8.1 Определение содержания общего белка и казеина в молоке формольным методом
Метод
основан на том, что нейтральный водный
раствор аминокислот в присутствии
нейтрального формалина способен повышать
кислотность с образованием соединений,
в которых оба водорода аминогруппы
замещаются метильной группой.
Материалы и
реактивы
Колбы
вместимостью 50-100 см3;
бюретка; пипетки вместимостью 10 см3;
спиртовой раствор фенолфталеина 1%; 0,1
н раствор щелочи; нейтральный формалин.
Проведение
анализа
В
колбу на 50-100 см3
отмеривают пипеткой 10 см3
молока, добавляют 10 капель 1%-ного
спиртового раствора фенолфталеина, все
размешивают и оттитровывают 0,1 н раствором
щелочи до слабо-розового окрашивания,
не исчезающего при взбалтывании. В колбу
добавляют 2 см3
нейтрального формалина, размешивают.
Слабо-розовое окрашивание исчезает.
В
бюретке отмечают уровень щелочи,
содержимое колбы вновь оттитровывают
до такого же слабо-розового окрашивания,
как и в первый раз, как и в первый раз,
не исчезающего при помешивании.
Делают
отсчет по бюретке, показывающий количество
0,1 н раствора щелочи, пошедшей на
титровании смеси в колбе, и рассчитывают
содержание общего белка и казеина в
молоке. Для установления содержания
общего белка количество 0,1 н раствора
щелочи, пошедшее на титрование, после
добавления формалина умножают на
коэффициент 1,92, а для определения
содержания казеина – на коэффициент
1,51.
8.2 Рефрактометрический метод определения белка (гост 25179-90)
Рефрактометрический
метод основан на измерении показателей
преломления молока и безбелковой
молочной сыворотки,
полученной из того же образца молока,
разность между
которыми, прямо пропорциональна массовой
доле белка в молоке.
Аппаратура, материалы и реактивы
Рефрактометр
со шкалой массовой доли белка в диапазоне
0 — 15 %, ценой деления 0,1 %; водяная
баня закрытого типа для флаконов;
центрифуга
для измерения массовой доли жира в
молоке; электроплитка;
колбы,
вместимостью 1000 см3;
пипетки, вместимостью 1и 5 см3;
флаконы
из стеклянной трубки для лекарственных
средств,
вместимостью 10 см3;
пробки
резиновые по нормативно-технической
документации;
кальций
хлористый 2-водный; вода дистиллированная.
Подготовка к
измерениям
Навеску
40,0 г хлористого кальция помещают в
колбу, вместимостью
1000 см3,
приливают к ней 500 см3
воды и перемешивают
до полного растворения соли. Содержимое
колбы нагревают
до температуры 20±2оС
и доводят водой до метки.
Проведение
измерений
Наливают
в 3 флакона по 5 см3
молока, добавляют по 6 капель
раствора 4%-ного раствора хлористого
кальция. Флаконы закрывают пробками,
и содержимое их перемешивают путем
переворачивания
флаконов. Помещают
флаконы в водяную баню, наливая в баню
воду так,
чтобы ее уровню достигал половины высоты
флаконов. Баню
закрывают, помещают на электроплитку,
доводят воду в бане
до кипения и кипятят не менее 10 мин. Не
открывая бани, сливают
горячую воду через отверстия на крышке,
наливают в баню
холодную воду и выдерживают в ней не
менее 2 мин.
Открывают
баню, извлекают флаконы и разрушают
белковый
сгусток путем энергичного встряхивания
флаконов. Флаконы
помещают в центрифугу и центрифугируют
не менее
10 мин. Образовавшуюся прозрачную
сыворотку отбирают пипеткой и наносят
на измерительную призму рефрактометра
1-2 капли.
Закрывают измерительную призму
осветительной. Наблюдая
в окуляр рефрактометра, специальным
корректором
убирают окрашенность границы света и
тени. Для улучшения
резкости границы измерение проводят
через 1 мин после
нанесения сыворотки на призму, так как
за это время из пробы
удаляется воздухи и лучше смачивается
поверхность осветительной призмы.
Проводят
по шкале «Белок» не менее 3 наблюдений.
Удаляют
сыворотку с призмы рефрактометра,
промывают ее водой
и вытирают фильтровальной бумагой.
Помещают
на измерительную призму 2 капли
исследуемого молока
и проводят по шкале «Белок» не менее
5 наблюдений, так как
резкость границы света и тени у молока
хуже, чем у сыворотки.
Вычисляют
средние арифметические результатов
наблюдений
для сыворотки и молока.
Обработка
результатов
Массовую
долю белка в молоке (X1)
в процентах вычисляют
по формуле:
Х1=Х2
— Х3, (8.2)
где
Х2
— среднее арифметическое значение
результатов наблюдений по шкале «Белок»
для молока, %;
ХЗ
— среднее арифметическое значение
результатов наблюдений
по шкале «Белок» для сыворотки, %.
Предел
допустимой погрешности результата
измерений составляет
±0,1 % массовой доли белка при доверительной
вероятности
0,90 и расхождении между двумя параллельными
определениями
не более 0,1 % массовой доли белка.
За
окончательный результат измерения
принимают среднее арифметическое,
значение результатов двух параллельных
вычислений массовой доли белка, округляя
результат до второго десятичного
знака.
В
сыром коровьем молоке согласно ФЗ
«Технический регламент на молоко и
молочную продукцию» массовая доля белка
должна быть в пределах 2,8-3,6%, но не менее
2,8%. Базисная норма массовой доли белка
составляет 3,0%.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF
Казеин является главным белком молока всех млекопитающих, основной белковой группой коровьего молока. Относится к белковому запасу, принадлежит к фракции белков, называемых фосфопротеидами. Один из наиболее ценных пищевых белков, содержащий все незаменимые аминокислоты. Содержание его в коровьем молоке примерно 80% (~78-87%) от всех белков. Основными компонентами казеина являются α s1- , β-, χ-, γ-казеин. Казеины α и β-наиболее чувствительные к ионам Ca, γ-казеин ионами Ca не осаждается, однако γ-казеин содержит чувствительную к сычужному ферменту пептидную связь, образованную остатками фенилаланина и метионина. Казеин, как и любой другой белок, распадается при термической обработке, однако он гораздо более термоустойчив. Для его разрушения необходимо температурное воздействие в 130 градусов Цельсия. Также, казеин образован из большого числа различных аминокислот, объединенных друг с другом в полипептидной цепи, но содержит также множество фосфатных групп, которые и связывают кальций (казеинат кальция, соль кальция)
В молоке казеин находится не в свободном виде, а в виде казеинаткальцийфосфатного комплекса – ККФК. Казеинаткальцийфосфатный комплекс образует мицеллы сферической формы, состоящие из субмицелл. Нативные мицеллы казеина имеют на поверхности общий отрицательный заряд и прочную гидратную оболочку, что в заметной степени обусловливает их устойчивость в молоке. Такой вид казеина иногда именуется как казеиноген.
При прокисании молоко сворачивается, и казеин осаждается в форме творожного сгустка. Свёртывание казеина в молоке протекает под влиянием протеолитических ферментов сычужного сока, кислот, вырабатываемых молочнокислыми бактериями, либо при прямой добавке кислот (технический казеин).
Казеин получают разными способами. Важный фактор, определяющий промышленное получение казеина, является его растворимость в различных растворах. Казеин растворим в разбавленных растворах щелочей и в сильных кислотах, однако нерастворим в разбавленных кислотах, где он выпадает в осадок. Для производства казеина применяется свежее обезжиренное молоко. Удаление жира в молоке происходит с помощью центрифугирования, после чего в него добавляют слабощелочной раствор. Для отделения малейших следов жира снова центрифугируют и приливают разбавленный раствор кислоты, чтобы добиться максимально полного выпадения казеина в осадок. Образовавшийся творожный сгусток промывают для удаления кислоты и высушивают при низкой температуре, поскольку казеин чувствителен к нагреванию.
Существуют четыре основных метода определения массовой доли белка в молоке и молочных продуктах:
– Метод Кьельдаля
– Рефрактометрический метод
– Колориметрический метод
– Метод формольного титрования
ГОСТ 25179-2014 устанавливает методы определения массовой доли белка в колориметрическом методе и в методе формольного титрования. ГОСТ 53951-2010, а так же ГОСТ 23327-98 регулируют измерение массовой доли белка по Кьельдалю.
Метод Кьельдаля
Данный метод основывается на сжигании органических компонентов молочной пробы в колбе Кьельдаля с добавлением серной кислоты в присутствии катализатора сульфата меди. Определяют массовую долю азота, который в ходе реакции освобождается. Массовую долю белка находят, умножая полученный результат на соответствующий коэффициент.
Массовую долю азота определяют следующими способами:
Электрохимический.Кулонометрическое титрование аммиака происходит автоматически в минерализованной пробе.
Химический. Раствор подщелачивается, аммиак с водяным паром дистиллируется, с поглощением его раствором борной кислоты и титрованием последнего раствором соляной кислоты. Индикация точки эквивалентности происходит по изменению окраски индикатора или с помощью потенциометрического анализатора.
Измерения проводится с добавлением, в колбу Кьельдаля, нескольких кусочков фарфора, примерно 10 г. сульфата калия, 0,04 г. сульфата меди. Молочную пробу отмеривают в бюксу с крышкой в количестве 5 см³, крышку закрывают и взвешивают. Перелив молоко из бюксы в колбу, пустую бюксу взвешивают и по разнице определяют массу взятого молока. В колбу с молоком осторожно по стеночкам, тем самым смывая молоко со стенок колбы, добавляют 20 см³ серной кислоты. Колбу закрывают, содержимое с осторожностью перемешивают.
Колбу устанавливают на нагревательный прибор под углом в 45º и осторожно, нагревают до тех пор, пока не прекратится бурное вспенивание и содержимое колбы не станет жидким. Далее процесс продолжают при более интенсивном нагревании. Кипящая кислота должна конденсироваться в середине горловины колбы Кьельдаля. Степень нагревания считается достаточной, когда жидкость становится прозрачной, бесцветной (при применении в качестве катализатора окиси ртути) или слегка голубоватой (при применении в качестве катализатора сульфата меди).
