Next Page


МОДИФИЦИРОВАННЫЕ КРАХМАЛЫ

Подготовлено на 49-й Экспертной комиссии по пищевым добавкам Всемирной организации здравоохранения взамен спецификаций, принятых на 35-й Экспертной комиссии по пищевым добавкам (1989)

Опубликовано в FNP 49 (1990)

 

Модифицированные крахмалы включают следующие:
Декстрины крахмала  1400
Крахмал, обработанный кислотой    1401
Крахмал, обработанный щёлочью  1402
Отбеленный крахмал  1403
Окисленный крахмал 1404
Крахмал, обработанный ферментными препаратами  1405
Монокрахмалфосфат 1410
Дикрахмалфосфат    1412
Фосфатированный дикрахмалфосфат 1413
Ацетилированный дикрахмалфосфат 1414
Крахмалацетат  1420
Ацетилированный дикрахмаладипат  1422
Крахмал оксипропилированный 1440
Дикрахмалфосфат оксипропилированный   1442
Крахмала натрия октенилсукцинат    1450

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Пищевые крахмалы, у которых одна или более начальных характеристик изменены путём обработки в соответствии с практикой производства пищевых продуктов в одном из процессов, перечисленных в Таблице 1.

В случае если крахмалы обработаны нагреванием в присутствии кислоты или щёлочи изменением является незначительная дефрагментация.

 При отбеливании крахмала по существу, происходит только изменение цвета. Окисление включает в себя образование карбоксильных групп. Обработка реагентами, такими, как ортофосфорная кислота, приводит к частичному замещению в позициях 2,6 или 3- в ангидроглюкозной единице, если позиция 6 не занята ветвлением. В случае поперечного сшивания, когда полифункциональный замещающий агент, такой как оксихлорид фосфора, связывает две цепи, структура может быть представлена следующим образом: Крахмал-O-R-Крахмал, где R=поперечно-сшивающая группа, а "Крахмал" относится к линейной и/или разветвлённой структуре. Товарный продукт может быть специфицирован по конкретным параметрам для отдельного типа модификации, как показано в колонке 3 Таблицы 1, и может быть также далее специфицирован в соответствии с содержанием сухих веществ,  золы, протеина и жира.

Номер по C.A.S.

Крахмал ацетат

9045-28-7

Ацетилированный дикрахмаладипат

68130-14-3

Оксипропилкрахмал

9049-76-7

Оксипропилкрахмала фосфат

53124-00-8

ОПИСАНИЕ

Большинство модифицированных крахмалов белые или почти белые порошки без запаха. В зависимости от метода сушки, эти порошки могут состоять из целых гранул, имеющих вид гранул нативного крахмала, или из агрегатов, содержащих ряд гранул (дроблёный крахмал, зернистый крахмал) или, в случае прежелирования, из хлопьев, аморфного порошка или грубых частиц.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ

Загуститель, стабилизатор, наполнитель, эмульгатор

ХАРАКТЕРИСТИКИ

 

 

Растворимость

Нерастворимы в холодной воде (если не клейстеризованы), образуют типичные вязкие коллоидные растворы в горячей воде, нерастворимы в этаноле.

Микроскопические исследования

См. описание после Тестов

Реакция с йодом

См. описание после Тестов

Восстановление меди

 

См. описание после Тестов

Варианты тестов

Для типов крахмала См. описание после Тестов:

1. Крахмал окисленный гипохлоритом
2. Специфические реакции ацетильных групп
3. Положительный тест на эфирные группы

ЧИСТОТА

 

Диоксид серы

Не более 50 мг/кг для модифицированных зерновых крахмалов

Не более 10 мг/кг для других модифицированных крахмалов, если иное не указано в Таблице 1
См. описание после тестов

Свинец

Не более 2 мг/кг

Приготовить раствор образца, как предписано для органических веществ в Limit Test, и определить содержание свинца методом атомно-абсорбционной спектроскопии

Дополнительные требования к чистоте для отдельных модифицированных крахмалов

 

См. колонку 3 Таблицы 1

См. описание после Тестов

ТЕСТЫ

 

ИДЕНТИФИКАЦИОННЫЕ ТЕСТЫ

Микроскопия

Неклейстеризованные модифицированные крахмалы сохраняют свою гранулированную структуру и могут быть идентифицированы как крахмалы при микроскопическом исследовании. Форма, размер и иногда полосатость являются характеристиками, указывающими на растительное происхождение. В поляризованном свете под призмами Николя может наблюдаться типичный поляризационный крест

Йодное окрашивание

Добавить несколько капель 0,1Н трийодида калия в водную суспензию образца. Эти крахмалы дают такую же окраску с йодом, как и нативные. Цвет может быть от тёмно-синего до красного

Восстановление меди

Поместить примерно 2,5 г образца, предварительно промытого водой, в колбу, добавить 10 мл разбавленной соляной кислоты (3%) и 70 мл воды, размешать, кипятить с дефлегматором приблизительно 3 часа, охладить. Добавить 0,5 мл полученного раствора в 5 мл горячего стандартного раствора щелочного тартрата меди (II) Выпадает обильный осадок красного цвета.

Отличительный тест

Различение крахмалов, обработанными разными способами, представлено в следующих тестах:

1. Тест для крахмала, окисленного гипохлоритом (не подходит для слегка окисленного картофельного крахмала)

Принцип:

Благодаря наличию карбоксильных групп, крахмал, окисленный гипохлоритом, обладает анионными свойствами. Он может быт окрашен положительно заряженными красителями, таким как метиленовый синий

Процедура:

50 мг образца помещают в виде суспензии на 5-10 минут в 25 мл 1-% водного раствора красителя и периодически встряхивают. После декантации избытка раствора крахмал промывают дистиллированной водой. Осмотр под микроскопом чётко показывает окрашивание, если в образце  - крахмал, окисленный гипохлоритом. С помощью этого теста окисленный крахмал отличают от нативного и обработанного кислотой крахмала из одного и того же растительного сырья.

