Оптические свойства, характеризующие свойства пищевых продуктов

Задание 1

Приведите оптические свойства, характеризующие свойства пищевых продуктов.

К оптическим свойствам пищевых продуктов относят цвет, прозрачность, рефракцию, оптическую активность. Эти показатели воспринимаются человеком посредством зрительных ощущений. Оптические свойства – важный показатель качества большинства продуктов питания.

Цвет — один из признаков качества очень многих продовольственных товаров. Проблема цвета постоянно находится в сфере внимания технологов, товароведов-экспертов, а вопросы правильной методики его измерений и анализа полученных результатов имеют важное значение. В пищевых продуктах находятся природные красящие вещества (антоцианы, хлорофилл, каротиноиды, миоглобин и др.), которые обусловливают их цвет.

При определении цвета основную роль играет цветовое ощущение, возникающее при осмотре продуктов, не светящихся самостоятельно, а лишь освещенных источником света. Цвет несамосветящегося тела зависит не только от его оптических свойств (от способности поглощать, отражать или пропускать свет), но и от того, каким светом оно освещается.

Все тела подразделяются на серые и цветные. Если данное тело в равной степени поглощает и отражает световые лучи с разными длинами волн, то оно будет выглядеть серым. В идеальных случаях, когда тело отражает весь падающий на него лучистый поток, оно будет абсолютно белым (сахар, соль), и наоборот, когда полностью поглощает — абсолютно черным (чернослив). Все средние состояния представляют цвет с разной степенью серости, и цвет окраски продукта определяется цветом отраженных лучей.

Цвет продуктов определяется по измерению отражательного спектра или спектра поглощения.

Прозрачность — свойство, характеризующее способность пропускать свет. Это один из главных показателей качества большинства жидких пищевых продуктов. Одни из них полностью пропускают весь спектр лучей — они бесцветны и прозрачны. Другие пропускают излучение в узком спектральном интервале — они прозрачны и окрашены, так как часть лучей отражается.

Оптическая активность веществ характеризуется свойством изменять направление колебаний при прохождении через них поляризованного света. Оптическая активность обусловлена особенностями строения кристаллической решетки (в этом случае вещества проявляют оптическую активность только в твердом кристаллическом состоянии) или особенностями строения молекул (когда оптическая активность проявляется в растворах). К веществам последней группы относятся главным образом такие органические вещества, как сахароза, фруктоза, глюкоза, винная кислота. Поляриметрический метод разработан для количественного определения веществ именно этой группы.

У поляризованного луча, пропущенного через слой раствора оптически активного вещества, меняется направление колебаний, л плоскость поляризации оказывается повернутой на некоторый угол, называемый углом поворота плоскости поляризации.

Угол поворота плоскости поляризации зависит от природы вещества, концентрации его в растворе, толщины слоя раствора, через который проходит поляризованный луч, а также от длины полны поляризованного луча и температуры.

Оптическая активность веществ характеризуется удельным вращением. Под удельным вращением понимают угол, на который повернется плоскость поляризации при прохождении поляризованного луча через раствор, в 1 мл которого содержится 1 г растворенного вещества при толщине слоя раствора (длине поляризационной трубки), равной 1 дм.

Удельное вращение зависит не только от природы вещества но и от температуры, длины волны поляризованного света и растворителя, поэтому его принято относить к температуре 20°С и желтой линии натрия и обозначать с указанием растворителя.

Рефракция — это свойство веществ изменять направление распространения светового потока при его переходе из одной среды в другую. Рефрактометрию широко применяют при исследовании таких пищевых продуктов, как жиры, томатные продукты, варенье, джем. Этим методом пользуются также для количественного определения жиров в пищевых продуктах, влажности, содержания спирта в растворе (в сочетании с пикнометрическим методом), для пофазного контроля в процессе производства пищевых продуктов - кондитерских, напитков, некоторых видов консервов и т. д.

Оптическими методами можно определить химический состав пищевых продуктов, они позволяют судить о доброкачественности продовольственных товаров.

Этими методами определяют количество нитратов, нитритов, некоторых тяжелых металлов, Сахаров, витаминов и других веществ. Они широко применяются для определения концентрации окрашенных растворов, а также для определения цвета многих пищевых продуктов.

 

Задание 2

По активной кислотности (pH) в соках судят о концентрации свободных ионов водорода в растворе. С активной кислотностью связана жизнедеятельность микроорганизмов, при низких значениях pH микрофлора в соках не нарастает; pH большинства свежих соков находится в пределах значений 3,0-4,0 (для томатного сока pH = 4,0-5,0). Опишите приборы и методы определения активной кислотности (pH) продовольственных товаров.

Величина рН характеризует качество большинства пищевых продуктов, этот показатель применяется для контроля биохимических процессов, происходящих при переработке и хранении пищевых продуктов. С активной кислотностью среды тесно связана жизнедеятельность микроорганизмов. Активная кислотность – концентрация свободных ионов водорода в растворе. рН определяется как отрицательный логарифм концентрации ионов водорода.

