Способ определения содержания пектиновых веществ, свободных карбоксильных групп пектиновых веществ, суммы этерифицированных и ацетилированных карбоксильных групп и ацетильной составляющей пектиновых веществ в растительном сырье

 

Использование: фармакология и пищевая промышленность, характеристика растительных полиуронидов. Сущность изобретения: определение содержания пектиновых веществ, а также свободных, этерифицированных карбоксильных групп и ацетильной составляющей пектиновых веществ путем кислотно-основного титрования при помощи потенциометра проводится непосредственно в сырье, измельченном до частиц размером не бояре 0,1 мм, минуя стадию выделения пектиновых веществ из сырья. Содержание пектиновых веществ определяют по разности результатов потенциометрического титрования и спиртовой вытяжки из измельченного сырья, содержание свободных карбоксильных групп пектиновых воществ определяют титрованием сырья, предварительно освобожденного от других кислот 96 проц. этанолом с последующей обработкой 70 проц. этанолом, подкисленным 1 проц. соляной кислотой. Сумму этерифицированных и ацетилированных карбоксильных групп определяют титрованием сырья с нейтрализованными гидроксильными группами после их омыления 0,1 М щелочью. Ацетильную составляющую пектиновых веществ определяют пo разности между объемом щелочи, пошедшей на титрование суммы свободных групп, и объема щелочи, пошедшей на титрование уронидной составляющей, которую определяют после омыления. 5 ил., 1 табл.

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть использовано в фармакологии и пищевой промышленности для характеристики растительных полиуронидов.

Наиболее близким техническим решением является метод определения уронидной составляющей, свободных, этерифицированных и ацетильных групп путем визуального титрования соответственно свободных и деэтерифицированных карбоксильных групп, а также уксусной кислоты, образовавшейся из ацетильных групп.

Недостатками метода являются: 1. Необходимость проводить определения в препаратах, извлеченных из растительной ткани. Между тем исчерпывающее экстрагирование пектина очень длительная операция, часто приводящая к его разложению, так как он является очень лабильным по отношению к химическим реагентам.

2. Визуальное титрование с помощью индикаторов дает ошибки субъективного характера.

3. Чрезмерная продолжительность определения.

Целью предполагаемого изобретения является упрощение способа определения содержания пектиновых веществ в сырье, наличия в них свободных, этерифицированных и ацетильные групп.

Поставленная цель достигается тем, что определение количественного содержания пектиновых веществ, свободных, этерифицированных карбоксильных групп, а также ацетильных функциональных составляющих производится непосредственно в сырье путем кислотно-основного титрования при помощи потенциометра.

Новизна заявленного технического решения состоит в том, что определение пектиновых веществ производится непосредственно в растительном сырье / без их экстрагирования/ с использованием потенциометрического метода. При этом важное значение имеет степень измельчения растительного сырья. Размер измельченных частиц должен составлять не более 0,1мм.

Существенное отличие предложенного способа состоит в том, что ни в прототипе, ни в других литературных источниках не обнаружены признаки, характеризующие данное техническое решение.

Сущность предполагаемого изобретения состоит в следующем. Анализируемое сырье измельчают до размера частиц не более 0,1мм и обрабатывают избытком щелочи для нейтрализации свободных карбоксильных групп пектиновых веществ, омыления и нейтрализации этерифицированных карбоксильных групп, омыления ацетильных групп и нейтрализации образовавшейся при этом уксусной кислоты. Одновременно нейтрализуются также и кислоты, содержащиеся в сырье. Чтобы определить долю щелочи, связанной собственно пектиновыми веществами, делают поправку на поглощение щелочи кислотами. Для этого еще одну порцию измельченного сырья заливают этиловым спиртом до достижения его концентрации в смеси 70% При этом в раствор переходят кислоты и не переходят пектиновые вещества, так как они не растворяются в этаноле. Смесь фильтруют, титруют аликвоту фильтрата и пересчитывают содержание в сырье кислоты на всю испытуемую навеску. Разность между количеством щелочи, поглощенной всей навеской, и количеством щелочи, поглощенной кислотами, дает концентрацию пектина /пектовой кислоты/ в испытуемом образце.

Для определения свободных, этерифицированных карбоксильных групп, а также ацетильной составляющей поступают следующим образом: испытуемый образец экстрагируют спиртом /для определения органических кислот/, помещают в мерную колбу и далее обрабатывают 70%-ным спиртом, содержащим 1% соляной кислоты. Эта операция необходима для точного определения свободных карбоксильных групп, так как переводит в свободные, нейтрализованные металлами карбоксильные группы пектина -СООМ --> -СОСН. После промывки образца 96%-ным этиловым спиртом определяют содержание в нем свободных карбоксильных групп потенциометрическим титрованием щелочью, фиксируя точку эквивалентности.

К нейтрализованной смеси прибавляют точное количество 0,1 н. NaOH и оставляют для омыления на 2 часа. После этого вливают точно 50 мл 0,1 н. НСl, затем оттитровывают ее избыток /часть 0,1 н. NaOH израсходовалась на омыление/ потенциометрически.

Число миллилитров 0,1 н. NaOH, пошедшее на титрование, соответствует сумме этерифицированных карбоксильных групп и ацетильных групп.

Ацетильная составляющая определяется расчетным путем как разность между суммой свободных карбоксильных групп, этерифицированных карбоксильных групп, ацетильной составляющей и уронидной составляющей / складывающейся из свободных и этерифицированных карбоксильных групп/.

Пример 1.