2. Специфическая реакция на ацетильные группы

Принцип:

При гидролизе ацетилированного крахмала выделяется ацетат. После концентрирования ацетат превращают в ацетон нагреванием с гидроксидом кальция. Получающийся ацетон даёт синюю окраску с о-нитробензальдегидом.

Процедура:

Примерно 10 г образца взбалтывают в 25 мл воды, в которую добавлено 20 мл 0,4 Н раствора NaOH.  После встряхивания в течение часа крахмал отфильтровывают, а фильтрат выпаривают при 110. Осадок растворяют в нескольких каплях воды и переносят в тестовую пробирку. Добавляют гидроксид кальция, и если образец ацетилированный крахмал, то из нагретой пробирки выходят пары ацетона. Ацетон окрашивает в синий цвет бумажную полоску, смоченную в свежем сатурированном растворе о-нитробензальдегида в 2Н растворе NaOH. Синее окрашивание более заметно, если избавиться от присущего реагентам жёлтого оттенка добавлением 1 капли раствора соляной кислоты (1:10).

3. Положительный тест на эфирные группы

Инфракрасные спектры тонких плёнок дают характерную полосу поглощения 1720 см-1, которая указывает на наличие эфирных групп. Предел обнаружения приблизительно 0,5% ацетильных, адипильных или сукцинильных групп в продукте

ТЕСТЫ  НА СОДЕРЖАНИЕ ПРИМЕСЕЙ

 

Диоксид серы

Область применения:

Метод применим, при низких степенях модификации, к жидким и твёрдым образцам даже в присутствии других летучих соединений серы.

Принцип:

Диоксид серы выходит из образца в кипящем кислом буферном растворе и удаляется с потоком диоксида углерода. Отделённый газ поглощается разбавленной перекисью водорода, в которой окисляется до серной кислоты и титруется стандартным раствором щёлочи. Кроме того, количество серной кислоты может быть определено гравиметрически.

Аппаратура:

Аппаратура Монье-Вильямса для определения сернистой кислоты, оборудованная стандартными коническими соединениями, может быть приобретена в любом крупном магазине научного оборудования. Возможно, впрочем, собрать установку из обычных стеклянных приборов, используя фиксируемые соединения (см. рис. 1)

 

Рисунок 1

Установка состоит из 1000-мл двугорлой круглодонной колбы для кипячения, к которой подключены трубка для ввода газа, 60-мл капельная воронка, имеющая задвижку с 2-мм отверстием, и наклонный обратный холодильник. Выпускная трубка соединяет холодильник с дном 250-мл конической приёмной колбы, к которой подключена трубка Пелиго.

В процессе эксперимента двуокись углерода проходит через скруббер и пробулькивается через подогреваемую реакционную смесь, захватывая двуокись серы, проносит её через холодильник в приёмник, где она поглощается количественно.

Приготовление растворов:

Раствор карбоната натрия:

Растворить приблизительно 15 г Na2CO3 или 40 г Na2CO3 10H2O в дистиллированной воде и довести объём раствора до 100 мл.

Пероксид водорода 3%: Развести 10 мл химически чистого 30% пероксида водорода (H2O2) дистиллированной водой до 100 мл.

Процесс:

Пропускать двуокись углерода из баллона или цилиндра через газопоглотительный раствор карбоната натрия для удаления хлора, оттуда подавать газ в реакционную колбу. Поместить 15 мл 3% раствора пероксида водорода в приёмную колбу и 5 мл в трубку Пелиго. Соединить приборы и ввести в реакционную колбу через капельную воронку 300 мл дистиллированной воды и 20 мл концентрированной соляной кислоты. Кипятить содержимое около 10 мин. при постоянном токе двуокиси углерода. Отвесить с точностью до грамма 100 г образца и диспергировать примерно в 300 мл свежекипячёной дистиллированной воды. Ввести суспензию в реакционную колбу через капельную воронку, регулируя скорость добавления образца в реакционную колбу и поток газа для предотвращения образования недостатка пероксида водорода, образования пузырей и возгорания образца. Осторожно кипятить смесь в течение 1 часа в медленном токе диоксида углерода. Выключить подачу воды в рубашку холодильника перед самым окончанием дистилляции. Когда выпускная трубка над приёмной колбой станет горячей, быстро отключить трубку от холодильника. Промыть выпускную трубку и трубку Пелиго в приёмную колбу и титровать 0,1 Н раствором гидроксида натрия в присутствии индикатора бромфенол синий. (см. примечание)

Провести холостой опыт и скорректировать соответственно результаты.

где

S = объём, мл,  0,1 Н раствора гидроксида натрия на титрование образца

B = объём, мл, 0,1 Н раствора гидроксида натрия на холостой опыт

W = вес образца в граммах

Замечание. После титрования может быть проведено гравиметрическое измерение. Подкислить HCl, осадить BaCl2, дать отстояться, отфильтровать, промыть, прокалить и взвесить полученный BaSO4

Таблица 1. Дополнительные спецификации чистоты индивидуальных химически модифицированных крахмалов (все соотношения даны в расчёте на сухое вещество)

Модификация

Условия процесса

Характеристика конечного продукта

Декстрин

Сухое нагревание в присутствии соляной или ортофосфорной кислоты

Конечный pH 2.5 7.0

Крахмал, обработанный кислотой

Обработка соляной, ортофосфорной или серной кислотой

Конечный pH 4.8 7.0

Крахмал, обработанный щёлочью

Обработка гидроксидами натрия ил калия

Конечный pH 5.0-7.5

Отбеленный крахмал

Обработка перуксусной кислотой и/или пероксидом водорода или

Количество присоединённых карбонильных групп не более 0.1%

 

гидрохлоритом натрия или хлоритом натрия, или

Отсутствие остатков реагента

диоксидом серы или другими сульфитами

Остаточное содержание диоксида серы не более 50 мг/кг

перманганатом калия или персульфатом аммония

остаточное содержание марганца не более 5- мг/кг

 

Крахмал, обработанный ферментами

Обработка в водном растворе при температуре ниже точки клейстеризации в присутствии одного или нескольких амилолитических ферментов