Активная кислотность характеризуется концентрацией свободных ионов водорода в растворе. Значение pH определяют как отрицательный логарифм концентрации ионов водорода. Величина pH характеризует качество большинства пищевых продуктов, этот показатель можно применять для контроля биохимических процессов, происходящих при переработке и хранении пищевых продуктов. Кроме того, с активной кислотностью среды теснейшим образом связана жизнедеятельность микроорганизмов.

  Существует множество приборов определения активной кислотности (рН) продовольственных товаров, которые основаны на измерении электродвижущей силы элемента, состоящего из электрода сравнения с известной величиной потенциала и индикаторного электрода, потенциал которого обусловлен концентрацией ионов водорода в испытуемом растворе.

К таким приборам относятся: рН-метр, ионометр, иономер, портативные рН-метры, цифровые рН-метры и др.

Концентрацию водородных ионов можно определить по потенциалу (потенциометрический метод), который возникает на границе различных электродов, помещенных в исследуемый раствор. При погружении электрода в раствор на границе электрод — раствор возникает электрический потенциал, так как ионы электрода переходят в раствор. При этом электрод (металл) заряжается положительно, а пограничный слой раствора — отрицательно.

Возникающие пограничные потенциалы функционально связаны с активной концентрацией ионов водорода. Однако технически можно измерить лишь разность потенциалов. Поэтому прибор для измерения рН состоит из двух полу - элементов или электродов: потенциал одного из них прямо или косвенно зависит от концентрации определяемых ионов — его называют индикаторным электродом; и второй электрод, относительно которого измеряется потенциал индикаторного электрода, — называется электродом сравнения.

При помощи pH –метра (отечественной промышленностью выпускаются pH – метры марок pH-340, рН-222, рН-266, номер H-102.) измеряют разность потенциалов между двумя электродами, помещенными в раствор. Основой такой системы служит электрод, потенциал которого зависит от pH. Чаще всего в качестве такой pH pH -зависимой ячейки используют стеклянный электрод, принцип действия которого основан на том, что некоторые типы боросиликатного стекла проницаемы для ионов Н+, но непроницаемы для любых других катионов или анионов. Если тонкий слой такого стекла поместить между двумя растворами с различными концентрациями ионов Н+, эти ионы будут диффундировать сквозь стекло из раствора с высокой концентрацией ионов водорода в раствор с низкой концентрацией. Стеклянный электрод содержит 0,1-молярный раствор соляной кислоты в контакте со стеклом, проницаемым для Н+ - ионов. К измерительному прибору его присоединяют проволокой, покрытой хлоридом серебра и погруженной в соляную кислоту. 
Цепь замыкается при погружении в раствор электрода сравнения, который чаще всего содержит пасту Hg/HgCl2 в насыщенном растворе хлорида калия. Хлорид калия служит для создания контакта между Hg/HgCl2 — полу - элементом и раствором, в котором проводят измерение.

Такой полу - элемент помещают в стеклянный корпус, непроницаемый для Н+- ионов (его потенциал не зависит от pH). Электрический контакт между раствором хлорида калия внутри электрода сравнения и измеряемым раствором осуществляется с помощью тонкой нити или капилляра в стеклянном корпусе. Напряжение, измеряемое такой системой, является, прежде всего, разностью потенциалов между стеклянным электродом и электродом сравнения.

Измеряя электродвижущую силу электродной системы электронным милливольтметром, шкала которого градуирована в единицах pH, определяют pH контролируемого раствора.

Экспресс-метод измерения pH основан на окрашивании индикаторной бумаги при смачивании ее испытуемым раствором и на сравнении полученной окраски со шкалой сравнения. Данный метод обеспечивает быстроту анализа, однако его можно использовать только для установления ориентировочной величины pH. В то же время существует индикаторная бумага типа "Рифан" (пределы измерения pH 5,8-7,4), с помощью, которой определяют pH непосредственно в мясных тушах. Величина отклонения pH по сравнению с потенциометрическим методом составляет 0,4 единицы.

Колориметрический метод определения pH. Метод основан на свойстве индикаторов изменять свою окраску в зависимости от pH раствора. Для колориметрического определения pH можно использовать универсальный индикатор, состоящий из смеси индикаторов, охватывающих зону перехода окраски в области pH от 3,0 до 11,0 (табл. 1).

Универсальный индикатор представляет собой смесь, состоящую из 0,1 г метилового красного, 0,2 г бромтимолового синего, 0,4 г фенолфталеина и растворенную в этаноле в мерной колбе вместимостью 500 см3.

Колориметрический метод используют для установления приближенного значения pH неизвестного раствора с погрешностью 1,0-0,5. 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы:

1. Аналитическая химия и физико-химические методы анализа / Иванова М.А., Федоренко Е.В., Белоглазкина М.В.. и др.: Учебное пособие. – М.: РИОР, 2006. – 289с.
2. Васильев В.П. Аналитическая химия. В 2.кн. Кн.2: Физико-химические методы анализа. – М.: Дрофа, 2007. – 384с.

 

3. Криштафович В.И., Колобов С.В. Методы и техническое обеспечение контроля качества (продовольственные товары): Учебное пособие.- М.: Изд-во «Дашков и К», 2006.- 124 с.