Определение крахмала в пищевых добавках
Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение Архангельской области
«Техникум строительства, дизайна и технологий»
Крахмал. Определение крахмала в пищевых продуктах.
Проектная работа по химии
Автор: Федотов Максим,
Обучающийся 2 группы
ГАПОУ АО «ТСДиТ».
Руководитель:
Кудрявцева Ольга Витальевна,
Преподаватель химии.
Северодвинск
2016
Содержание:
Введение.
1. Химическое вещество – крахмал.
1.1. Нахождение в природе и получение
1.2. Физические свойства.
1.3. Химические свойства
2. Определение крахмала в продуктах питания.
Заключение
ВВЕДЕНИЕ
Правильное питание – залог здоровья.
Сейчас много говорят о здоровом питании. Телевидение, журналы, газеты спорят о необходимости диет. Юные красавицы становятся всё стройнее, доводя себя до истощения. Наряду с этим врачей тревожит другая крайность – лишний вес школьников. Подчеркивая исключительную роль питания в жизни человека, Генрих Гейне писал: «Человек есть то, что он ест». Особенно сильно влияет характер питания на рост и развитие детей. Чтобы человек был бодр, активен, жизнерадостен, здоров, его питание должно быть разнообразным и полезным. Наша пища должна содержать в себе витамины, жиры, углеводы, белки.
О важности витаминов в рационе питания человека знает каждый школьник. А вот о значении белков, жиров и углеводов многие могут по спорить.
Многие утверждают, что для наращивания мышечной массы тела необходимы белки. Белки – строительный материал для клеток.
И неоднозначное отношение к углеводам. На уроке я узнал, что углеводы – источник энергии. Тогда почему родители прячут от детей конфеты, а мама наливает по утрам сладкий чай, варит каши, ставит в вазочке аппетитные булочки и печенье, дедушка угощает ароматным мёдом.
Интересно узнать об углеводах больше.
Из книг я узнал, что главные источники углеводов из пищи – хлеб, картофель, макароны, крупы, сладости, сахар, мёд. Из всех веществ, которые человек употребляет в пищу углеводы главный источник энергии. На протяжении жизни человек в среднем потребляет около 14 тонн углеводов. В среднем наш организм получает от 50 до 70% углеводов из дневного рациона. И всё же запасов углеводов в организме немного, поэтому нам приходится снабжать ими наш организм регулярно. Конечно, потребность в углеводах зависит от энергетических трат организма. Спортсмену, который тратит во время тренировок, соревнований много энергии потребуется значительно больше углеводов, чем человеку, не затрачивающему много физических сил.
Изучая вопрос потребления углеводов, мы отметили, что противники лишнего веса «обвиняют» во всех бедах крахмал, потому и диету начинают с ограничения крахмала. Ещё одна распространённая точка зрения, что картофельный крахмал самый вредный, а кукурузный значительно полезнее.
Оказывается дело не в конфетах, а в крахмале?
Книжные источники повествуют, что крахмал – сложный углевод, он образуется в растениях и откладываемый ими в качестве запасного питательного вещества, его можно обнаружить в семенах растений, моркови, клубнях, корнеплодах, стеблях, иногда в плодах фруктов и листьях. Многие богатые крахмалом части растений являются важными источниками питания для людей и животных. Это картофель, пшеница, кукуруза, рис, овес, ячмень, рожь, гречиха, бобовые, соя. Крахмал хорошо переваривается и усваивается организмом человека.
Если такое повышенное внимание к крахмалу, интересно узнать о его роли в питании. С малых лет мы знаем вкус сахара, мёда, пирожного. А что мы знаем о крахмале, кроме того, что он хранится в целлофановом пакетике кухонного шкафа? Актуальность работы заключается в том, чтобы находить интересное и необычное рядом, в том, что доступно для наблюдения и изучения. Мы не привыкли отступать! Открываем лабораторию, где предмет наблюдения – крахмал.
Тема исследования: «Крахмал. Определение крахмала в продуктах питания».
