавливают в наклонном положении в вытяжном шкафу с помощью железного штатива на электрическую плитку с асбестовой сеткой и приливают 1 см этилового спирта во избежание выбрасывания жидкости. Колбу закрывают специальной стеклянной пробкой, вначале осторожно подогревают и производят сжигание в течение 4-8 ч в зависимости от состава исследуемого блюда. При вспенивании колбу снимают с огня и слегка встряхивают для разрушения пены. Сжигание можно считать законченным, когда содержимое колбы станет прозрачным, бесцветным или слегка зеленоватым.
Далее собирают прибор для отгона аммиака. Плоскодонную колбу с помощью резиновой пробки соединяют через насадку-каплеуловитель с концом шарикового холодильника; холодильник закрепляют на штативе и подводят к нему воду. В эту же пробку вставляют стеклянную трубку, на которую надевают резиновую трубку с зажимом
. К нижнему концу холодильника через резиновую трубку присоединяют стеклянный наконечник. Наконечник опускают в коническую колбу вместимостью 250 см, куда предварительно приливают 40 см 0,05 моль/дм (0,1 н) раствора серной кислоты для улавливания аммиака. Наконечник погружают на 1,5-2 см в раствор серной кислоты
, проверяют герметичность соединений.
________________
Это приспособление используют для добавления раствора щелочи с массовой долей 33% в колбу с минерализованной навеской при полной герметичности прибора.
В противном случае выделяющийся в момент внесения щелочи свободный аммиак в первые 15 мин после начала отгонки не свяжется с титрованной кислотой, следовательно, не сможет быть учтен.
Содержимое колбы Къельдаля слегка охлаждают, в колбу приливают осторожно по стенке около 50 см дистиллированной воды, жидкость перемешивают круговыми движениями и переливают в плоскодонную колбу вместимостью 0,5-1 дм. Колбу Къельдаля несколько раз ополаскивают дистиллированной водой, промывные воды переносят в ту же плоскодонную колбу. Всего на перенесение навески используют 150-200 см дистиллированной воды.
________________
При полном охлаждении минерализата выпадают сернокислые соли, которые при разбавлении водой растворяются очень медленно.
В плоскодонную колбу, куда помещен раствор, опускают красную лакмусовую бумагу и вливают раствор гидроксида натрия с массовой долей 33% при помощи воронки, вставленной в приспособление для вливания щелочи, из расчета 40 см на каждые 10 см серной кислоты, взятой для сжигания навески. Вливание раствора щелочи производят до тех пор, пока лакмусовая бумага не станет отчетливо синего цвета. Вливание щелочи следует производить очень осторожно, чтобы не произошло выбрасывания содержимого колбы.
После вливания раствора щелочи систему для отгонки плотно присоединяют к колбе и еще раз проверяют на герметичность. Содержимое плоскодонной колбы перемешивают круговыми движениями. Колбу укрепляют на штативе, помещают под нее электрическую плитку или газовую горелку с асбестовой сеткой, включают воду и производят отгонку аммиака при постоянном кипении содержимого колбы. Окончание выделения аммиака устанавливают по исчезновению щелочной реакции отгонной жидкости по красной лакмусовой бумаге. После отгонки наконечник промывают дистиллированной водой для того, чтобы смыть серную кислоту. Приемную колбу снимают и содержимое титруют 0,1 моль/дм раствором гидроксида натрия, добавив 3-5 капель раствора фенолфталеина или смешанного индикатора. Титрование ведут до перехода бесцветного раствора в слабо-розовый (при использовании фенолфталеина) или из фиолетового в зеленый (при смешанном индикаторе). Параллельно проводят контрольный опыт, оттитровывая 40 см 0,05 моль/дм серной кислоты 0,1 моль/дм щелочью.
Обработка результатов. Содержание азота в граммах рассчитывают по формуле
, (53)
где 0,0014 - количество азота в граммах, соответствующее 1 см 0,05 моль/дм раствора серной кислоты;
V - количество кубических сантиметров 0,1 моль/дм раствора щелочи, пошедшее на титрование 0,05 моль/дм раствора серной кислоты в контрольном опыте, см;
- количество кубических сантиметров 0,1 моль/дм раствора щелочи, пошедшее на титрование 0,05 моль/дм раствора свободной серной кислоты в рабочем опыте, см;
- поправочный коэффициент к 0,1 моль/дм раствору щелочи;
m - масса навески;
P - масса исследуемого блюда (рациона), г.
Для определения содержания белка в блюде полученное количество азота в граммах умножают на соответствующий коэффициент. В среднем коэффициент пересчета азота на содержание белка в животных пищевых продуктах равен 6,25, в растительных продуктах - 5,5-6.
О принятом коэффициенте должно быть указано в рабочем журнале и в бланке результатов анализа.
Пример расчета. В приемную колбу взято 30 см точно 0,05 моль/дм раствора серной кислоты. На титрование избытка серной кислоты пошло 21,56 см точно 0,1 моль/дм раствора едкого натра. Навеска второго блюда, взятая для анализа, составляет 0,5 г. Масса блюда 250 г.
Количество азота в блюде в граммах
г
Количество белка в блюде: 6,75·6,25=42,18 г.