остаточное содержание диоксида серы не более 50 мг/кг

окисленный крахмал

Обработка гидрохлоритом натрия

Карбоксильных групп не более 1.1%

остаточный диоксид серы не более 50 мг/кг

монокрахмал фосфат

Эстерификация ортофосфорной кислотой или ортофосфатом натрия или калия, или триполифосфатом натрия

Фосфат в пересчёте на фосфор не более 0.5% для картофельного и пшеничного и не более 0.4 для остальных крахмалов

дикрахмал фосфат

Эстерификация триметафосфосфатом или оксихлоридом фосфора

Фосфат в пересчёте на фосфор не более 0,5% для картофельного и пшеничного и не более 0,4% для остальных крахмалов

фосфатированный дикрахмалфосфат

Комбинация методов для монокрахмалфосфата и дикрахмалфосфата

Фосфат в пересчёте на фосфор не более 0,5% для картофельного и пшеничного и не более 0,4% для остальных крахмалов

ацетилированный дикрахмалфосфат

Эстерификация триметафосфатом натрия или оксихлоридом фосфора в сочетании с эстерификацией уксусным ангидридом или винилацетатом

Ацетильных групп не более 2.5%; Фосфат в пересчёте на фосфор не более 0.14% для картофельного и пшеничного и не более 0.04 для остальных крахмалов; винилацетат не более 0.1 мг/кг

крахмалацетат

Эстерификация уксусным ангидридом или винилацетатом

Ацетильных групп не более 2.5%

Ацетилированный дикрахмаладипат

Эстерификация уксусным ангидридом и адипиновым ангидридом

Ацетильных групп не более 2.5% адипиновых групп не более 0.135%

Оксипропилкрахмал

Эстерификация пропиленоксидом

Оксипропильных групп не более 7.0%; пропилена хлоргидрина не более 1 мг/кг

оксипропилдикрахмал фосфат

Эстерификация триметафосфатом натрия или  оксихлоридом фосфора в сочетании с этерификацией пропиленоксидом

Оксипропильных групп не более 7,0%; пропилена хлоргидрина не более 1 мг/кг; остаточный фосфат в пересчёте на фосфор не более 0,14% для картофельного и пшеничного и не более 0,04% для остальных крахмалов

крахмала натрия октенилсукцинат

эстерификация октенилсукциновым ангидридом

Октенилсукцинильных групп не более 3%; остаточной октенилсукциновой кислоты не более 0.3%

 

Методы определения для дополнительных показателей чистоты:

pH

Значение указано в колонке 3 Таблицы 1, 20 г образца в 80 мл воды непрерывно перемешивать с постоянной скоростью в течение 5 мин (в случае преклейстеризованных крахмалов, 3 г образца должны быть суспезированы в 97 мл воды). Определить pH полученной суспензии методом, описанным в Общих методах.

Карбоксильные группы

Значение указано в колонке 3 Таблицы 1.

Принцип:

Крахмал, содержащий карбоксильные группы, обрабатывают минеральной кислотой, чтобы перевести карбоксильные соли в кислотную форму. Катионы и избыток кислоты удаляют, промывая водой. Промытый образец клейстеризуют в воде и титруют стандартным раствором щёлочи.

Замечание: Нативные фосфатные группы, присутствующие в картофельном крахмале, увеличивают титр. (см. Примечание 6)

Реагенты:

0.10 Н раствор соляной кислоты, стандартизация не требуется

0.10 Н раствор гидроксида натрия, стандартизованный

Индикатор фенолфталеин, 1% раствор

Процедура:

При необходимости полностью измельчить образец на лабораторной мельнице до размера частиц 20 меш или меньше, принимая меры предосторожности для предотвращения изменения влажности, и тщательно перемешать.

Точно взвесить образец, содержащий не более 0.25 милли-эквивалента карбоксила (Примечание 1), и перенести количественно в 150 мл стакан. Добавить 25 мл 0.1 Н раствора соляной кислоты и взбалтывать периодически в течение 30 мин. Отфильтровать суспензию на вакуум-фильтре через тигель из спеченного стекла средней пористости или маленькую воронку, используя тонкую струю воды из промывалки для количественного переноса образца. Промыть образец дистиллированной водой (как правило, достаточно 300 мл) до отсутствия хлоридов в фильтрате по реакции с нитратом серебра (Примечание 2).

Количественно перенести деминерализованный образец в 600 мл стакан с помощью дистиллированной воды, и суспензировать его в 300 мл дистиллированной воды. Нагреть дисперсию образца на паровой или на кипящей водяной бане (Примечание 3), взбалтывая периодически, до начала клейстеризации и продолжать нагревание в течение 15 мин до полной клейстеризации (Примечание 4).

Снять образец с бани и титровать горячий стандартным 0.10 Н раствором гидроксида натрия до конечной точки по фенолфталеину. Конечная точка может быть определена электрометрически при pH 8.3. Холостой опыт проводится с оригинальным образцом для внесения поправок на содержание нативных кислых веществ (Примечание 5). Взвесить такое количество крахмала, как и для карбоксильного титрования, и размешать в 10 мл дистиллированной воды. Взбалтывать периодами по 5 мин в течение 30 мин.

Отфильтровать суспензию количественно на вакуум-фильтре через стеклянный тигель средней пористости или маленькую воронку и промыть 200 мл дистиллированной воды. Перенести в стакан, клейстеризовать и титровать стандартным 0.1 Н раствором гидроксида натрия так же как деминерализованный образец

Вычисления:

Примечания и меры предосторожности:

1.Количество образца должно быть не более 5.0 г для средне оксидированных и не менее 0.15 для сильно оксидированных товарных крахмалов.

2. Добавить 1 мл 1% водного раствора нитрата серебра в 5 мл фильтрата. Появление в течение 1 минуты осадка или помутнения говорит о присутствии ионов хлора.

3. Нагревание на плите или на горелке Бунзена не рекомендуется. Перегревание или пригорание незаметное глазу приведёт к разложению образца и ложному увеличению содержания карбоксила.

4. Полная клейстеризация увеличивает скорость титрования и повышает точность определения конечной точки.