Как только раствор обесцветится, нагревание следует продолжать в течение 1,5 часа. После чего колбе необходимо дать остыть до комнатной температуры. Как только температура достигнет комнатной, доливают 150 см³ дистиллированной воды и вносят несколько кусочков свежепрокаленной пемзы, перемешивают, и снова остужают.
В коническую колбу отмеривают 50 см³ раствора борной кислоты, добавляют 4 капли индикатора и перемешивают.
Собирают установку:
Коническую колбу с борной кислотой устанавливают под холодильником, и соединяют при помощи аллонжа и резиновой трубки, при условии ,что конец аллонжа должен быть погружен в кислоту. Колбу Кьельдаля соединяют с холодильником при помощи каплеуловителя, проходящего через одну пробку с делительной воронкой. Отмеряют 80 см³ раствора гидроксида натрия и приливают его через делительную воронку в колбу Кьельдаля. Кран делительной воронки закрывают незамедлительно для избегания потери образующегося аммиака. Содержимое колбы Кьельдаля круговыми движениями осторожно смешивают и доводят до кипения. Пенообразования следует избегать.
В холодильнике происходит конденсация паров раствора аммиака, которые попадают в колбу с раствором борной кислоты. Перегонка продолжается пока жидкость не начнет бурлить. Степень нагрева регулируется так, чтобы время дистилляции было не менее 20 минут. Борная кислота в процессе принимает зеленую окраску. Полнота перегонки аммиака проверяется путем дополнительной перегонки в новую порцию борной кислоты (20 см³) в течение 5 минут. Окраска раствора борной кислоты не должна меняться. При перегонке не допускается нагревания раствора борной кислоты. Слишком сильное охлаждение (как правило, ниже 10ºС) недопустимо, оно может вызвать переход жидкости из конической колбы в колбу Кьельдаля. По окончании перегонки аллонж вынимают из раствора борной кислоты, и продолжают перегонку в течение 1-2 минут. После прекращения нагревания отсоединяют аллонж. Поверхности аллонжа промываются небольшим количеством дистиллированной воды, сливая ее в коническую колбу. Дистиллят титруют раствором соляной кислоты до перехода зеленого цвета в серый. При избытке титранта раствор приобретает фиолетовый цвет.
Параллельно основному проводят контрольный опыт, применяя 5 см³ дистиллированной воды вместо молочной пробы. Контрольный опыт необходимо повторить не менее 5 раз. По объему аммиака, определяемого титрованием, устанавливают количество общего азота. При умножении количества азота на принятый коэффициент 6,38 для молока; 6,25 для молокосодержащих продуктов; 6,28 для сыворотки, таким образом, находят содержание общего белка в молоке.
Колориметрический метод.
Метод основывается на способности белков молока связывать кислый краситель (при рН ниже изоэлектрической точки), образуя с ним нерастворимый осадок, удаляя который измеряют оптическую плотность исходного раствора красителя относительно полученного раствора.
В пробирку отмеряют 1 см³ молока, приливают 20 см³ рабочего раствора сине-черного красителя, который готовится путем смешивания водного раствора красителя и кислого буферного раствора с добавлением поверхностно-активного вещества (ПАВ). Пробирку закрывают и получившуюся смесь интенсивно перемешивают. Встряхивание не допускается во избежание появления трудноразрушаемой пены. Выпавший осадок центрифугируют 10 минут при 1500 об./мин (20 минут при меньшей частоте вращения в 1000 об./мин.) Далее необходимо отобрать 1 см³ надосадочной жидкости и перенести в мерную колбу №1. Дистиллированной водой доливают до метки 50 см³ и перемешивают. В мерную колбу №2 помещают 1 см³ красителя и так же доливают дистиллированной водой до метки 50 см³. Используя колориметр или спектрофотометр, измеряют оптическую плотность разбавленного раствора красителя (колба №2) по отношению к анализируемой пробе (колба №1). После каждых 24х измерений кювету промывают, специально приготовленным по ГОСТу, буферным раствором.
Массовую долю белка Х4, %, вычисляют по формуле:
Х4 =7,78D — 1,34
где 7,78 — эмпирический коэффициент, %/ед. оптической плотности;
D — измеренная оптическая плотность, ед. оптической плотности;
1,34 — эмпирический коэффициент, %.
Окончательный результат есть среднеарифметическое значение результатов измерений, выполненных в условиях повторяемости, округленное до второго десятичного знака.
Метод формольного титрования.
Этот метод основывается на нейтрализации карбоксильных групп моноаминодикарбоновых кислот белков раствором гидроксида натрия. Количество гидроксида натрия, затраченного на нейтрализацию, пропорционально массовой доле белка в молоке.
В стакан помещают стержень магнитной мешалки и вносят 20 см3 молочной пробы. Далее стакан устанавливается на магнитной мешалке, двигатель мешалки запускают и в молочную пробу погружают электроды потенциометрического анализатора. Постепенно приливают раствор гидроокиси натрия. При достижении точки эквивалентности (pH = 9, подавая раствор по каплям начиная с рН = 4) и окончании времени выдержки, которая длится 30 сек., определяют количество раствора гидроокиси натрия, израсходованное на нейтрализацию молочной пробы до внесения формальдегида. После в стакан вносят 5 см3 формальдегида и засекают время. Через 2 — 2,5 мин. продолжают титрование (снова до точки эквивалентности, где рН=9) и по окончании процесса определяют общее количество раствора, использованного для нейтрализации.
Параллельно основному проводится контрольный опыт по нейтрализации смеси 20 см3 воды и 5 см3 раствора формальдегида.
Массовую долю белка Х3, %, вычисляют по формуле:
Х3 = (V2 – V1 – V0). 0,96 + K
V2– общее количество раствора, израсходованное на нейтрализацию;
V1– количество раствора, израсходованное на нейтрализацию до внесения формальдегида;
V0 – количество раствора, израсходованное на контрольный опыт;
0,96 – эмпирический коэффициент;
K – поправка к результату измерения массовой доли белка, %.
Окончательный результат есть среднеарифметическое значение результатов измерений, выполненных в условиях повторяемости, округленное до второго десятичного знака.
Рефрактометрический метод
Метод основывается на измерении разности показателей преломления луча света, после прохождения его через молоко и безбелковую молочную сыворотку, полученную из той же молочной пробы. Разность между ними прямо пропорциональна массовой доле белка в молоке.
Навеску 40,0 г хлористого кальция вносят в колбу вместимостью 1000 см3, сюда же добавляют 500 см3 воды и перемешивают до полного растворения осадка. Содержимое колбы нагревают до температуры 20оС и доводят дистиллированной водой до метки.
Наливают в 3 флакона по 5 см3 молока, вносят по 6 капель 4%-ного раствора хлористого кальция. Закрывают флаконы пробками, и их содержимое перемешивают, переворачивая флаконы. Далее флаконы помещают в водяную баню, при этом уровень воды в бане должен достигать половины высоты флаконов. Баню закрывают, ставят на электроплитку, доводят содержимое бани до кипения и продолжают кипятить как минимум 10 мин. Сливают горячую воду через отверстия на крышке, не открывая бани, добавляют в баню холодную воду и держат в ней как минимум 2 мин.
Через время баню открывают, достают флаконы и разрушают белковый сгусток, энергично встряхивая флаконы. Флаконы устанавливают в центрифугу и центрифугируют как минимум 10 мин. Получившуюся прозрачную сыворотку отбирают пипеткой и капают на измерительную призму рефрактометра 1-2 капли. Закрывают измерительную призму осветительной. Наблюдая в окуляр рефрактометра, специальным корректором убирают окрашенность границы света и тени. Для того чтобы улучшить резкость границы, измерение проводят через 1 мин после нанесения сыворотки на призму, так как за это время из пробы удаляется воздух и происходит лучшее смачивание поверхности осветительной призмы. Осуществляют по шкале «Белок» как минимум 3 наблюдения. Удаляют сыворотку с поверхности призмы рефрактометра, промывают ее водой и протирают фильтровальной бумагой.
Вносят на измерительную призму 2 капли исследуемого молока и проводят по шкале «Белок» как минимум 5 наблюдений, так как резкость границы света и тени у молока хуже, чем у сыворотки. Вычисляют средние арифметические результаты наблюдений для сыворотки и молока.
Массовую долю белка в молоке X1, %, в процентах вычисляют по формуле:
Х1=Х2 – Х3,
Х2 — среднее арифметическое значение результатов измерений по шкале «Белок» для молока, %;
ХЗ — среднее арифметическое значение результатов измерений по шкале «Белок» для сыворотки, %.
Предел допустимой погрешности результата измерений составляет ±0,1 % массовой доли белка при доверительной вероятности 0,90 и расхождении между двумя параллельными определениями не более 0,1 % массовой доли белка.
Окончательный результат есть среднеарифметическое значение результатов измерений, выполненных в условиях повторяемости, округленное до второго десятичного знака.
В сыром коровьем молоке согласно ФЗ «Технический регламент на молоко и молочную продукцию» массовая доля белка должна быть в пределах 2,8-3,6%, но не менее 2,8%. Базисная норма массовой доли белка составляет 3,0%.
Сумм Б. Д. Основы коллоидной химии: учебник для студентов хим. и нехим. спец. — М.: Высшая школа, 2010 — 410 с.
Боровская Л.В. Электронный учебно-методический комплекс дисциплины «Физическая и коллоидная химия: учебно-методический комплекс дисциплины» Учебное пособие. ФГУП НТЦ «ИНФОРМРЕГИСТР» Депозитарий электронных изданий. Москва 2010 .
Феноменологическая модель термокислотной коагуляции белков обезжиренного молока / Л.А. Остроумов, А.М. Осинцев, И.А. Смирнова и др. // Техника и технология пищевых производств. – 2011. – № 1. – С. 133–139.
Транспортировка и хранение скоропортящихся пищевых продуктов. Данилин В.Н., Петрашев В.А., Боровская Л.В.// Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. 1996. № 1-2. С. 7
Осинцев, А.М. Роль ионов кальция в коллоидной стабильности мицелл казеина / А.М. Осинцев, В.И. Брагинский О.Ю. Лапшакова А.Л. Чеботарев // Техника и технология пищевых производств. – 2009. – № 1. – С. 63–67
Исследование термодинамических свойств белково-полисахаридной системы методом дифференциальной сканирующей калориметрии /Бугаец Н.А., Тамова М.Ю., Боровская Л.В., Миронова О.П. //Известия высших учебных заведений. Пищевая технология Издательство: Кубанский государственный технологический университет .Краснодар, № 5-6,с.112.