Цель исследования: поиск крахмала в продуктах питания и изучение его свойств.
Задачи исследования:
- собрать и изучить информацию о крахмале;
- изучить один из способов обнаружения крахмала в продуктах питания и растениях, провести опыты;
- подобрать необходимые для экспериментов вещества, продукты, лабораторное оборудование;
- познакомиться и использовать необходимые меры безопасности при проведении опытов;
- определить крахмал в некоторых продуктах питания;
- проанализировать полученные результаты.
Гипотеза исследования
Если мы подробнее изучим крахмал, познакомимся с его свойствами, то эти знания помогут нам оценить пользу и вред продуктов, которые мы потребляем в пищу и, возможно, внести изменения в свой рацион питания.
О результатах исследования расскажем однокурсникам на уроках, конференции или классном часе познакомим с технологией опытов по обнаружению крахмала в продуктах питания, его использовании.
1. Химическое вещество – крахмал
Крахмал (С6Н10О5)n — основной полисахарид в нашем питании. Молекулы крахмала состоят из молекул глюкозы, связанных в длинные цепочки. Отщепление молекул глюкозы от крахмала в кишечнике происходит постепенно, и крахмал не вызывает такого резкого подъема концентрации сахара в крови и не требует такой усиленной работы поджелудочной железы, как моно- и дисахариды.
Несмотря на то, что крахмал является продуктом не первой необходимости, он ценен для нашего организма. В его составе имеются сложные углеводы, которые являются базой для фруктов, овощей, зерновых культур. В целом крахмал бывает рафинированным и природным. К последнему относят гречневую, овсяную, ячменную каши, фасоль, чечевицу и картофель. Рафинированный крахмал – это порошок, который мы видим на прилавках. Он не обладает вкусом, запахом, увеличивает количество инсулина во время пищеварения, что чревато сбоями в работе внутренних систем и органов.
При добавлении крахмала в воду, он разбухает, становится похожим на клейстер. Это применяется в кулинарии с целью придания определенных свойств. Если крахмал добавить в тесто, то изделие получит песочный вкус. При попадании в желудок крахмал переваривается и превращается в глюкозу, которая, в свою очередь, полностью усваивается. Кроме того, из крахмала готовят патоку.
Поскольку крахмал не очень полезен, его можно с легкостью заменить. Первая альтернатива – ржаная или гречневая мука. В соусах и супах можно использовать муку тыквенных семечек, молотый лен. Для сладких блюд применяйте молотую кокосовую стружку. Для киселя используйте целые льняные зерна.
1.1. Нахождение в природе и получение
Крахмал – конечный продукт фотосинтеза и накапливается в клубнях и листьях многих видов растений.
Крахмал содержится и в других органах растения, не участвующих в процессе фотосинтеза (в органах, где отсутствуют пигменты хлорофилла, например – в клубнях картофеля). Это говорит о том, что наличие крахмала не может быть доказательством фотосинтеза.
Есть небольшое количество видов, у которых в листьях не образуется крахмал: лист луковицы, сахарная свекла, тюльпан и др. У них фотосинтез заканчивается образованием растворимого углевода – сахарозы. Такие виды относятся к сахарофильным. Растения, накапливающие крахмал, относятся к амилофильным видам.
Крахмал получают чаще всего из картофеля. Для этого картофель измельчают, промывают водой и перекачивают в большие сосуды, где происходит отстаивание. Полученный крахмал ещё раз промывают водой, отстаивают и сушат в струе теплого воздуха.
1.2. Физические свойства крахмала.
Безвкусный аморфный порошок белого цвета, нерастворимый в холодной воде. Под микроскопом видно, что это зернистый порошок; при сжатии порошка крахмала он издаёт характерный скрип, вызванный трением частиц.
1.3. Химические свойства крахмала.
В горячей воде набухает (растворяется), образуя коллоидный раствор — клейстер. В воде, при добавлении кислот (разбавленная H2SO4 и др.) как катализатора, постепенно гидролизуется с уменьшением молекулярной массы, с образованием т. н. «растворимого крахмала», декстринов, вплоть до глюкозы.