5. Холостое титрование промытого водой образца проводится для внесения поправки на кислотные компоненты, которые не внесены в процессе оксидирования или переработки. Свободные жирные кислоты, образующие комплексы с амилозой в обычном кукурузном крахмале, вносят основной вклад в холостой титр.

6. Поправка на содержание фосфатов в картофельном крахмале должна вноситься после определения содержания фосфора в образце.

Вычисление поправки:

где:

P = содержание фосфора (%)

Содержание марганца

Значение указано в колонке 3 Таблицы 1

Приборы:

Содержание марганца определяют на атомно-абсорбционном спектрофотометре на длине волны 279,5 нм.

Приготовление растворов:

- Стандартный раствор: Приготовить раствор, содержащий 0.5 мг/л марганца

- Раствор образца: Перенести 10.000 г образца в 200 мл колбу Кольрауша, предварительно промытую 0.5Н соляной кислотой, добавить 140 мл 0.5 Н раствора соляной кислоты и энергично перемешивать в течение 15 мин, предпочтительно, с помощью механической мешалки. Развести 0.5 Н соляной кислотой до объёма и встряхнуть. Центрифугировать приблизительно 100 мл смеси в толстостенной центрифужной пробирке в течение 5 мин на скорости 2000 об/мин, и использовать чистую надосадочную жидкость в последующей процедуре.

Процедура:

Продувать дистиллированную воду через пламя воздушно-ацетиленовой горелки в течение 5 мин и получить базовую линию 279.5 нм, следуя инструкциям изготовителя спектрофотометра. Таким же способом продувать порцию "стандартного раствора" и отметить показания. Наконец, продувать "раствор образца" и сравнить показания с показания для "стандартного раствора", и умножить полученное значение на 20, чтобы привести к мг Mn на кг оригинального образца, взятого для анализа.

Содержание фосфора

Значение указано в колонке 3 Таблицы 1.

Реагенты:

- Раствор молибдата аммония (5%): Растворить 50 г тетрагидрата молибдата аммония (NH4)6Mo7O24 4H2O в 900 мл тёплой воды, охладить до комнатной температуры, развести водой до 1000 мл и размешать.

- Раствор ванадата аммония (0.25%): Растворить 2.5 г метаванадата аммония NH4VO3 в 600 мл кипящей воды, охладить до 60 - 70 и добавить 20 мл азотной кислоты. Охладить до комнатной температуры, развести водой до 1000 мл и размешать.

- Растворить 120 г дигидрата ацетата цинка Zn(C2H3O2)2 2H2O в 880 мл воды и профильтровать перед использованием через бумажный фильтр  Whatman No. 2V или эквивалентный

- Раствор азотной кислоты (29%): Добавить 300 мл азотной кислоты (относительная плотность 1.42) в 600 мл воды и размешать.

- Стандартный фосфорный раствор (100 мкг P в 1 мл): Растворить 438.7 мг одноосновного фосфата калия KH2PO4 в воде в 1000 мл мерной колбе, развести водой до объёма и размешать.

Калибровочная кривая:

Отобрать пипеткой 5.0, 10.0 и 15.0 мл стандартного фосфорного раствора в разные 100 мл мерные колбы. В каждую из этих колб и в четвёртую пустую колбу добавить в указанном порядке 10 мл раствора азотной кислоты, 10 мл раствора ванадата аммония и 10 мл раствора молибдата аммония, тщательно перемешивая после добавления каждого раствора. Развести водой до объёма и оставить на 10 мин. Определить оптическую плотность каждого стандартного раствора на 460 нм в 1 см ячейке на подходящем спектрофотометре, используя раствор из чистой колбы для калибровки прибора. Построить калибровочную кривую, сопоставляя оптическую плотность каждого раствора с его концентрацией в мг P на 100 мл.

Предварительная обработка образца

Поместить 20-25 г образца крахмала в 250 мл стакан, добавить 200 мл смеси метанол:вода (7:3), размешать образец и перемешивать мешалкой 15 мин. Отделить крахмал на вакуум-фильтре в 150 мл стеклянном фильтре средней пористости или воронке Бюхнера и промыть влажную лепёшку 200 мл смеси метанол:вода. Вновь суспензировать крахмал в растворителе и промыть во второй раз тем же способом. Высушить фильтровальную лепёшку в сушильном шкафу при температуре ниже 50, затем измельчить образец до 20 меш или тоньше и тщательно перемешать. Определить содержание сухого вещества, высушив 5 г в вакуумном шкафу при остаточном давлении не выше 100 рт.ст. и температуре 120 в течение 5 ч. (ЗАМЕЧАНИЕ: Описанная выше подготовка подходит для крахмальных продуктов, которые не растворимы в холодной воде)

Для преклейстеризованных и других водорастворимых крахмалов, приготовить 1-2% водную пасту, поместить её в целлофановую трубку и диализировать в дистиллированной воде в течение 30-40 ч. Высадить крахмал, добавляя раствор в ацетон (4 объёма на 1 объём пасты) при встряхивании. Отделить крахмал на вакуум-фильтре в 150 мл стеклянном фильтре средней пористости или воронке Бюхнера и промыть фильтровальную лепёшку абсолютированным этанолом. Высушить лепёшку и определить содержание сухого вещества, как указано для нерастворимых крахмалов

Подготовка образца

Перенести около 10 г подготовленного образца, рассчитанного на содержаниеСВ, и точно взвешенного, в викоровую чашку и добавить тонкой струёй 10 мл раствора ацетата цинка, равномерно раствор по образцу. Осторожно выпарить до сухого состояния на горячей плите, затем усилить нагрев и обуглить образец на плите или газовой горелке. Прокаливать в муфельной печи при температуре 550 до исчезновения углерода (примерно 1-2 ч), охладить. Смочить золу 15 мл воды и промыть 5 мл раствора азотной кислоты, осторожно покачивая края чашки. Нагреть до кипения, охладить и количественно перенести смесь с 200 мл мерную колбу, промыв чашку тремя порциями воды по 20 мл и сливая промывную воду в колбу, развести водой до объёма и размешать. Перенести аликвотный объём (V, мл) полученного раствора, содержащий не более 1.5 мг фосфора, в 100мл мерную колбу и добавить 10 мл раствора азотной кислоты, 10 мл раствора ванадата аммония и 10 мл раствора молибдата аммония, тщательно размешивая после добавления каждого раствора. Развести водой до объёма, перемешать и дать отстояться 10 мин.