ГОСТ 23327-98. Молоко и молочные продукты. Метод измерения массовой доли общего азота по Кьельдалю и определение массовой доли белка: http://docs.cntd.ru/document/gost-23327-98
ГОСТ 25179-90. Молоко. Методы определения белка: http://docs.cntd.ru/document/gost-25179-90
ГОСТ 25179-2014 Молоко и молочные продукты. Методы определения массовой доли белка: http://docs.cntd.ru/document/1200113442
Методы определения белка в молоке формольным и рефрактометрическим методами: https://studfiles.net/preview/4258085/page:6/
Для молока сырого кислотностью не выше 20 °Т существуют следующие методы измерения массовой доли белка: колориметрический, рефрактометрический и формольного титрования, а также метод измерения массовой доли общего азота по Кьельдалю.
Отбор проб и подготовка их к испытаниям – по ГОСТ 13928. Консервирование проб не допускается.
Колориметрический метод
Колориметрический метод основан на способности белков молока при рН ниже изоэлектрической точки связывать кислый краситель, образуя с ним нерастворимый осадок, после удаления которого измеряют оптическую плотность исходного раствора красителя относительно полученного раствора, которая уменьшается пропорционально массовой доле белка.
Аппаратура, материалы и реактивы:
- весы лабораторные 4-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 200 г по ГОСТ 24104;
- центрифуга для измерения массовой доли жира молока по нормативно-технической документации;
- колориметр фотоэлектрический лабораторный со светофильтром для выделения спектральной области 590 нм с кюветами рабочей длины 10 мм или спектрофотометр с выделяемой длиной волны 590 нм;
- анализатор потенциометрический с ценой деления 0,05 ед. рН с диапазоном измерения 2-3 ед. рН;
- термометр ртутный стеклянный с диапазоном измерения 0–100 °С, с ценой деления 0,5 или 1,0 °С, с пределом допустимой погрешности ± 1 °С по ГОСТ 28498;
- пробки резиновые конусные № 16 или 19 по нормативно-технической документации;
- штатив для пробирок;
- фильтры бумажные;
- пробирки П1, П2, П4-25 по ГОСТ 25336;
- воронки В или ВФ по ГОСТ 25336;
- пипетки 1-2-1, 2-2-1, 4-2-1, 5-2-1, 2-2-20 по ГОСТ 29169;
- колбы 1-2-50, 1-2-200, 1-2-500, 1-2-2000, 2-2-50, 2-2-200, 2-2-500, 2-2-2000 по ГОСТ 1770;
- бутыль темного стекла вместимостью 2000 см3 по нормативно-технической документации;
- краситель «Амидо-черный 10 Б» (1-амино-2,7-бис(n-нитрофенилазо)-8-оксинафталин-3,6-дисульфокислоты динатриевая соль) по ТУ 6-09-05-557, ч. д. а.;
- кислота лимонная по ГОСТ 3652, х. ч. или ч. д. а.;
- натрий ортофосфат двузамещенный 12-водный по ГОСТ 4172, х. ч. или ч. д. а. или натрий ортофосфат двузамещенный, х. ч. или ч. д. а.;
- кислота серная по ГОСТ 4204, х. ч. или ч. д. а.;
- натрия гидроокись по ГОСТ 4328, х. ч. или ч. д. а.;
- вода дистиллированная по ГОСТ 6709.
Допускается применение других средств измерений с метрологическими характеристиками и оборудования с техническими характеристиками не хуже, а также реактивов по качеству не ниже вышеуказанных.
Подготовка к измерениям. Приготовление буферного раствора. Взвешивают 31,70 г лимонной кислоты и 8,40 г ортофосфата натрия. Результат взвешивания записывают с округлением до 2-го десятичного знака. Реактивы помещают в колбу вместимостью 500 см3 и добавляют в нее 400 см3 воды. Колбу нагревают до температуры выше 70 °С. Затем содержимое колбы перемешивают до полного растворения веществ и охлаждают до температуры (20 ± 2) °С.
Приготовление раствора красителя. Навеску 4,60 г красителя, взвешенного с отсчетом до 0,01 г, помещают в колбу вместимостью 500 см3 и добавляют в нее 200 см3 воды. Колбу нагревают до температуры не выше 70 °С и затем перемешивают содержимое ее до растворения красителя.
Раствор отфильтровывают через бумажный фильтр в мерную колбу вместимостью 2000 см3. Фильтр промывают водой до удаления следов красителя. В эту же колбу переносят буферный раствор.
Содержимое колбы охлаждают до температуры (20 ± 2) °С. Колбу доливают водой до метки, закрывают резиновой пробкой и перемешивают ее содержимое путем переворачивания колбы не менее шести раз.
Раствор должен иметь (2,3 ± 0,1) ед. рН. Если рН раствора не соответствует данному значению, исправляют его добавлением концентрированной серной кислоты или гидроокиси натрия. Раствор, разбавленный в 50 раз, должен иметь оптическую плотность (0,82 ± 0,02) на длине волны 590 нм в кювете с рабочей длиной 10 мм. Если оптическая плотность раствора не соответствует данному значению, то исправляют ее добавлением буферного раствора или раствора красителя. Раствор следует использовать только после 12 ч выдержки.
Раствор должны хранить в холодильнике в бутыли из темного стекла не более 4 мес, еженедельно проверяя и исправляя значения рН и оптической плотности.
Проведение измерений. В стеклянную пробирку помещают пипеткой 1 см3 молока, приливают 20 см3 раствора красителя и, закрыв пробирку резиновой пробкой, перемешивают ее содержимое, переворачивая пробирку от 2 до 10 раз. Следует избегать встряхивания, так как при этом образуется трудноразрушимая пена.
Помещают пробирку в центрифугу и центрифугируют при частоте вращения 25 с-1 (1500 об/мин) в течение 10 мин или при частоте вращения 16 с-1 (1000 об/мин) – в течение 20 мин.
Отбирают пипеткой 1 см3 надосадочной жидкости, помещают в мерную колбу вместимостью 50 см3, доливают колбу до метки водой и содержимое перемешивают. Аналогичным способом разбавляют рабочий раствор красителя в 50 раз.
Измеряют на фотоэлектроколориметре или спектрофотометре оптическую плотность разбавленного раствора красителя по отношению к разбавленному содержимому мерной колбы.
После каждых 24 наблюдений кювету промывают буферным раствором.
Обработка результатов. Массовую долю белка X, %, вычисляют по формуле:
Х = 7,78D — 1,34,
где D – измеренная оптическая плотность, ед. оптич. плотности; 7,78 – эмпирический коэффициент, %/ед. оптич. плотности; 1,34 – эмпирический коэффициент, %.
Предел допустимой погрешности результата измерений в диапазоне массовой доли белка 2,5–4,0 % составляет ± 0,1 % массовой доли белка при доверительной вероятности 0,80 и расхождении между двумя параллельными измерениями не более 0,013 единиц оптической плотности или не более 0,1 % массовой доли белка.
За окончательный результат измерения принимают среднеарифметическое значение результатов вычислений двух параллельных наблюдений, округляя результат до второго десятичного знака. При расхождении между результатами измерений, полученными в разных лабораториях более чем на 0,1 % массовой доли белка, измерение проводят по ГОСТ 23327.
Рефрактометрический метод
Рефрактометрический метод основан на измерении показателей преломления молока и безбелковой молочной сыворотки, полученной из того же образца молока, разность между которыми прямо пропорциональна массовой доле белка в молоке.
Аппаратура, материалы и реактивы:
- комплект для измерения массовой доли белка, состоящий из: рефрактометра (рис.
со шкалой массовой доли белка в диапазоне 0–15 %, ценой деления 0,1 %; водяной бани закрытого типа для флаконов;
- центрифуга для измерения массовой доли жира в молоке по нормативно-технической документации;
- электроплитка номинальной мощностью 1000 Вт по ГОСТ 14919;
- колбы 1-1000-2, 2-1000-2 по ГОСТ 1770;
- пипетки 1-2-1, 2-2-1, 2-2-5, 4-2-1, 5-2-1 по ГОСТ 29169;
- флаконы из стеклянной трубки для лекарственных средств, типа ФО, вместимостью 10 см3 по ТУ 64–2–10;
- пробки резиновые по нормативно-технической документации;
- кальций хлористый 2-водный по ТУ 6-09-5077;
- вода дистиллированная по ГОСТ 6709.
Допускается применение других средств измерений с метрологическими характеристиками и оборудования с техническими характеристиками не хуже, а также реактивов по качеству не ниже вышеуказанных.
Подготовка к измерениям. Навеску 40,0 г хлористого кальция помещают в колбу вместимостью 1000 см3, приливают к ней 500 см3 воды и перемешивают до полного растворения соли. Содержимое колбы нагревают до температуры (20 ± 2) °С и доводят водой до метки.
Проведение измерений. Наливают в 3 флакона по 5 см3 молока, добавляют по 6 капель раствора хлорида кальция. Флаконы закрывают пробками, и содержимое их перемешивают путем переворачивания флаконов.
Рис. 8. Рефрактометр ИРФ-454: 1, 13 – направляющие; 2 – блок рефрактометрический; 3, 7, 9, 12, – штуцера; 4 – крючок; 5 – шкала; 6 – нониус; 8 – рукоятка; 10– шарнир; 11, 15 – зеркала, 14 – заслонка
Помещают флаконы в водяную баню, наливая в баню воду так, чтобы ее уровень достигал половины высоты флаконов. Баню закрывают, помещают на электроплитку, доводят воду в бане до кипения и кипятят не менее 10 мин. Не открывая бани, сливают горячую воду через отверстия в крышке, наливают в баню холодную воду и выдерживают в ней не менее 2 мин.
Открывают баню, извлекают флаконы и разрушают белковый сгусток путем энергичного встряхивания флаконов.
Флаконы помещают в центрифугу и центрифугируют не менее 10 мин. Образовавшуюся прозрачную сыворотку отбирают пипеткой и наносят на измерительную призму рефрактометра 1-2 капли. Закрывают измерительную призму осветительной.