1. С иодом крахмал даёт фиолетовое окрашивание.
2. Крахмал – многоатомный спирт.
3. Крахмал сравнительно легко подвергается гидролизу в кислой среде и под действием ферментов:
(C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6
крахмал глюкоза
В зависимости от условий гидролиз крахмала может протекать ступенчато, с образованием различных промежуточных продуктов:
(С6H10O5)n → (C6H1005)x → (C6H1005)y→ C12H22O11 → nC6H12O6
крахмал растворимый декстрины мальтоза глюкоза крахмал
Происходит постепенное расщепление макромолекул.
2. Определение крахмала в продуктах питания.
В Интернет-источниках мы прочитали следующее: «Крахмал – углевод, который присутствует в овощах, фруктах, злаках, бобовых, орехах. Нет ничего опасного в том, если мы будем употреблять крахмалистые плоды и злаки. Вредит здоровью крахмал, который в виде порошка добавляют в продукты питания, как наполнитель».
Спорить с утверждением мы пока не можем, а вот проверить наличие крахмала не сложно. Крахмал дает характерное синее окрашивание при взаимодействии с йодом (проба Сакса).
Для опытов мы приготовили картофель и некоторые продукты питания, те, что оказались в холодильнике.
Обнаружить крахмал нам помогает настойка йода из домашней аптечки. Химики используют эту реакцию для того, чтобы установить, содержится ли в том или ином пищевом продукте крахмал, а если содержится, то в каком количестве по интенсивности окрашивания.
Капнем настойкой на картошку и увидим, что бурый цвет йода превратился в темно-фиолетовый. Здесь происходит химическая реакция между йодом и крахмалом, который содержится в картофеле, и получается новое вещество сине-фиолетового цвета.
Можно сделать первые выводы: йодное пятно на срезе картофеля заметно ярче, чем на яблоке – значит, в картофеле крахмала больше.
Остаётся ли крахмал в картофеле после тепловой обработки?
Мы взяли по две картофелины, подобрали одинаковые по размеру клубни. Один клубень почисти, а другой оставили «в мундирах».
Надрезали варёный картофель, повторили опыт с йодом. Срезы всех клубней стали синего цвета.
Вывод: крахмал остаётся в картофеле и после термической обработки.
Исследуем продукты, которые ежедневно употребляем в пищу сахар, соль.
Йодное пятно не изменило цвет, значит в этих продуктах (сахар и соль) нет крахмала.
Исследуем продукты, которые используем в пищу ежедневно – это молочные продукты сметана, кефир, творог, … В натуральных молочных продуктах крахмала быть не должно. Но некоторые производители для того чтобы сделать продукт более густым добавляют крахмал или муку. Проведём опыты.
Результат исследования молочных продуктов порадовал – йодные пятна остались коричнево-жёлтыми, таких загустителей, таких как крахмал или мука, в этих продуктах нет.
Подвергли проверке майонез, колбасу…
На этикетке ветчины «Московской» и на упаковке майонеза «Секрет Кулинара» в списке ингредиентов указан крахмал, который мы и обнаружили экспериментально.
Интерсно, предупреждает ли производитель о наличии крахмала в данных продуктах?
На упаковке майонеза «Сдобри Провансаль» указано «100% без крахмала». Проверяем!
Изменений не произошло – в этом продукте действительно нет крахмала.
Изучаем этикетку сока «Добрый». В его составе нет крахмала. При внесении йода пятно становится ярко-синим, что доказывает обратное. Крахмал есть!
Заключение
Так что же теперь вообще отказаться от продуктов, которые содержат крахмал? Большинство книг, посвященных проблемам питания, обращает внимание на важность крахмала – это источник энергии. В нашем традиционном питании крахмал – важная часть в рационе питания. Значительная часть всей мировой сельскохозяйственной продукции, которая производится для нужд человека и животных, состоит из продуктов, содержащих крахмал. Совсем отказываться от крахмалосодержащих продуктов не надо, точнее даже важно, чтобы они были в рационе. Но! Их должно быть не более 20 процентов от всей пищи – пятая часть, а не 80-90, как это принято сейчас.