Процедура

Определить оптическую плотность препарата с образцом в ячейке 1 см на длине волны 460 нм на соответствующем спектрофотометре, используя чистый раствор для калибровки прибора. По калибровочной кривой определить содержание фосфора в аликвотной пробе в мг, обозначив полученное значение как a. Вычислить в мг/кг содержание фосфора (P) в исходном образце по формуле:

                                               P=

где  W масса взятого образца, г

Содержание ацетильных групп

Значение указано в колонке 3 Таблицы 1

Точно взвесить примерно 5 г образца и перенести в 250 мл коническую колбу. Суспензировать в 50 мл воды, добавить несколько капель фенолфталеина и титровать с 0,1 Н раствором гидроксида натрия до появления неисчезающей розовой окраски. Добавить 25,0 мл 0,45 Н раствора гидроксида натрия, закупорить колбу и энергично встряхивать в течение 30 мин, предпочтительно в механическом шейкере. (ЗАМЕЧАНИЕ: температура не должна превышать 30, иначе некоторые крахмалы могут клейстеризоваться). Вынуть пробку, промыть пробку и стенки колбы несколькими мл воды и титровать избыток щёлочи 0,2 Н раствором соляной кислоты, объём которого обозначить S.

Выполнить холостое титрование в 25,0 мл 0,45 Н раствора гидроксида натрия и обозначить объём 0,2 Н раствора соляной кислоты в мл как B.

где:

N = точное значение нормальности раствора соляной кислоты
W = Вес образца в граммах

Содержание винилацетата

Метод газовой хроматографии

В хроматографической системе используется газовый хроматограф с колонкой 2м х 2мм, содержащей Porapak Q, 80-100 меш (или эквивалент), оснащённый пламенным ионизационным детектором, в следующих условиях:

- ток воздуха

200 мл/мин

- ток водорода

30 мл/мин

- ток азота

20 мл/мин

- температура впрыска

200

- температура колонны

150

- температура детектора

200

Приготовление стандарта

Точно взвесить 150 мг винилацетата (хч) в 100 мл мерную колбу. Растворить и довести до объёма дистиллированной водой. Поместить 1 мл полученного раствора в 10 мл мерную колбу и довести до объёма дистиллированной водой. Добавить 1 мл этого разбавленного раствора к 30 г немодифицированного крахмала из того же растительного сырья, что и исследуемый образец в 100 мл колбу с перегородкой.

Процедура:

Взвесить 30 г исследуемого вещества в 100 мл колбе с мембранным клапаном. Запечатать колбу. Поместить колбу с исследуемым веществом и колбу со стандартным препаратом на водяную баню с постоянной температурой 70 на 30 мин. Отобрать пробу 2 мл из свободного пространства колбы, содержащей стандартный препарат, с помощью газонепроницаемого шприца,  ввести во ввод газового хроматографа и отметить высоту пика на хроматограмме. Таким же образом ввести в хроматограф 2 мл пробы из колбы с исследуемым веществом. Вычислить содержание винилацетата из соотношения высоты пиков на двух хроматограммах.

Содержание адипатных групп

Значение указано в колонке 3 Таблицы 1.

Реагенты и растворы:

- N,N-бис-триметилсилилтрифлуороацетамид
Macherey-Nagel, D 5160 Dueren, Germany или эквивалентный.

- Раствор глутаровой кислоты: 1.00 г глутаровой кислоты (Merck или эквивалент)  растворить в воде и довести объём до 1000 мл.

- Раствор адипиновой кислоты: Растворить 1.00 г адипиновой кислоты (UCB, Brussels, Belgium или эквивалент) в 900 мл тёплой воды, охладить до комнатной температуры, разбавить до 1000 мл и размешать.

Аппаратура:

Хроматограф: Hewlett-Packard Model 7620A газовый хроматограф или эквивалентный, оборудованный пламенно-ионизационным детектором и устройством подключения детектора.

Параметры колонки: 2 м нержавеющая сталь, внутренний диаметр 1,83 мм, инертный носитель 5% OV-17 зернением 80-100 меш, неподвижная фаза Chromosorb GAW-DMCS; предварительно колонку продувают азотом со скоростью потока 40 мл/мин при температуре 350 в течение 24 часов. Рабочая температура колонки 140, детектора 250, зоны инъекции 280. Время удерживания, мин: глутаровой кислоты 2,83, адипиновой кислоты 4,50. 

Калибровка:

Взвесить по 1,0 г крахмала восковидной кукурузы в каждую из четырёх 250-мл колб Эрленмейера. В каждую колбу добавить 50 мл воды и 1,0 мл водного раствора, содержащего 1,0 мг/мл глутаровой кислоты. Добавить в одну колбу 0,25 мл водного раствора, содержащего 1,0мг/мл  адипиновой кислоты; в остальные колбы 0,5 мл, 0,75 и 1,0 мл раствора адипиновой кислоты соответственно. Каждая колба, таким образом, содержит 1,0 мг глутаровой кислоты и, соответственно, 0,25, 0,50, 0,75 и 1,0 мг адипиновой кислоты. Встряхнуть колбы вручную до полного диспергирования крахмала и добавить 50 мл 4Н раствора  гидроксида натрия. Продолжать встряхивать ещё 5 мин, поместить каждую колбу на водяную баню при температуре окружающей среды и осторожно добавить в каждую 20 мл 12Н соляной кислоты. После охлаждения количественно перенести содержимое каждой колбы в 250 мл делительную воронку. Экстрагировать 100 мл этилацетата хч. Слить нижний водный слой в стакан и собрать верхний органический слой в 500 мл колбу Эрленмейера, содержащую 20 г безводного сульфата натрия. Перелить водную фазу в делительную воронку и повторить два раза экстракцию этилацетатом. Встряхивать колбы периодически в течение 10 мин, затем профильтровать содержимое через бумажный фильтр Whatman No. 1 в 1-литровые круглодонные колбы. Дважды промыть исходные колбы и нерастворимые осадки на фильтрах 50 мл этилацетата. Под вакуумом (50 мм рт.ст.) при температуре не более 40 . полностью выпарить экстракт и смывы каждой колбы до сухого состояния.