Наблюдая в окуляр рефрактометра, специальным корректором убирают окрашенность границы света и тени. Для улучшения резкости границы измерение проводят через 1 мин после нанесения сыворотки на призму, так как за это время из пробы удаляется воздух и лучше смачивается поверхность осветительной призмы.
Проводят по шкале «Белок» не менее 3 наблюдений. Удаляют сыворотку с призмы рефрактометра, промывают ее водой и вытирают фильтровальной бумагой.
Помещают на измерительную призму 2 капли исследуемого молока и проводят по шкале «Белок» не менее 5 наблюдений, так как резкость границы света и тени у молока хуже, чем у сыворотки.
Вычисляют среднеарифметические результаты наблюдений для сыворотки и молока.
Обработка результатов. Массовую долю белка в молоке X1, %, вычисляют по формуле:
X1 = X2 — X3,
где Х2 – среднеарифметическое значение результатов наблюдения по шкале «Белок» для молока, %; Х3 – среднеарифметическое значение результатов наблюдения по шкале «Белок» для сыворотки, %.
Предел допустимой погрешности результата измерений составляет ± 0,1 % массовой доли белка при доверительной вероятности 0,80 и расхождении между двумя параллельными определениями не более 0,1 % массовой доли белка.
За окончательный результат измерения принимают среднеарифметическое значение результатов двух параллельных вычислений массовой доли белка, округляя результат до второго десятичного знака.
При расхождении между результатами измерений, полученными в разных лабораториях более чем на 0,1% массовой доли белка, измерение проводят по ГОСТ 23327.
Метод формольного титрования
Метод применяют при условии согласия с поставщиком.
Метод формольного титрования основан на нейтрализации карбоксильных групп моноаминодикарбоновых кислот белков раствором гидроксида натрия, количество которого, затраченное на нейтрализацию, пропорционально массовой доле белка в молоке.
Аппаратура, материалы и реактивы:
- анализатор потенциометрический с диапазоном измерения от 4 до 10 ед. рН с ценой деления 0,05 ед. рН;
- блок автоматического титрования, аппаратурно-совместимый с потенциометрическим титратором и имеющий дозатор раствора (бюретку) вместимостью не менее 5 см3 с ценой деления не более 0,05 см3;
- секундомер механический типа СОПир 3-го класса;
- колбы 1-1000-2, 2-1000-2 по ГОСТ 1770;
- пипетки 2-2-5, 2-2-20 по ГОСТ 29169;
- воронки ВК по ГОСТ 25336;
- стаканы В-1-50, В-2-50 по ГОСТ 25336;
- натрия гидроокись, стандарт-титр по ТУ 6-09-2540, раствор с молярной концентрацией 0,1 моль/дм3;
- формальдегид, водный раствор с массовой долей формальдегида 30% по ГФ СССР, № 619;
- вода дистиллированная по ГОСТ 6709.
Допускается применение других средств измерений с метрологическими характеристиками и оборудования с техническими характеристиками не хуже, а также реактивов по качеству не ниже вышеуказанных.
Определение поправки к результатам измерения массовой доли белка методом формального титрования. Для определения поправки к результатам измерения массовой доли белка методом формольного титрования проводят одновременное измерение массовой доли белка в одном и том же образце молока методом формального титрования и по ГОСТ 23327.
Измерения проводят на средней пробе молока, полученной путем смешивания равных по массе образцов молока, полученных от разных хозяйств. При этом средняя проба должна быть образована не менее чем от 75 % всех хозяйств – сдатчиков молока.
Измерения как по ГОСТ 23327, так и методом формольного титрования проводят в шести повторностях.
Поправку Х4, %, вычисляют по формуле:
Х4=Х5 — Х6,
где X5 – среднеарифметическое значение массовой доли белка, полученное по ГОСТ 23327, %; Х6 – среднеарифметическое значение массовой доли белка, полученное формольным титрованием, %.
Определение поправки проводят не реже одного раза в декаду.
Проведение измерений. В стакан помещают 20 см3 молока и стержень магнитной мешалки. Стакан устанавливают на магнитную мешалку, включают двигатель мешалки и погружают электроды потенциометрического анализатора в молоко. Включают кнопку «Пуск» блока автоматического титрования, а спустя 2–3 с – кнопку «Выдержка». Раствор гидроксида натрия при этом начинает поступать из дозатора блока в стакан с молоком, нейтрализуя последнее. По достижении точки эквивалентности (рН = 9) и истечении времени выдержки (30 с) процесс нейтрализации автоматически прекращается, а на панели блока автоматического титрования зажигается сигнал «Конец». После этого отключают кнопки «Пуск» и «Выдержка», определяют количество раствора щелочи, затраченной на нейтрализацию молока до внесения формальдегида, и вносят в стакан 5 см3 формальдегида.
По истечении 2–2,5 мин вновь включают кнопки «Пуск» и «Выдержка». По окончании процесса определяют общее количество раствора, затраченного на нейтрализацию.
Параллельно проводят контрольный опыт по нейтрализации смеси 20 см3 воды и 5 см3 раствора формальдегида.
Обработка результатов. Массовую долю белка Х1, %, вычисляют по формуле
X1 = (V1 — V2 — V3) x 0,96 + X4
где V2 – общее количество раствора, израсходованное на нейтрализацию, см3; V1 – количество раствора, израсходованное на нейтрализацию до внесения формальдегида, см3; V3 – количество раствора, израсходованное на контрольный опыт, см3; 0,96 – эмпирический коэффициент, %/см3; X4 – поправка к результату измерения массовой доли белка, %.
Предел допустимой погрешности результата измерений в диапазоне массовой доли белка 2,2–4,0 % составляет ± 0,15 % массовой доли белка при доверительной вероятности 0,80 и расхождении между двумя параллельными измерениями не более 0,2% массовой доли белка.
За окончательный результат измерения принимают среднеарифметическое значение результатов двух параллельных вычислений, округляя результат до второго десятичного знака.
При расхождении между двумя результатами измерений, полученными в разных лабораториях более чем на 0,15 % массовой доли белка, измерение проводят по ГОСТ 23327.
Метод измерения массовой доли общего азота по Кьельдалю и определение массовой доли белка
Область применения. Метод Кьельдаля основан на минерализации пробы молока концентрированной серной кислотой в присутствии окислителя, инертной соли – сульфата калия и катализатора – сульфата меди. При этом аминогруппы белка превращаются в сульфат аммония, растворенный в серной кислоте.
Массовую долю азота в этом растворе измеряют одним из следующих способов:
- химическим – путем подщелачивания раствора, дистилляции аммиака с водяным паром, поглощения его раствором борной кислоты и титрования последнего раствором соляной кислоты с индикацией точки эквивалентности по изменению окраски индикатора (ручное титрование) или с помощью потенциометрического анализатора (ручное или автоматическое титрование);
- электрохимическим – путем автоматического кулонометрического титрования аммиака непосредственно в минерализованной пробе.
Массовую долю белка определяют, умножая полученный результат на соответствующий коэффициент.
Рис. 9. Общий вид установки для потенциометрического титрования:
1 – иономер; 2 – блок автоматического титрования; 3 – электромагнитный клапан; 4 – штатив; 5 – мешалка;
6 – втулка резиновая; 7 – держатель электродов; 8 – измерительный электрод; 9 – вспомогательный электрод;
10 – дозирующая трубка; 11 – одноходовой кран; 12– трубка резиновая d = 2 мм; 13 – трубка резиновая d = 4,5 мм;
14 – зажим; 15–тройник; 16– активатор мешалки; 17–хомутик; 18 – пружина
Нормативные ссылки. В настоящем разделе использованы ссылки на следующие стандарты:
- ГОСТ 12.4.021 Система стандартов безопасности труда. Системы вентиляционные. Общие требования;
- ГОСТ 1770 Посуда мерная лабораторная стеклянная. Цилиндры, мензурки, колбы, пробирки. Общие технические условия;
- ГОСТ 2603 Ацетон. Технические условия;
- ГОСТ 3118 Кислота соляная. Технические условия;
- ГОСТ 3622 Молоко и молочные продукты. Отбор проб и подготовка их к испытанию;
- ГОСТ 4145 Калий сернокислый. Технические условия;
- ГОСТ 4160 Калий бромистый. Технические условия;
- ГОСТ 4165 Медь (II) сернокислая 5-водная. Технические условия;
- ГОСТ 4204 Кислота серная. Технические условия;
- ГОСТ 4221 Калий углекислый. Технические условия;
- ГОСТ 4328 Натрия гидроокись. Технические условия;
- ГОСТ 6709 Вода дистиллированная. Технические условия;
- ГОСТ 9147 Посуда и оборудование лабораторные фарфоровые. Технические условия;
- ГОСТ 9656 Кислота борная. Технические условия;
- ГОСТ 10929 Водорода перекись. Технические условия;
- ГОСТ 14919 Электроплиты, электроплитки и жарочные шкафы бытовые. Общие технические условия;
- ГОСТ 19908 Тигли, чаши, стаканы, колбы, воронки, пробирки и наконечники из прозрачного кварцевого стекла. Общие технические условия;
- ГОСТ 20490 Калий марганцевокислый. Технические условия;
- ГОСТ 24104 Весы лабораторные общего назначения и образцовые. Общие технические условия;
- ГОСТ 25336 Посуда и оборудование лабораторные, стеклянные. Типы, основные параметры и размеры;
- ГОСТ 26809 Молоко и молочные продукты. Правила приемки, методы отбора проб и подготовка проб к анализу;
- ГОСТ 28498 Термометры жидкостные стеклянные. Общие технические требования. Методы испытаний;
- ГОСТ 29228 Посуда лабораторная стеклянная. Пипетки градуированные. Общие требования;
- РМГ 29 Государственная система обеспечения единства измерений. Метрология. Основные термины и определения.
Методы отбора проб. Методы отбора проб и подготовка их к анализу – по ГОСТ 13928, ГОСТ 3622 и ГОСТ 26809.
Аппаратура, материалы и реактивы. Для измерений применяют следующие аппаратуру, материалы и реактивы.
