Визначення лактози йодометричним методом – МАНЛаб


Визначення лактози йодометричним методом

Автор Шаповалов Євгеній
Науковий співробітник НЦ «Мала академія наук України». Сфера наукових інтересів: екологія, біотехнологія, аналітична хімія, загальна хімія, органічна хімія, біохімія, харчова експертиза, фізіологія харчування. Переможець Всеукраїнського конкурсу студентських наукових робіт за напрямом «Хімічні технології» (2014 р.), ІІ місце у конкурсі найкращих дипломних робіт за напрямом «Біотехнологія» (2014 р). Автор посібників по використанню цифрових вимірників на уроках хімії та біології

Завдання роботи:

  1. Ознайомитися з теоретичними відомостями про глюкозу.
  2. Ознайомитися з функціями глюкози для організму людини.
  3. Ознайомитися з йодометричним методом дослідження проби на вміст глюкози.
  4. Навчитися проводити дослідження проби на вміст лактози в лабораторних умовах.

Обладнання:

  1. Циліндр мірний, 100 мл, 4 шт.
  2. Піпетка, 10 мл, 1 шт.
  3. Колба мірна, 250 мл, 2 шт.
  4. Корок для мірної колби, 2 шт.
  5. Піпетка Пастера, 25 мл, 4 шт.
  6. Бюретка, 50 мл, 1 шт.
  7. Колба конічна, 250 мл, 2 шт.
  8. Лійка для бюретки (36 мм), 1 шт.

Реактиви:

  1. CuSO4, розчин купрум (ІІ) сульфату.
  2. Na2S2O3, розчин натрій тіосульфату, 0,1 н.
  3. I2, розчин йоду, 0,1 н.
  4. NaOH, розчин натрій гідроксиду, 0,1 н.
  5. NaOH, розчин натрій гідроксиду, 1,0 н.
  6. HCl,  розчин хлоридної кислоти, 0,5 н.
  7. 1,0% розчин крохмалю
  8. Досліджуваний зразок (молоко).

Теоретична частина

Лактоза (молочний цукор) – дисахарид, утворений залишками β-галактози і α-глюкози; існує у вигляді α- і β-форм. Загальна формула лактози C12H22O11. Лактоза наявна в молоці у вільному стані (2-8,5%), а також входить до складу олігосахаридів, гліколіпідів, глікопротеїдів. Належить до відновлювальних цукрів.

Молекула лактози складається із залишків молекул глюкози і галактози і володіє відновлювальними властивостями.

Хімічні властивості:

  • Водні розчини лактози мутаротують, їхнє питоме обертання після завершення цього процесу +52,2о. Лактоза не гігроскопічна.
  • Не бере участь у спиртовому бродінні, але під дією молочнокислих бактерій гідролізується з подальшим зброджуванням утворюваних продуктів у молочну кислоту (молочнокисле бродіння).
  • При кип’ятінні з розбавленою кислотою відбувається гідроліз лактози.

Отримання

Лактозу отримують з відходів молочного виробництва, зокрема з молочної сироватки – відходу при виробництві масла і сиру. В коров’ячому молоці міститься 4-6% лактози.

Застосування:

  • Застосовують для приготування живильних середовищ, зокрема при виробництві пеніциліну.
  • Важливу роль відіграє у виробництві молочних продуктів. Під дією різних мікроорганізмів, що вводяться в молоко у вигляді заквасок і їхніх ферментів, лактоза зброджується, утворюючи в залежності від виду бактерій молочну кислоту, спирт, вуглекислоту, масляну чи лимонну кислоти та інші сполуки.
  • З лактози отримують лактулозу – цінний препарат для лікування кишкових розладів, наприклад закрепу.

Неперетравлення лактози

У багатьох людей лактоза не засвоюється і викликає дискомфорт у травній системі. У цих людей відсутній або виробляється в недостатній кількості фермент лактаза. Лактаза (LCT) – член сімейства ферментів-β-галактозидаз (КФ 3.2.1.23), що каталізує гідроліз дисахариду лактози на мономерні галактозу і глюкозу. У людини лактаза виділяється на апікальній мембрані диференційованих ентероцитів, що вистилають стінку тонкого кишечника.

Приготування реактивів

  • Розчин купрум(ІІ) сульфату

Зважте 69,26 г перекристалізованого CuSO4 5H2O, кількісно перенесіть у мірну колбу на 1 л та доведіть до мітки дистильованою водою.