Выпаривание этилацетата должно быть проведено так быстро, как это возможно, так как при стоянии возможен частичный гидролиз. Продукты гидролиза могут ухудшить разрешающую способность хроматографа по адипиновой кислоте.

Последовательно добавить 2 мл пиридина и 1 мл N,N-бис-триметилсилилтрифлуроацетамида к сухому содержимому колб. Закрыть круглодонные колбы пробками и тщательно обмыть внутренние стенки, вращая колбы. Дать стоять 1 ч; затем перенести 2 мл из каждой колбы в маленькие стеклянные ампулы и немедленно запечатать. Инжектировать 4 мкл в газовый хроматограф.

Вычисления:

Установить время удерживания для каждой кислоты и установить высоту пика глутаровой кислоты при каждом из представленных уровней содержания адипиновой кислоты. График зависимости соотношения высоты пиков адипиновой кислоты к высоте пиков глутаровой кислоты от количества адипиновой кислоты линейный. Может быть использована эта калибровочная кривая, однако проще применять коэффициент чувствительности

где:

HS и HI =; высота пиков стандартов адипиновой и глутаровой кислот соответственно, и WS = масса стандарта адипиновой кислоты

RF должен проверяться еженедельно

Общее содержание адипатов

Точно взвесить около 1,0 г образца в 250 мл колбе Эрленмейера, и добавить 50 мл воды и 1,0 мл водного раствора, содержащего 1,0 мг/мл глутаровой кислоты. Действовать как в разделе "калибровка", начиная со слов "встряхивать колбы вручную"

Содержание свободной адипиновой кислоты

Точно взвесить около 5,0 г образца в 250 колбе Эрленмейера и добавить 100 мл воды и 1,0 мл раствора глутаровой кислоты. Встряхивать 1 ч, профильтровать на фильтре Millipore 0,45 мкм, добавить 1 мл концентрированной соляной кислоты к фильтрату и перенести его количественно в 250 мл делительную воронку. Действовать далее как в разделе "калибровка", начиная со слов "Экстрагировать 100 мл"

Вычисления:

Для обоих препаратов ("Общее содержание адипатов" и "Содержание свободной адипиновой кислоты") записать высоту пиков адипиновой и глутаровой кислот (внутренний стандарт). Вычислить значения общего содержания адипатов и содержания свободной адипиновой кислоты, соответственно, содержащихся в образцах, следующим образом:

где:

A = общее содержание адипатов или свободной адипиновой кислоты, соответственно, (%)

HX = высота пика адипиновой кислоты в текущей пробе

HIX = высота пика глутаровой кислоты в текущей пробе

RF = коэффициент чувствительности по адипиновой кислоте
S = вес образца в текущей пробе, г

Адипиновые группы (%) = общее содержание адипатов (%) содержание свободной адипиновой кислоты (%)

Содержание оксипропильных групп

Значение указано в колонке 3 Таблицы 1

Реагент нингидрин: 3% раствор кристаллов 1,2,3 трикетогидринденгидрата в 5% водном растворе бисульфита натрия.

Процедура:

Точно взвесить 50-100 мг образца в 100 мл мерную колбу и добавить 25 мл 1Н серной кислоты. Приготовить таким же способом образец немодифицированного крахмала той же природы (т.е. кукурузный или картофельный). Поставить колбы на кипящую водяную баню  и нагревать до тех пор, пока образцы полностью не перейдут в раствор. Охладить и довести водой объём содержимого до 100 мл. При необходимости, продолжить разбавление, чтобы обеспечить присутствие не более 4 мг гидроксипропильных групп в 100 мл, затем разбавить холостой образец в той же пропорции. Перенести пипеткой по 1 мл растворов в 25 мл градуированные тестовые пробирки со стеклянными пробками и, погрузив пробирки в холодную воду, добавить по капле 8 мл  концентрированной серной кислоты в каждую. Хорошо размешать и поместить пробирки на кипящую водяную баню не более чем  на 3 мин. Немедленно перенести пробирки на ледяную баню, пока раствор не успел остыть. Добавить 0,6 мл нингидринового реагента, осторожно давая реагенту стекать по стенкам пробирки. Сразу хорошо встряхнуть  и поставить на 100 мин на водяную баню с температурой 25. Довести объём в пробирках до 25 мл концентрированной серной кислотой и перемешать, несколько раз перевернув пробирки (не встряхивать!). Немедленно перенести порции растворов в 1см ячейки спектрофотометра Beckman Model B и не позже чем через 5 мин измерить оптическую плотность (А) на 590 нм, используя нативный крахмал в качестве эталона. Построить калибровочную кривую с 1-мл аликвотами стандартного раствора, содержащими 10, 20, 30, 40 и 50 мкг пропиленгликоля на мл.

Вычисления:

Где:

C = количество пропиленгликоля в растворе образца, полученное по калибровочной кривой (мкг/мл)
F = коэффициент разбавления (если требовалось дополнительное разбавление)
W = вес образца, (мг))

Пропиленхлоргидрин

Значение указано в колонке 3 Таблицы 1

Аппаратура

Газовый хроматограф
Использовать 
Hewlett-Packard Model 5750 или эквивалентный. Рекомендуется двухколоночный прибор, оснащённый пламенно-ионизационным детектором. В записывающую систему должен входит интегратор.

- Хроматографическая колонка: Нержавеющая сталь, 3м х 3,2 мм, неподвижный носитель 10% Carbowax 20 M на Gas Chrom 2 зернистостью 80/100 меш или эквивалентные. После набивки и перед использованием прогревать колонку при 200 в течение ночи при расходе гелия 25 мл/мин.