- весы лабораторные 2-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 200 г по ГОСТ 24104;
- весы лабораторные 4-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 500 г по ГОСТ 24104;
- анализатор потенциометрический с диапазоном измерения 0-12 ед. рН с ценой деления ,0,05 ед.рН;
- блок автоматического титрования, аппаратурно-совместимый с потенциометрическим анализатором и имеющий дозатор раствора – бюретку вместимостью не менее 5 см3 с ценой деления не более 0,02 см3, а также магнитную мешалку;
- автоматический кулонометрический титратор общего назначения с диапазоном измерения 0,1-0,4 Кл и ценой деления не более 0,005 Кл или автоматический кулонометрический титратор для измерения массовой доли общего азота с диапазоном измерения 0–1 % азота и ценой деления не более 0,01 % азот;
- термометр ртутный стеклянный с диапазоном измерения 0–40 °С с ценой деления 0,1°С по ГОСТ 28498;
- плитка электрическая мощностью 1000 Вт по ГОСТ 14919;
- блок с гнездами алюминиевый для пробирок или колб Кьельдаля (рис.10);
- шкаф вытяжной;
- приспособление для отвода кислотных паров, выделяющихся при минерализации (рис. 11);
- колбы Кьельдаля 2-100-ТС по ГОСТ 25336; .
- пробирки кварцевые типа БП по ГОСТ 19908 или пробирки из термостойкого стекла (рис. 12);
- холодильник ХШ-3-200 по ГОСТ 25336;
- каплеуловитель лабораторный стеклянный по ГОСТ 25336 или каплеуловитель согласно рис. 13 (из термически стойкого стекла, а также может быть из полиметилметакрилата и коррозионностойких сортов стали);
- колбы мерные 1-250-2, 1-500-2, 1-1000-2, 1-2000-2 или 2-250-2, 2-500-2, 2-1000-2, 2-2000-2 по ГОСТ 1770;
- цилиндры мерные 1-10-1, 1-50-1, 1-100-1, 1-1000-1 или 1-10-2, 1-50-2, 1-100-2, 1-1000-2, или 3-50-1, 3-100-1, 3-1000-1 или 3-50-2, 3-100-2, 3-1000-2 по ГОСТ 1770;
- пипетки 8-2-0,1 или 8-2-0,2 по ГОСТ 29228;
- пипетки 6-1-10 или 6-2-10 по ГОСТ 29228;
- бюретки 1-2-5-0,02 или 2-2-5-0,02, или 6-2-5-0,02, или 7-2-10-002 по ГОСТ 29228;
- колбы конические Кн-2-250-34ТХС, Кн-2-1000-42-ТХС, Кн-2-2000-50-ТС по ГОСТ 25336;
- стаканы В-1-50 ТС, В-1-100 ТС, В-1-250 ТС или В-2-50 ТС, В-2-100 ТС, В-2-250 ТС по ГОСТ 25336;
| Сосуд | D1 | Число гнезд |
| Пробирка | 45° | 5 |
| Колба Кьельдаля | 67° | 4 |
Рис. 10. Алюминиевый блок с гнездами для пробирок или колб Кьельдаля:
1 – алюминиевый блок; 2 – теплоизоляция (асбест или асбоцемент);
3 – цилиндрический алюминиевый экран;
4 – гнездо для пробирки или колбы Кьельдаля
Рис. 11. Приспособление для отвода кислотных паров:
1 – пробирка или колба Кьельдаля; 2 – стеклянный колпак;
3 – трубка из резины или фторопласта-4
Рис. 12. Пробирка из стекла ТС
Рис. 13. Каплеуловитель
- стаканчики СВ-14/8 по ГОСТ 25336;
- воронки делительные ВД-2-25 ХС по ГОСТ 25336;
- воронки В-36-80 ХС по ГОСТ 25336;
- ступка фарфоровая с пестиком по ГОСТ 9147;
- отрезки стеклянных трубок длиной 2–3 см, диаметром 0,5 см;
- кислота серная концентрированная, плотностью 1,83–1,84 г/см3 по ГОСТ 4204;
- кислота соляная по ГОСТ 3118, раствор концентрацией 0,1 моль/дм3;
- кислота соляная стандарт-титр по НД;
- кислота борная по ГОСТ 9656;
- натрия гидроокись по ГОСТ 4328;
- калия бромид по ГОСТ 4160;
- калия карбонат по ГОСТ 4221;
- калия гидрокарбонат по ГОСТ 4143;
- калия сульфат по ГОСТ 4145;
- калия перманганат по ГОСТ 20490;
- медь сернокислая 5-водная по ГОСТ 4165;
- перекись водорода по ГОСТ 10929, раствор с массовой долей 30%;
- ацетон по ГОСТ 2603;
- вода дистиллированная по ГОСТ 6709;
- метиленовый голубой по НД или аналогичный производства Индии;
- бриллиантовый зеленый по НД;
- метиловый красный по НД;
- бромкрезоловый зеленый по НД.
Все реактивы должны быть чистыми для анализа или химически чистыми.
Допускается применение других средств измерения с метрологическими характеристиками и оборудования с техническими характеристиками не хуже, а также реактивов по качеству не ниже вышеуказанных.
Подготовка к измерениям. Приготовление раствора гидроокиси натрия. Растворяют 400 г гидроокиси натрия в 600 см3 дистиллированной воды.
Приготовленные смеси солей. Смешивают 100 г сульфата калия с 0,4 г сернокислой меди, смесь измельчают в ступке.
Приготовление раствора индикаторов. Растворяют в 100 см3 ацетона: для получения метиленового голубого – 0,075 г метилового красного и 0,200 г метиленового голубого; бромкрезолового зеленого – 0,045 г метилового красного и 0,200 г бромкрезолового зеленого; бриллиантового зеленого – 0,045 г метилового красного и 0,010 г бриллиантового зеленого.
Приготовление раствора для поглощения аммиака. Для измерения массовой доли азота с индикацией точки эквивалентности с помощью потенциометрического анализатора растворяют в 1000 см3 горячей дистиллированной воды 40 г борной кислоты.
Для измерения массовой доли азота с индикацией точки эквивалентности по изменению окраски индикатора в 1000 см3 раствора борной кислоты вносят 25 см3 одного из индикаторных растворов.
Приготовление раствора соляной кислоты концентрации 0,2 моль/дм3. В соответствии с инструкцией к стандарт-титру вносят содержимое двух ампул стандарт-титра соляной кислоты в мерную колбу вместимостью 1000 см3, доводят дистиллированной водой объем до метки и перемешивают.
Приготовление анодного раствора. В мерную колбу вместимостью 1 дм3 помещают 100 г бромида калия, 240 г гидрокарбоната калия и 22 г карбоната калия, приливают 800 см3 дистиллированной воды и перемешивают до растворения. Объем раствора доводят до метки водой и перемешивают.
Приготовление нейтрализующего раствора. В мерную колбу вместимостью 1 дм3 помещают 100 г бромида калия и 200 г гидроокиси натрия, приливают около 800 см3 дистиллированной воды и перемешивают до растворения. Объем раствора доводят до метки водой и перемешивают.
Химический способ измерения массовой доли азота
Проведение измерений. 1. В колбу Кьельдаля или пробирку помещают несколько отрезков стеклянных трубок и 10 г смеси солей.
В стаканчик для взвешивания отмеряют 1 см3 продукта, крышку закрывают и взвешивают. Продукт переливают в колбу Кьельдаля или пробирку. Пустой стаканчик с крышкой вновь взвешивают и по разнице между массой стаканчика с молоком и массой пустого стаканчика устанавливают массу взятого продукта.
В колбу Кьельдаля или пробирку добавляют 10 см3 серной кислоты и 10 см3 перекиси водорода или 0,5 г перманганата калия.
Колбу Кьельдаля или пробирку помещают в гнездо алюминиевого блока на электроплитке. Устанавливают регулятор нагрева плитки в среднее положение.
После прекращения бурного вспенивания содержимого колбы или пробирки (приблизительно через 10 мин после начала нагревания) устанавливают регулятор нагрева плитки в положение, соответствующее максимуму. Нагревание продолжают до тех пор, пока жидкость не станет прозрачной и бесцветной или слегка голубоватой.
- Колбу Кьельдаля или пробирку с полученным минерализатом охлаждают на воздухе до комнатной температуры.
- Измерение массовой доли общего азота химическим способом с индикацией точки эквивалентности по изменению окраски индикатора проводят в следующей последовательности.
В колбу Кьельдаля или пробирку с минерализатом добавляют 20 см3 дистиллированной воды и тщательно перемешивают круговым движением до растворения осадка.
Собирают перегонный аппарат (рис. 14). Включают электроплитку под колбой-парообразователем, открывают зажим на линии отвода пара в канализацию и закрывают зажим на линии подачи пара в колбу Кьельдаля. Нагревают воду в колбе-парообразователе до кипения. Колбу Кьельдаля или пробирку присоединяют к перегонному аппарату.
Рис. 14. Прибор для отгонки аммиака:
1 – плитка электрическая;, 2–колба коническая вместимостью 2000 см3;
3– воронка делительная; 4 – каплеуловитель; 5 – пробирка кварцевая;
6–холодильник; 7 – колба коническая вместимостью 250 см3
4. В коническую колбу вместимостью 250 см3 отмеривают мерным цилиндром 20 см3 смеси раствора борной кислоты с раствором индикатора.
Устанавливают коническую колбу на поз. 7 так, чтобы конец трубки холодильника находился ниже верхнего уровня смеси растворов в колбе.
5. Отмеряют мерным цилиндром 50 см3 раствора гидроокиси натрия и осторожно, не допуская выбросов, переливают его через делительную воронку в колбу Кьельдаля или пробирку. Кран воронки сразу закрывают. Закрывают зажим на линии отвода пара и открывают зажим на линии подачи пара из колбы-парообразователя в колбу Кьельдаля
или пробирку.
Перегонку ведут до достижения объема конденсата 90–120 см3 (время перегонки – 5–10 мин). Температура воды на выходе из холодильника не должна превышать 25 °С.
6. Содержимое конической колбы с раствором индикатора, борной кислотой и конденсатом титруют раствором соляной кислоты концентрацией 0,2 моль/дм3 до изменения цвета, указанного в табл. 37.
Проводят отсчет объема кислоты, затраченного на титрование содержимого колбы.
При измерении массовой доли общего азота химическим способом с индикацией точки эквивалентности с помощью потенциометрического анализатора (ручное титрование) проводят операции в соответствии п. 1, 2, 3.