20 г протертой через сито с диаметром отверстий 0,1 мм ягод калины заливают 60 мл 0,1 н. NaOH /рН 11/ и оставляют на 30 минут для омыления этерифицированных карбоксильных групп пектина. Затем оттитровывают избыток непоглощенной щелочи 0,1 н. НСl на потенциометре / фиг. 1/. Количество поглощенной щелочи 60 7 53 мл. Образец поглотил 7мл 0,1н. щелочи, которая пошла на нейтрализацию пектовой кислоты и других кислот, присутствующих в сырье.

Cделав поправку на другие кислоты, вычисляем содержание пектина. Поправка производится следующим образом. К двадцати граммам ягод калины, измельченных и протертых через сито, добавляют 70мл 96%-ного спирта, производят перемешивание массы в течение ЗОмин, за это время другие кислоты переходят в растворитель, после фильтрации производят титрование аликвоты /20мл/ 0,1 н. NaOH /фиг.2/.

20 мл /г/ фильтрата соответствуют 12,5 мл 0,1 н. NaOH 70 г х х=70 х 12,5 20 43,75 мл Пектином поглотилось 53 43,79 9,25 мл 0,1н. NaOH 20 г сырья поглощают 9,25 мл 0,1н. NaOH 100 г y у 9,25 х 100 20 46,25 мл Содержание пектина, 46,25 х 0,1 х 176 10000 0,8 /2/ где 176 эквивалентный вес неэтерифицированного галактуронового остатка
Определение содержания свободных и этерифицированных карбоксильных групп
Остаток после обработки 20 г сырья 96%-ным спиртом заливали 50 мл 70%-ного этанола, содержащего 1% НСl, и выдерживали при помешивании 15 минут. Эту операцию повторяли дважды. Спирт, содержащий соляную кислоту, сливали с остатка. Остаток переносили в мерную колбу на 50 мл и доводили до метки чистым 96%-ным спиртом.

После перемешивания проводили фильтрование. Аликвоту фильтрата /10 мл/ титровали 0,1 н. NaOH /фиг.З/

Титрование остатка / измельченная растительная ткань и спиртовой раствор /, содержащего 40 г, дало результат /фиг.4/ равный 10,8 мл. Разность между 10,8 9,2 1,6 мл соответствует содержанию свободных карбоксильных групп /Kс/, которое рассчитывают по формуле:

где 0,0045 масса карбоксильных групп, приходящихся на 1мл 0,1 н. NaOH, г;
0,12 масса пектина в навеске, г.

К нейтрализованному раствору после определения Kс прибавляют 50 мл 0,1 н. NaOН. Производят омыление этерифицированных карбоксильных групп в течение двух часов. При этом омыляются также вторичные спиртовые группы, этерифицированные уксусной кислотой, т. е. ацетильные составляющие. Затем прибавляют точно 50 мл 0,1 н. НСl и образовавшийся ее избыток оттитровывают /фиг.5./. Объем связавшейся щелочи оказался равным 1,8 мл.

Расчет этерифицированных карбоксильных групп /Ke/ производят по формуле:

Определение ацетильной составляющей.

На титрование свободных, этерифицированных и карбоксильных ацетилированных групп израсходовано 1,6 + 1,8 3,4 мл 0,1 н. NaOH.

Для того, чтобы определить содержание ацетильных групп, нужно знать уронидную составляющую пектина. Она определяется следующим образом.

К 20 мл хорошо измельченного растительного материала прибавляют при тщательном перемешивании 4мл 1 н. NaOH / проба с индикаторной бумагой, рН 11 /. Смесь остается стоять при комнатной температуре в течение 30 мин, после чего прибавляют 6 мл 1 н. /примерно 1:10 / HCl. Производят тщательное перемешивание и фильтруют. Титруют аликвоту фильтрата. После этого титруют оставшийся остаток растительного материала вмести с жидкостью.

Из полученного результата вычитают результат титрования аликвоты, пересчитанный на общий объем. Полученное значение представляет собой уронидную составляющую испытуемого образца.

При определении уронидной составляющей на титрование было израсходовано 3,4 мл 0,1 н. NаОН. Следовательно, на титрование свободных и этерифицированных карбоксильных групп израсходовано 3,4 мл 0,1 н. NaOH.

Таким образом, Kс + Kе + Ац 3,4, Kс + Kе 3,4 мл, следовательно, ацетильные группы отсутствуют.

Аналогичные определения были проведены на других ягодах и овощах. Полученные данные / примеры 2-6 / сведены в таблицу.

Использование предлагаемого способа позволяет более быстро /исключается процесс экстрагирования пектина из сырья/ и более точно / кислотно-основное титрование проводится при помощи потенциометра/ определить содержание пектиновых веществ в сырье, наличие в них свободных этерифицированных ацетильных групп. ТТТ1 ТТТ2

Формула изобретения

Способ определения содержания пектиновых веществ, свободных карбоксильных групп пектиновых веществ, суммы этерифицированных и ацетилированных карбоксильных групп и ацетильной составляющей пектиновых веществ в растительном сырье путем потенциометрического титрования щелочью, отличающийся тем, что растительное сырье предварительно измельчают до частиц размером менее или равном 0,1 мм и содержание пектиновых веществ определяют по разности результатов потенциометрического титрования щелочной и спиртовой вытяжки из измельченного сырья, содержание свободных карбоксильных групп пектиновых веществ определяют титрованием сырья, предварительно освобожденного от других кислот 96% -ным этанолом с последующей обработкой 70%-ным этиловым спиртом, подкисленным 1% -ной соляной кислотой, сумму этерифицированных и ацетилированных карбоксильных групп определяют титрованием сырья с нейтрализованными свободными гидроксильными группами после их омыления 0,1М щелочью, ацетильную составляющую пектиновых веществ определяют по разности между объемом щелочи, пошедшей на титрование суммы свободных, карбоксильных и ацетильных групп, и объемом щелочи, пошедшей на титрование уронидной составляющей, которую определяют после омыления.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7