- Концентратор: Использовать концентратор Kuderna-Danish с 500 мл колбой.

- Колбы высокого давления: Использовать колбы высокого давления с неопреновым оросителем и стеклянной пробкой и прикрепленным проволочным фиксатором.

Реагенты:

- Диэтиловый эфир: Использовать диэтиловый эфир чда (ЗАМЕЧАНИЕ: Некоторые партии диэтилового эфира могут содержать инородные примеси, которые мешают анализу и/или интерпретации хроматограммы. Если качество эфира неизвестно или сомнительно, сконцентрировать 50 мл до объёма приблизительно 1 мл, затем хроматографировать  порцию 2,0 мкл, в условиях, описанных в Процедуре. Если хроматограмма содержит много шумов, которые перекрывают или мешают измерению пиков, производимых изомерами пропилена хлоргидрина, эфир должен быть передистиллирован)

- Флорисил: Использовать материал зернистостью 60/100 меш.

- Пропилена хлорогидрины: Использовать препарат Eastman No. P1325 1-Chloro-2-propanol Practical (1-хлоро-2 пропанол), содержащий 25% 2-слоро-1-пропанола, производимый фирмой Eastman Kodak Co., Rochester, N.Y. 14650, USA

- Стандартная проба: Отобрать 25 мкл смеси изомеров пропилена хлорогидрина, содержащей 75% 1-хлоро-2-пропанола и 25% 2-хлоро-1-пропанола в 50мкл шприц. Точно взвесить шприц и выпустить содержимое в 500 мл мерную колбу, частично заполненную водой. Снова взвесить шприц и записать вес взятого хлорогидрина. Довести колбу водой до объёма и перемешать.

Проба с образцом:

Поместить 50,0 г гомогенизированного образца в сосуд высокого давления и добавить 125 мл 2Н серной кислоты. Закрепить верхнюю часть и вращать содержимое до полного диспергирования образца. Помесить сосуд на кипящую водяную баню, нагревать 10 мин, затем вращать сосуд для перемешивания содержимого, и нагревать сосуд ещё 15 мин. Охладить на воздухе до комнатной температуры, затем нейтрализовать гидролизованный образец до pH7 25%-ным раствором гидроксида натрия и профильтровать через бумажный фильтр Whatman No. 1, или эквивалентный,  на воронке Бюхнера, используя отсасывание. Промыть сосуд и фильтровальную бумагу 25 мл воды и соединить смыв с фильтратом. Добавить 30 г безводного сульфата натрия, перемешивать магнитной мешалкой 5-10 мин, или до полного растворения сульфата натрия. Перелить раствор в 500 мл сепаратор, оснащённый тефлоновым плунжером, обмыть колбу 25 мл воды и добавить смыв к раствору образца. Экстрагировать пятью 50 мл порциями диэтилового эфира, давая не меньше 5 мин при каждой экстракции для достаточного разделения фаз. Перенести все порции экстракта в концентратор, поместить градуированный приёмник концентратора на водяную баню, нагретую до 50-55 и концентрировать экстракт до объёма 4 мл. (ЗАМЕЧАНИЕ: Эфирные экстракты образца могут содержать посторонние примеси, которые мешают анализу и/или интерпретации хроматограмм. Эти примеси, как считается, являются продуктами распада, возникающими в процессе гидролиза. Аналитические проблемы, возникающие из-за их присутствия, можно решить, применяя очистку, как описано далее:

Сконцентрировать эфирный экстракт приблизительно до 8 мл, вместо 4 мл, как указано ранее. Добавить 10 г Флорисила, предварительно прогретого при 130 в течение 16 ч перед использованием, в хроматографическую колонку подходящего размера, осторожно закрыть и добавить 1 г безводного сульфата натрия в верхнюю часть колонки. Увлажнить колонку 25 мл диэтилового эфира и количественно перенести концентрированный экстракт в колонку, добавляя небольшие порции эфира. Элюировать тремя порциями эфира по 25 мл, собрать весь элюат, перенести в концентратор и концентрировать до 4 мл). Охладить экстракт до комнатной температуры, перенести количественно в 5,0 мл мерную колбу, добавляя небольшие порции диэтилового эфира, довести эфиром до объёма и перемешать.

Контрольный препарат:

Поместить 50,0 г порции немодифицированного крахмала восковидной кукурузы в пять отдельных сосудов высокого давления и добавить 125 мл 2Н серной кислоты в каждый сосуд. Добавить 0,0, 0,5, 1,0, 2,0 и 5,0 мл стандартной пробы в сосуды, соответственно создавая концентрации хлорогидрина пропилена по крахмалу 0, 0,5, 1,0, 2,0 и 5,0 мг/кг. Вычислить концентрацию экстракта в каждом сосуде, исходя из веса пропилена хлорогидрина, взятого для приготовления стандартной пробы. Закрепить сосуды, вращать до полного растворения содержимого каждого сосуда и проделать гидролиз, нейтрализацию, фильтрование, экстракцию, концентрацию экстрактов и окончательное разбавление, как описано для пробы с образцом.

Процедура:

Условия операции могут варьироваться, в зависимости от используемого оборудования, но соответствующая хроматограмма на Hewlett-Packard 5750 получена при температуре термостата колонки 110, изотерма, температуре  испарителя 210, температуре детектора 240 и водорода (30 мл/мин), гелия (25 мл/мин) или воздуха (350 мл/мин) в качестве газового носителя. Рекомендуется использовать 1,0 мВ универсальный самописец. Диапазон, коэффициент затухания и скорость ленты необходимо подобрать в соответствии с характеристиками сигнала. Впрыснуть 2,0 мкл  аликвотной порции концентрированного экстракта, приготовленного, как описано в разделе Контрольная проба, давая достаточное время между инъекциями, чтобы сигналы пиков, соответствующих изомерам, могли быть зарегистрированы (и интегрированы), и чтобы колонка успела очиститься. Записать и суммировать площади пиков (показания интегратора) для образца.