7. В химический стакан вместимостью 250 см3 отмеривают мерным цилиндром 20 см3 раствора борной кислоты и устанавливают стакан на поз. 7 так, чтобы конец трубки холодильника находился ниже верхнего уровня раствора в стакане.
8. Дозировку, подачу раствора гидроокиси натрия в колбу Кьельдаля и перегонку осуществляют в соответствии с п. 5.
Таблица 37.
Изменение цвета раствора при титровании с различными индикаторами
| Индикатор | Цвет раствора | ||
| исходный | в точке эквивалентности | при избытке титранта | |
| Метиленовый голубой | Зеленый | Серый | Фиолетовый |
| Бромкрезоловый зеленый и бриллиантовый зеленый | Зеленый | Серо-желтый | Красный |
Химический стакан снимают с поз. 7 и погружают в него электроды потенциометрического анализатора с раствором борной кислоты и конденсатом и титруют содержимое стакана раствором соляной кислоты концентрации 0,2 моль/дм3 до достижения рН = 5,4.
Проводят отсчет объема кислоты, затраченного на титрование содержимого стакана.
Автоматическое титрование. При измерении массовой доли азота химическим способом с автоматическим титрованием последовательно выполняют указания пунктов 1, 2, 3, 4, 5, 7.
Подключают блок автоматического титрования к потенциометрическому анализатору согласно инструкции, прилагаемой к блоку. Подключают блок и анализатор к сети и прогревают в течение 10 мин.
Заполняют дозатор блока автоматического титрования раствором соляной кислоты концентрации 0,2 моль/дм3.
Настраивают потенциометрический анализатор на диапазон, включающий значение рН = 5,4. Настраивают блок автоматического титрования на точку эквивалентности, равную 5,4, и устанавливают на блоке значение рН = 10,4, начиная с которого подача соляной кислоты должна вестись по каплям.
Устанавливают время выдержки после окончания титрования – 15 с.
В химический стакан со смесью конденсата и раствором борной кислоты помещают стержень магнитной мешалки. Включают двигатель мешалки и погружают электроды потенциометрического анализатора и сливную трубку дозатора блока автоматического титрования в содержимое химического стакана.
Включают кнопку «Пуск» блока автоматического титрования, а спустя 2–3 с – кнопку «Выдержка». Раствор соляной кислоты при этом начинает поступать из дозатора блока в стакан с конденсатом, нейтрализуя последний.
По достижении точки эквивалентности и истечении времени выдержки 15 с процесс нейтрализации автоматически прекращается, а на панели блока автоматического титрования зажигается сигнал «Конец». После этого отключают все кнопки. Фиксируют объем раствора кислоты, затраченного на нейтрализацию.
Электрохимический способ
Для измерения массовой доли общего азота электрохимическим способом проводят операции, предусмотренные в п. 1.2.
Подготовку кулонометрического титратора к работе проводят согласно инструкции, прилагаемой к прибору.
Минерализат после охлаждения количественно переносят в мерную колбу вместимостью 50 см3, объем раствора доводят до метки дистиллированной водой и перемешивают.
В измерительную ячейку титратора, заполненную анодным раствором, вносят 0,2 см3 нейтрализующего раствора, а затем – 0,1 см3 раствора минерализата и включают кнопку «Пуск» автоматического титрования (некоторые модификации кулонометрического титратора начинают титрование автоматически после внесения раствора минерализата).
Процесс титрования аммиака проводят автоматически. По окончании процесса прибор отключается. Показания цифрового индикатора соответствуют значению массы общего азота в пробе или значению количества электричества, затраченного на окисление аммиака (в зависимости от модификации прибора).
Периодически, не реже двух раз в день и при замене хотя бы одного из реактивов, необходимо проводить контрольное измерение, используя вместо продукта 1 см3 дистиллированной воды. Количество повторов контрольного измерения должно быть не менее 5.
При появлении одного из значений, отличающегося от нуля, проводят замену реактивов и повторное контрольное измерение.
Обработка результатов измерений
Массовую долю общего азота X, %, при химическом способе измерения вычисляют по формуле
где V1 – объем кислоты, затраченный на титрование, см3; V2 – объем кислоты, затраченный на титрование при контрольном измерении, см3; С – концентрация соляной кислоты, моль/дм3; М – масса навески продукта, г; 1,4 – коэффициент пересчета объема кислоты в массовую долю общего азота, (% ∙ г ∙ дм3)/(моль ∙ см3).
Массовую долю белка Y, %, определяют по формуле
Y = 6,38X,
где 6,38 – масса молочного белка, эквивалентная единице массы общего азота.
Массовую долю общего азота X, %, при электрохимическом способе измерения вычисляют по формуле, приведенной в паспорте на прибор.
В табл. 38 приведены метрологические характеристики методик измерения массовой доли общего азота и определения массовой доли белка, где установлены: границы абсолютной погрешности измерений при доверительной вероятности Р = 0,95; сходимость по РМГ 29; воспроизводимость по РМГ 29.
Таблица 38.
Метрологические характеристики измерения массовой доли общего азота и определения массовой доли белка
(в процентах)
| Способ измерения | Границы абсолютной погрешности измерений | Сходимость, не более | Воспроизводимость, не более | |||
| массовых долей: | ||||||
| азота | белка | азота | белка | азота | белка | |
| Химический | ±0,009 | ±0,06 | 0,013 | 0,08 | 0,026-0,30 | 0,16 |
| Электрохимический | ±0,013 | ±0,08 | 0,015 | 0,11 | – | 0,22 |
За окончательный результат измерения принимают среднеарифметическое значение результатов двух параллельных измерений, округленное до второго знака после запятой.
Требования техники безопасности
Лаборатория, в которой измеряют массовую долю общего азота, должна иметь приточно-вытяжную вентиляцию в соответствии с требованиями ГОСТ 12.4.021.
Работу с реактивами проводят в вытяжном шкафу с использованием индивидуальных защитных средств.
Самый самый истинный белок
Мы решили написать небольшой скажем так «терминологический» обзор по текущим определениям, которые используются для описания содержания белка в молоке. Подчеркнём особо, что разговор только про коровье молоко для других молочных продуктов все сказанное ниже потребует дополнительных разъяснений и уточнений.
В целом вопрос вызван скажем так весьма фривольным и волюнтаристическим использованием вполне конкретных понятий и показателей состава, полученных во вполне конкретных условиях и на вполне конкретных приборах. И речь далее пойдёт даже не про разницу между общим и истинным белком и используемыми при этом эмпирическими коэффициентами расчёта, об этом мы писали ранее, а скорее про подходы и трактовки этих показателей при их применении. Так же по ссылке можно прочесть на каком основании и какой именно белок измеряют анализаторы Клевер, производимые ООО НПП БИОМЕР.
Итак, начнём по традиции с «Литературного обзора»
Самое важное, что следует помнить это то, что разделение на общий и истинный белок — прямое следствие использование методики Кьельдаля (или Дюма) для его расчета, фактически это разделение на белок, определённый с учетом без учета небелкового азота (далее НБА). Никакой другой внутренней «подоплеки» в словах истинный или общий нет. Белок — это просто белок, и он всегда один, в случае, если мы говорим только про его общее содержание (массу).
Тогда в чем сущность и последствия разницы? Из-за чего собственно сыр-бор.
- НБА не имеет биологической ценности в качестве белка.
- НБА не увеличивает выход сыра. То есть для сыроделов общий белок, определённый по Кьельдалю неприемлем при закупке молока, в котором выход сыра является определяющим фактором.
- Если в цепочке приемка-сдача-производство молока не придерживаться единого уровня (либо истинного, либо общего белка), разница будет источником путаницы.
- Уровни НБА в молоке варьируется в зависимости от многих факторов, в частности от сезонного содержания и кормления. К примеру, если в корме «больше белковых концентратов и меньше зерна», в молоке повышается не белок, а уровень НБА. Тогда использование метода Кьельдаля (без учета НБА) для калибровки и ежедневного контроля любых автоматических приборов, реализующих инструментальные косвенные методики анализа становится источником ошибок и спорных результатов, даже если эти приборы не измеряют НБА как таковой.
- Дополнительные сложности при использовании метода Кьельдаля могут возникнуть для племенных и селекционных программ и мероприятий поскольку увеличение процентного содержания белка происходит очень медленно и НБА может «маскировать» эти изменения.
- Ну и конечно же финансовый вопрос. С одной стороны, с учетом сказанного выше, на наш взгляд использование истинного белка (он же просто белок) для ценообразования «белковой основы» логично и обосновано, собственно большинство стран придерживаются именно такой политики, по крайней мере США и многие страны ЕС сделали это уже ни один десяток лет назад. С другой стороны, при существовании некой общей политики и договорённостей в этой области, особых проблем тоже нет. Тогда для фермера, при наличии премии за «сданный белок» (пусть 1рубль на +0,1% белка), нет разницы по какому белку осуществлять расчеты поскольку при этом должны использоваться разные базы к примеру 3,3 для общего белка и 3,1 для истинного. (Иное деле, что с учетом скажем так «непростых правил» ведения бизнеса в РФ может получиться так, что приемка будет осуществляться по истинному белку, а база ставиться по общему). Аналогичные базовые сдвиги можно использовать и сыроделам при оценке содержания казеина. Но! Отметим, это требует определённых знаний и согласований по всей технологической цепочке движения сырья. Более того эти знания должны быть довольно глубокими, «волшебные» коэффициенты пересчёта по среднему так просто не работают, к примеру, считается. что молоко от коров породы Джерси имеет в среднем более низкое содержание НБА, можно конечно этим пренебречь, но дело принципа, хотя и копейка тоже рубль бережет. В итоге неважно какой метод анализа и методика взаиморасчётов применяется, если это делается осмысленно и четко прописано в соответствующем договоре за подписью и согласованием всех заинтересованных лиц.
Теперь как у нас.
К сожалению, можно констатировать, что по традиции хотели, как лучше получилось, как всегда. Полная неразбериха, в которой каждый ловит свою золотую рыбку.