  • 0,1 н. розчин натрій тіосульфату

25 г натрій тіосульфату Na2S2O3∙5H2O розчиніть у свіжопрокип’яченій охолодженій дистильованій воді, додайте 0,2 г натрій карбонату (Nа2СО3) і доведіть об’єм до 1 л.

  • 0,1 н. розчин йоду

У хімічному стакані ємністю 250 мл зважте 40 г калій йодиду та додайте 25 мл води. Додайте 12,7 г молекулярного йоду (зважуйте на технічних вагах), перемішуйте до повного розчинення йоду. Розчин кількісно перенесіть у мірну колбу на 1 літр і доведіть до мітки.

Увага: концентрація розчину йоду може змінюватися внаслідок летючості йоду, тому розчин необхідно зберігати в посудинах зі шліфованими скляними пробками. За концентрації йодиду калію не менше 4% розчин йоду стійкий. Установку титру стандартного розчину йоду проводять  за тіосульфатом.

  • 0,1 н. розчин натрій гідроксиду

Наважку масою (4,0 ± 0,1) г натрій гідроксиду розчиніть у дистильованій воді, що не містить вуглекислого газу. У мірній колбі об’ємом 1 л розчин доведіть водою до мітки. Розчин також можна приготувати зі стандарт-титру.

  • 1,0%-й розчин крохмалю

Наважку 1 г так званого “розчинного крохмалю” добре розітріть із невеликою кількістю холодної води. Отриману пасту влийте у 100 мл киплячої води, кип’ятіть ще близько 2 хвилин (поки розчин не стане прозорим), відфільтруйте та охолодіть. У хімічному стакані на 100 мл до 1 г розчинного крохмалю додайте 10 мл дистильованої води і 90 мл киплячої дистильованої води. Розчин перемішайте і охолодіть.

  • 0,5 н. розчин хлоридної кислоти

У мірну колбу на 1 л налийте 500 мл дистильованої води та обережно, перемішуючи, налийте 48 г (40 мл) хлоридної кислоти. Після цього доведіть до мітки дистильованою водою.

  • 1,0 н. розчин натрій гідроксиду

Наважку масою (40,0 ± 0,1) г натрій гідроксиду розчиніть у дистильованій воді, що не містить вуглекислого газу. У мірній колбі об’ємом 1 л розчин доведіть водою до мітки. Розчин також можна приготувати зі стандарт-титру.

Хід роботи

Увага: для дослідження необхідно провести холостий дослід (із дистильованою водою замість досліджуваної проби), починаючи з кроку № 8.

  1. Зважте 10 г молока в хімічному стакані.

2.Кількісно перелийте досліджувану пробу молока у мірну колбу 250 мл.

3. Налийте у колбу 100 мл. дистильованої води.

4. Додайте у мірну колбу 10 мл розчину купрум(ІІ) сульфату.

5. Додайте 4 мл натрій гідроксиду та перемішайте (для осадження білків та жирів).

6. Доведіть до мітки дистильованою водою.

7. Залиште відстоюватись протягом 30 хв.

8. Профільтруйте пробу через паперовий складчастий фільтр.

9. Відберіть за допомогою мірної піпетки 25 мл проби і перенесіть у конічну колбу об’ємом 250 мл.

10. Перемішуючи, додайте 25 мл розчину йоду за допомогою піпетки.

11. Перемішуючи, додайте 37,5 мл розчину натрій гідроксиду за допомогою бюретки.

12. Закрийте колбу гумовою пробкою у темному місці на 20 хв.

13. Додайте 5 мл розчину хлоридної кислоти.

14. Протитруйте розчином натрій тіосульфату до появи світло-жовтого забарвлення.

15. Додайте 4 краплі крохмалю індикаторного.

16. Продовжіть титрування до зникнення синього забарвлення.

17. Кількість витраченого титранту запишіть та проведіть обрахунок вмісту лактози за формулою, наведеною нижче.

Аналіз даних

Вміст лактози (%) обчислюють за формулою:

де 0,01801 – кількість лактози, яка є еквівалентною 1 мл 0,1 н. розчину йоду;

A і B – відповідно кількість 0,1 н. розчину тіосульфату натрію, витраченого на титрування йоду в контрольній і дослідній пробах, мл;

0,97 – поправка;

n – наважка молока, г;

100 – коефіцієнт перерахунку у відсотки.