Вычисления:

Подготовить калибровочный график на координатной бумаге,  отмечая для каждой контрольной пробы суммарную площадь сигнала в соответствии с вычисленной концентрацией пропилена хлорогидрина, в мг/кг, вычисленной исходя из действительного веса использованных изомеров хлорогидрина. Используя суммарные площади сигнала, соответствующие 1-хлоро-2-пропанолу и 2-хлоро-1-пропанолу в образце, определить концентрацию смеси хлоргидринов пропилена в мг/кг в образце по калибровочному графику, построенному по контрольным точкам. Получив достаточный опыт проведения процедуры и  убедившись в линейности и воспроизводимости калибровочного графика, построенного по контрольным точкам, можно ограничиться одним измерением пробы, содержащей  приблизительно 5 мг/кг смеси изомеров пропилена хлорогидрина. Уровень пропилена хлорогидрина в образце может быть затем вычислен следующим образом:

где С концентрация в мг/кг пропилена хлоргидринов (сумма изомеров) в образце; а сумма площадей сигналов, полученных для изомеров пропилена хлорогидрина в образце; А сумма площадей сигналов изомеров пропилена хлорогидрина в контрольной пробе.

Степень замещения крахмала натрия октенил сукцината

Принцип:

Степень замещения определяется по поглощённой щёлочи после ацилирования и тщательной промывки полуэфира крахмала.

Процедура:

Взвесить 5,0 г образца в 150-мл стакане. Смочить несколькими мл изопропилового спирта чда. Добавить с помощью пипетки 25 мл   2,5 Н раствора соляной кислоты в изопропаноле, давая кислоте смочить весь образец на стенках стакана. Перемешивать 30 мин магнитной мешалкой. Добавить 100 мл 90% изопропанола из мерного цилиндра. Перемешивать 10 мин. Отфильтровать образец на воронке Бюхнера и промывать фильтровую лепёшку 90% изопропанолом, пока фильтрат не будет свободен от хлорид-ионов. Использовать 0,1 Н раствор N AgNO3 для контроля присутствия хлорид-ионов. Перенести фильтровую лепёшку в 600-мл стакан и смыть с воронки Бюхнера все остатки крахмала в стакан. Довести объём до 300 мл дистиллированной водой. Поместить на 10 мин на кипящую водяную баню при перемешивании. Титровать горячий раствор 0,1 раствором NaOH до конечной точки по фенолфталеину.

Вычисление:

Рассчитать, как указано ниже:

где:

A = миллиэквивалент израсходованного гидроксида натрия на г октенилсукцината крахмала

Остаточная октенилсукциновая кислота в октенилсукцинате крахмала

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Экстракция и приготовление раствора образца

Экстрагировать около 500 мг крахмала с 15 мл метанола в течение ночи при постоянном встряхивании (крахмал взвесить точно). Профильтровать экстракционную эмульсию. Промыть крахмал на фильтре 7 мл метанола. Повторить 3 раза. Соединить все порции фильтрата (приблизительно 80% примесей экстрагируется во время этой процедуры). Добавить 1 мл 0,16 Н раствора KOH в метаноле к экстрактам. Высушить экстракты в испарителе мгновенного вскипания при 30. Растворить остаток в 2 мл метанола. Отобрать 0,5 мл полученного раствора в реакционную пробирку. Добавить 0,5 мл производного реагента (2,8 г 2-p-дибромоацетофенона и 0,28 г 18-Краун-6 в 50 мл CH3CN) в реакционную пробирку. Добавить 2 мл CH3CN в реакционную пробирку. Закупорить пробирку и нагревать при 80 в течение 30 мин. Охладить реакционный раствор до комнатной температуры (использовать в течение 24 ч).

Жидкостно-хроматографический анализ

Колонка:

Micro-Bondapack C18 (Waters)

Подвижная фаза:

Градиентное элюирование 70% метанола в воде до 80% метанола в воде 5 мин. Кривая 6 (Программатор растворителей Waters 660)

Скорость потока:

1,5 мл/мин

Детектор:

УФ на 254 нм, коэфф. ослабления 0,16 AUFS

Инжектируемый объём:

5 мкл

Построение калибровочной кривой:

Подготовить 0,5 М раствор октенилсукцината натрия (Раствор А). С помощью шприца отобрать 0,25 мл раствора А в 25-мл мерную колбу. Развести до объёма метанолом (Раствор В). Приготовить три калибровочных стандарта, отбирая 0,5, 1 и 2 мл раствора В в три 50-мл круглодонные колбы. Добавить в каждую по 1 мл 0,16 Н раствора KOH в метаноле. Высушить каждый раствор в испарителе мгновенного вскипания при 30. Растворить  осадки в 2,0 мл метанола (растворы C1, C2 и C3). Поместить 0,5 мл раствора остатка в реакционную пробирку. Добавить 0,5 мл производного реагента (2,8 г 2-p-дибромоацетофенона и 0,28 г 18-Краун-6 в 50 мл CH3CN) в реакционную пробирку. Добавить 2 мл CN3CN в реакционную пробирку. Закупорить пробирку и нагревать при 80 в течение 30 мин. Охладить реакционный раствор до комнатной температуры (производный реагент необходимо приготовлять по мере надобности и использовать немедленно). Впрыснуть 5 мкл в жидкостный хроматограф. Количество остатков в каждой 5-мкл инъекции следующее:

для раствора C1

0,2375 мкг

для раствора C2

0,4750 мкг 

для раствора C3

0,9500 мкг 

Проставить на графике высоту пиков хроматограммы в соответствии с концентрацией остатка в мкг на 5 мл раствора

Вычисления:

Построить калибровочную кривую в соответствии с процедурой. Используя высоту пика неизвестного образца на хроматограмме, определить уровень примесей (вычисленных как октенилсукциновая кислота) в инжектированном объёме по калибровочной кривой.

Примечание: Формула корректируется на 100% извлечение делением на 0,80, так что 240/0,80=300.

         

http://www.fao.org/docrep/W6355E/w6355e0o.htm 

Перевод. БИПП, 2006

Вернуться к списку справочных материалов

На главную