Ну начнем с того, что почему-то большинство наших молочников и околомолочников считают, что метод Кьельдаля в любой интерпретации является арбитражным контрольным, референс, ну вообщем истиной в последней инстанции. Это возможно и так, но только в случае дополнительного определения тем же методом Кьельдаля НБА и его учета при расчете содержания белка, или же полное осаждение белковой фракции и определение чисто белкового азота. Именно такой подход реализован и принят в качестве международного референтного способа определения белка (стандарт ISO 8968−4(5)). Незаконно скачать копию можно здесь. Вопрос о правильности того, что точность измерения азота в методе Кьельдаля безапелляционно переносится на точность измерения белка скорее риторический, если еще и этим вопросом задаваться, точно никуда не уедем. И напомню, что мы ведем речь только о цельном молоке, для других объектов и при отсутствии значительных количеств НБА его учет не настолько важен.
Дальше хуже, почему-то многие производители инструментального автоматического оборудования с градуировками на цельное молоко при том, что прибор измеряет именно содержание белка (без НБА), предлагают пользователю градуировку, полученную с использованием градуировочных проб, аттестованных на общий белок по Кьельдалю. Завышение в среднем составит на молоке 0,19% в абсолюте. Причем в «названии» показателя, которое индицирует прибор, может быть указан просто «белок», каким образом он рассчитан неясно. Но на приборе может быть и две градуировки сразу, то есть пользователь получает сразу два значения белка, которые могут называться «общий белок», «истинный белок», просто «белок», для окончательной уверенности пользователя полагаю следует еще отдельно указывать и «торговый белок», то есть, тот который ему нужно писать на упаковке. И к сожалению, зачастую поставщики (торговый представители) конкретных приборов даже не задумываются как показания их прибора будут в этом случае коррелировать с другими приборами, методиками КХА и балансом состава, не говоря уже про необходимость сезонных коррекций используемых градуировок (см. выше п.4).
Можно конечно рассуждать, что производитель оборудования несет ответственность только за работу приборов, а не за интерпретацию получаемых данных, особенно в случае, если пользователь имеет возможность самостоятельно править и корректировать результаты. Это, наверное, правильно, но зачем сваливать спорные вопросы на пользователя (который зачастую не настолько хорошо разбирается во всех химико-метрологических перипетиях), внося дополнительную путаницу в и так запутанное законодательство. Более того, даже у самого компетентного пользователя есть еще и проверяющие, разговор с которыми обычно короткий. Кто им (проверяющим) будет объяснять, что проверять наш «белок на упаковке» нужно исключительно по методу Кьельдаля без учета НБА, а не какой-то там калориметрией или формольным титрованием, не говоря уже про нефелометрию и прочие химические изыски. Даже просто выделить и взвесить такой белок получается нельзя.
Подобную непродуманную (по нашему мнению, конечно) белковую эквилибристику демонстрируют и наши молочные чиновники, в частности они полагают, что внесение в законодательство изменений, определяющих показатель белка по методике дифференциации истинного белка, мочевины и небелковых азотистых соединений, дает переработчикам законные основания не принимать в переработку молоко, фальсифицированное азотсодержащими добавками, то есть превышение допустимого содержания небелкового азота, позволяет сделать вывод о фальсификации. По сути нормирование верхнего предела среднего естественного содержания НБА в этом случае есть нормирование сфероконической фальсифицирующей добавки, что по меньшей мере странно. По такому принципу, к примеру, молоко с белком выше 3,6 или лактозой выше 5 тоже можно назвать фальсификатом, хотя конечно это далеко не всегда так. Опять же зачастую требуется как раз низкий белок почему бы не обозначать заодно и низший порог фальсификата? В итоге по-нашему мнению, фальсификат либо есть, либо нет, вне зависимости в норме ли все измеренные показатели или нет. Нативный состав молока скорее относится к его качеству, чем к намеренной фальсификации и должен определяться в договорённостях между хозяйствующими субьектами, а не техническим регулированием.
Ну и мы все-таки исходим из того, что инструментальные методики являются основным «инструментом» на приёмке молока, и полагаю законодателям следует ориентироваться на средний уровень технической оснащенности по стране. Нам неизвестены экспресс-анализатора (за исключением анализаторов азота по Дюма) которые при измерении белка априори будут учитывать повышенное содержание азота в образце. А у нас в РФ много кто осуществляет приемку молока на основании методики Дюма? да и Кьельдаля тоже. Так к чему такие навороты, у нас разве других требований не хватает?
Заключение
В целом наше мнение, что согласованный переход от общего белка к истинному белку является позитивным событием для молочной промышленности. Так к примеру, не так давно это сделали молочники РБ, где уровни белка для определения сортности уже приведены к истинному значению, пока на добровольной основе. Это позволяет заводам учитывать и платить только за «полезный» белок в молоке. А для производителей молока — это еще один шаг к получению справедливости на рынке, пусть и с неким переходным периодом, но главное, как говориться нАчасть. Но желательно это делать последовательно и продуманно.
И в заключении немного саморекламы, как того требует наше руководство. Обычно контраргументом использования метода Кьельдаля для определения общего (и тем более истинного) белка выступают сложность и длительно процедур самого анализа. Но если правильность результата превозобладает над трудозатратами, то настоятельно рекомендуем воспользоваться методикой измерения (скачать) реализуемую анализатором молока Клевер-2М в Режиме 2 На соответствующей градуировке прибор позволяет измерять не только истинный белок в молоке, но и содержание казеина и сывороточных белков. Для так важного сыроделам казеина к примеру, придется использовать общепринятую схему осаждения казеина уксусной кислотой и ее солями, после чего казеин однозначно рассчитывается на основании массы (подчеркиваем) осажденного казеина. То есть точность анализа скорее будет зависит даже не от оборудования, а от точности выполненных процедур пробоподготовки. Насколько это нужно и важно решает только конкретный пользователь, на добровольной основе конечно.
Статья на конкурс «био/мол/текст»: Почти всегда мы «на слово» верим тому, что написано на этикетке пищевой продукции. Статья посвящена выявлению примесей в молоке и молочных продуктах и определению их качества в домашних условиях. С помощью опытов, справиться с которыми под силу даже ребенку!
«Био/мол/текст»-2016
Эта работа опубликована в номинации «Своя работа» конкурса «био/мол/текст»-2016.
Редакция обращает внимание читателей на то, что эта замечательная статья написана учеником 5-го класса, поэтому некоторые упрощения в ней неизбежны. Но пару неточностей «биомолекула» всё же сочла нужным подправить :-).
Спонсор номинации — Future Biotech, проект, объединяющий профессионалов и энтузиастов в области биологии и биотехнологий.
Генеральным спонсором конкурса, согласно нашему краудфандингу, стал предприниматель Константин Синюшин, за что ему огромный человеческий респект!
Спонсором приза зрительских симпатий выступила фирма «Атлас».
Молоко — один из самых полезных продуктов. Оно содержит все питательные вещества, необходимые для человеческого организма и по своей ценности превосходит многие другие продукты. В состав молока входят жиры, белки, минеральные соли и витамины. Значимость молока для человеческого организма особо подчеркивается в работах русского физиолога Ивана Павлова. Качественным составом молока и молочных продуктов широко занимались также Сергей Королев и Антон Войткевич.
Мы решили исследовать молоко и молочные продукты, которые потребляем в пищу, и разработать «домашнюю лабораторию» по определению качественного состава молока и молочной продукции. Основные задачи исследования:
- изучить роль молока и молочной продукции в здоровом питании человека;
- выявить опытным путем наличие примесей (крахмала, соды, мела, воды) в молоке и молочной продукции;
- разработать практические рекомендации по определению качественного состава молока и молочных продуктов в домашних условиях.
В ходе исследования было сделано предположение, что в составе молока и молочных продуктов могут оказаться примеси, не заявленные производителем и не предусмотренные стандартом.
Молоко — высокоценный продукт
Роль молока в здоровом питании человека. Виды молока
Молоко — один из ценнейших продуктов питания. По своей ценности молоко превосходит многие другие продукты. Всего двух стаканов молока в день достаточно, чтобы на 30% обеспечить потребность взрослого человека в белке, на 50% в калии и на 75% в кальции и фосфоре.
В России установлена норма потребления молока на человека в год — 325 кг [1]. Именно такое количество молока соответствует требованиям здорового питания. На самом деле россияне потребляют в среднем 248 кг, а жители Ульяновской области — всего 240 кг молока в год [2].
Самым ценным считается цельное молоко — молоко без добавления каких-либо веществ, в том числе воды, с природной жирностью, которая у каждого животного бывает разная (от 2,6 до 6%) [3]. То есть подоили коровку или козочку — и получили это самое «правильное» молоко.
Нормализованное молоко — это продукт, полученный из молока и доведенный до необходимо процента жирности путем перемешивания этого продукта с молоком другой жирности или с обезжиренным [4].
Сухое молоко получают путем высушивания обычного коровьего молока при очень высокой температуре (около 170 °C) [5].
Молоко восстановленное — это молоко, полученное при добавлении воды к сухому молоку. То есть взяли сухое молоко, развели его водой — и вот оно, восстановленное молоко. В некоторых странах такое молоко запрещено к продаже, поскольку при сушке в нем образуются потенциально вредные вещества (оксистеролы, в большом количестве провоцирующие развитие атеросклероза), гибнут полезные микроорганизмы, разрушаются витамины. В России такое молоко должно называться «молочным напитком», а не молоком [4].
Виды обработки молока
По пути от коровы до потребителя молоко подвергается обработке с целью уничтожения микробов и увеличения срока хранения.
- Пастеризация — молоко нагревают до 60–98 °C (в зависимости от вида пастеризации) и греют в течение часа (или нескольких секунд — при высокой температуре). Так бактерии погибают, а полезные вещества сохраняются.
- Стерилизация — молоко обрабатывают при температуре выше 100 °C несколько минут, чтобы уничтожить все споры и бактерии, и сразу же охлаждают [3].
- Ультрапастеризация — молоко обрабатывают при температуре 135–150 °C в течение нескольких секунд и затем охлаждают [5].
В пищу лучше использовать молоко пастеризованное, так как в нем сохраняется больше витаминов и полезных бактерий.
Крахмал и другие примеси в молоке и молочной продукции
В современных магазинах огромное разнообразие молочных продуктов. Это — йогурты, творог и творожки, мороженое…
Но чтобы сохранить свое здоровье, важно употреблять в пищу качественные молочные продукты. Не секрет, что многие производители добавляют в них различные пищевые добавки — например, крахмал, соду, мел или просто разбавляют молоко водой. Чтобы молоко долго не закисало, в него добавляют антибиотики, которые подавляют рост нежелательных бактерий, но в то же время губят и полезных.
Крахмал подмешивают для придания молоку, сливкам, сметане и йогуртам бóльшей густоты. Крахмал бывает природный, который содержится в клетках овощей, фруктов, злаков, орехов и безопасен для организма человека. Но выделенный в чистом виде — в виде белого порошка, — он уже менее безобиден: в ЖКТ он легче расщепляется до глюкозы и быстрее повышает уровень инсулина. А бывает крахмал модифицированный (химически, а не генетически, измененный), свойства которого зависят от типа модификации: например, устойчивый крахмал (Е1442) даже полезен — он стимулирует рост полезных бактерий в кишечнике. В России и других странах разрешено использовать несколько видов модифицированного крахмала, но избыточного употребления любых крахмалов лучше избегать.
Из энциклопедий [5–8] я узнал, что определить наличие крахмала в молоке и молочных продуктах можно при помощи йода. Впервые эту химическую реакцию открыли в 1814 году Жан-Жак Колен и Анри-Франсуа Готье де Клобри [9]. Йод, вступая в химическую реакцию с крахмалом, окрашивается в синий (фиолетовый) цвет. Для того чтобы удостовериться в этом, мы взяли сырой картофель (именно он содержит много крахмала) и капнули на срез несколько капель йода. Через несколько минут йод действительно окрасился в синий цвет (рис. 1).
Рисунок 1. Подтверждение реакции йода на крахмал
Практические опыты по определению качественного состава молока и молочной продукции
Практическая часть состояла из нескольких опытов.
Опыт по выявлению крахмала в молоке
Мы взяли образцы нескольких видов молока, капнули в них йод и наблюдали несколько минут. Результаты опыта нас порадовали. Молоко не изменило своей окраски на синий цвет (рис. 2).
Рисунок 2. Выявление крахмала в молоке
Опыт по выявлению крахмала в молочных продуктах
Мы повторили опыт на различных молочных продуктах (рис. 3). Большая часть продукции не содержала крахмала.
Рисунок 3. Виды молочных продуктов, использованных в эксперименте
Однако в двух продуктах мы выявили крахмал. Это был йогуртный продукт «Нежный» (рис. 4). В его составе производитель указал наличие крахмала, поэтому результат опыта был ожидаемым.
Рисунок 4. Результаты опыта по выявлению крахмала в йогуртном продукте
Вторым продуктом, содержащим крахмал, стало мороженое «ГОСТ» (рис. 5). Фактический состав оказался отличным от состава, указанного на этикетке. Как оказалось, не все производители честны с потребителем.
Рисунок 5. Результаты опыта по выявлению крахмала в мороженом
Выявление разбавленного водой молока
Часто производители разбавляют молоко водой. Мы решили выяснить, так ли это. Часть экспериментов проводили в лаборатории кафедры микробиологии, вирусологии, эпизоотологии и ветеринарно-санитарной экспертизы Ульяновской ГСХА (рис. 6).
Рисунок 6. Эксперименты в лаборатории при ФГБОУ ВО Ульяновская ГСХА
Для опытов использовали три вида молока для детского питания:
- Молоко «Крепыш», стерилизованное, 3,2%.
- Молоко «Крепыш», стерилизованное, витаминизированное, 3,2%.
- Молоко «Агуша», стерилизованное, 2,5%.
В чашку Петри налили по 2 мл всех трех образцов молока. Добавили по 4 мл (т.е. вдвое больше) спирта (подкрашенного «зеленкой» для наглядности). Молочный белок казеин имеет свойство сворачиваться под воздействием спирта. Если продукт качественный, то жидкость почти мгновенно (в течение 3–7 секунд) превратится в хлопья. Чем больше воды добавлено в продукт, тем дольше этот белок будет сворачиваться — больше требуется времени для появления хлопьев (рис. 7).
Рисунок 7. Исследование реакции молочного белка (казеина) на спирт
Исследование проводили в трехкратной повторности. Результаты опытов были следующими:
- Хлопья образовались в среднем через 4–6 секунд.
- Хлопья образовались в среднем через 2–3 секунды.
- Хлопья ни в одной из трех проб не образовались.
Тест на скисание
Мы разлили молоко в пробирки по 5 мл (рис. 8). Образцы отстаивали в течение суток при комнатной температуре. Чистый продукт должен скиснуть, образовав сверху слой сливок. Если сливок не образуется, то молоко обезжирили. Если молоко не скисло, то в нем есть что-то лишнее (возможно, антибиотик).
Исследование проводили в трехкратной повторности. Результаты были следующими:
- Слой сливок составил в среднем 1,5 мм на 5 мл молока.
- Слой сливок составил в среднем 1 мм на 5 мл молока.
- Сливки ни в одной из трех проб молока не образовались, молоко за сутки не скисло.
Рисунок 8. Проба отстаивания
Выявление в молоке примесей соды и мела
Чтобы молоко долго не портилось, производители добавляют в него мел или соду. Выявить эти примеси в молоке (если только производитель не нормализовал уровень рН молока после их добавки) можно добавлением уксусной кислоты — молоко мгновенно скиснет (створожится), а появление пены будет свидетельствовать о наличии мела или соды в молоке (рис. 9).
Рисунок 9. Выявление в молоке примесей соды и мела
В ходе опыта при добавлении уксусной кислоты молоко во всех трех образцах створожилось (рис. 10).
Рисунок 10. Результаты выявления в молоке примесей соды и мела
Чтобы убедиться в правильности проводимого эксперимента, мы добавили в молоко небольшое количество соды, а затем уксусную кислоту. Образовалась пена (рис. 11). Наличие мела в молоке также дает о себе знать пеной.
Рисунок 11. Оценка достоверности эксперимента по выявлению в молоке примесей соды и мела
Определение наличия примесей соды и мела в молоке в лабораторных условиях
Для выявления в молоке соды брали индикаторные полоски. Обмакивали эти полоски в молоко и путем сопоставления цвета полоски с эталонной шкалой определяли кислотность молока (рис. 12).
Рисунок 12. Определение наличия примесей соды и мела в молоке в лабораторных условиях
Нормой считается 6–7 единиц. Результаты опыта показали следующее:
- образец № 1 — pH=7 (тест-полоска изменила цвет на слегка оранжевый);
- образцы №№ 2 и 3 — pH=6 (тест-полоска изменила цвет на ярко-желтый).
Достоверность опыта проверяли путем добавления в молоко соды. Обмакнув тест-полоску в молоко с содой, увидели изменение цвета на зеленый, что соответствует щелочной среде (pH=9) (рис. 13).
Рисунок 13. Проверка чистоты эксперимента по выявлению примесей соды и мела в молоке
Заключение
В ходе проведенных экспериментов наша гипотеза подтвердилась. В составе отдельных образцов молока и молочных продуктов были обнаружены примеси, не заявленные производителем.
Мы разработали набор «Домашняя лаборатория молока» для проведения экспертизы молочной продукции в домашних условиях, который состоит из реактивов и инструкции по применению.
Выявление примесей крахмала в молоке осуществляют путем добавления 2–3 капель йода в молоко (2 мл). О наличии примесей свидетельствует изменение цвета молока на голубой или фиолетовый.
Для выявления пониженного содержания белка в молоке к 2 мл молока добавляют 4 мл спирта. Реакцию учитывают по скорости створаживания. Молоко с высоким содержанием белка створаживается мгновенно. Причиной низкого содержания белка в молоке может быть разбавление его водой.
Для выявления молока с пониженным содержанием молочного жира проводят пробу отстаивания в течение суток при комнатной температуре. Реакцию учитывают по степени скисания молока. Если отсутствует слой сливок, то молоко обезжиренное. При замедлении или отсутствии процесса скисания в молоко добавлены антибиотики или консерванты.
Для выявления в молоке примесей мела и соды к 2,5 мл образца добавляют уксусную кислоту (2–3 капли). Появление пены свидетельствует о наличии примесей.
Еще один способ выявления в молоке соды основан на использовании индикаторных полосок (продаются в аптеке). Реакцию выявляют по изменению цвета тест-полоски и сопоставления ее с эталонной шкалой. Нормой считается кислотность 6–7 единиц. Превышение нормы означает наличие в молоке примесей соды.
Разработанный набор «Домашняя лаборатория молока» можно применять в жизни широким кругом лиц.
Выражаю благодарность моим наставникам за помощь в проведении исследования и оформлении материалов: учителю МОУ Октябрьский сельский лицей Локтиной Раисе Васильевне и научному консультанту Васильевой Юлии Борисовне, кандидату ветеринарных наук, доценту кафедры микробиологии, вирусологии, эпизоотологии и ветеринарно-санитарной экспертизы ФГБОУ ВО Ульяновская ГСХА.
- «Об утверждении рекомендаций по рациональным нормам потребления пищевых продуктов, отвечающих современным требованиям здорового питания». Приказ Минздрава России от 19.08.2016 № 614;
- Государственная служба государственной статистики;
- Как делают молоко. Сайт «Как просто!»;
- ГОСТ Р 52738-2007 Молоко и продукты переработки молока. Термины и определения. Электронный фонд правовой и нормативно-технической документации;
- Википедия: «Молоко»;
- Болушевский С.В. Научные опыты на кухне. М.: Эксмо, 2014. — 96 с.;
- Большая энциклопедия школьника. Оксфорд / Пер. с англ. Сапциной У.В., Кима А.И., Сафроновой Т.В. и др. М.: РОСМЭН-ПРЕСС, 2011. — 664 с.;
- Большая книга «Почему». М.: РОСМЭН, 2011. — 367 с.;
- Качественная реакция на йод. Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов;
- ГОСТ 31449-2013 Молоко коровье сырое. Технические условия. Электронный фонд правовой и нормативно-технической документации;
- Как проверить качество молока в домашних условиях. (2014). Сайт Woman’s Day;
- Как определить качество молока. Сайт «Мне 30».

со шкалой массовой доли белка в диапазоне 0–15 %, ценой деления 0,1 %; водяной бани закрытого типа для флаконов;



