Выпечные изделия (кондитерский крем, наполнители, глазурь и т. д.), пищевые полуфабрикаты для быстрого приготовления, молочные продукты (йогурты, десерты), консервы, мороженое, некоторые напитки, лапша, растворимые супы, сухие супы, крекеры, в этих продуктах крахмал дополнительно обрабатывали, поэтому он тяжело усваивается организмом.
Рекомендуем: меньше есть углеводистую пищу; из крахмалосодержащих продуктов выбирать только самые нужные и вкусные.
Но выбор всегда остается за вами. Приятного аппетита.
Источник
Крахмал – является довольно сложным углеводом, который образуется в растениях, как запасное питательное вещество, у них же и откладывается (хим. формула (C6H10O5)n). В организме человека он хорошо поддается перевариванию и тем самым хорошо усваивается. Крахмал очень разнообразен, как по свойствам, так и по способности к их изменениям. Поэтому его и стали применять в разных пищевых отраслях: кулинарии, при производстве БАДов (как вспомогательное инертное вещество). Крахмал так же применяется в непищевых производствах: текстильном, парфюмерно – косметическом и др.
В растениях, а именно в клетках, крахмал находится в виде плотных образований, так называемых крахмальных зёрен. Во многих производственных технологиях применяется всем известный и наиболее распространенный картофельный крахмал. Но кроме него существует и используется в промышленности кукурузный крахмал, крахмал из риса, сои и плодов маниоки. Крахмал имеет одну формулу, но отличается крахмальными зёрнами, поскольку у разных растений крахмальные зёрна разные по своему строению, форме и размеру.
Крахмал способен набухать. Он медленно впитывает холодную воду, но не растворяется в ней, а в воде, нагретой до 60 – 700С, он превращается в клейстер.
По калорийности – в 100 г крахмала – 350 ккал. Молекулы его состоят из остатков глюкозы и являются природным полимером. В процессе расщеплении крахмал распадается на ряд простых углеводов: глюкозу, мальтозу, декстрины. Это возможно под действием минеральных кислот или определенных ферментов. Сам процесс называется осахариванием.
Продукты ферментативного гидролиза крахмала, а именно мальтодекстрин, применяют в производстве БАД как вспомогательное инертное вещество. Он способен изменять вязкость продукта (сгущать), так как очень хорошо впитывает влагу. Также его добавляют в продукты, как интенсификатор вкуса, для сохранения и переноса вкусовых качеств ароматизирующих добавок. Рецептурами и стандартами на продукты обусловлено количество крахмала, добавляемого в продуты.
В физико-химической лаборатории (ФХЛ) на контрактном производстве ООО «КоролевФарм»при контроле качества выпускаемых БАД определяют содержание крахмала путем гидролиза раствором хлористоводородной кислоты (поляриметрический метод определения).
ФХЛ оснащена всем необходимым (лабораторным оборудованием, растворами, реактивами для проведения испытания):
– поляриметр (сахариметр);
– лабораторная мельница для размола пробы;
– сито для просева № 08;
– центрифуга;
– водяная баня;
– ряд реактивов.
Подготовка к испытанию
Пробы с влажностью более 17% инженер-химик подсушивает на воздухе или лабораторном сушильном аппарате (шкаф, термостат), но температура при этом не должна превышать 500С. Далее перемешивает тщательно и равномерно пробу, измельчает и просеивает через сито № 8.
Отбирая навеску на анализ, сотрудник также отбирает навеску на определение влажности.
Проведение испытания
Берем пробу массой 5 г (±0,01 г), помещаем в центрифужный стакан на 100 см3, доливаем раствор этанола – 18 см3 10%-го и перемешиваем стеклянной палочкой. Ополоснув палочку раствором этанола (приблизительно 2 мл), закрываем стакан пробкой резиновой и интенсивно встряхиваем вручную около 2-х минут.
Далее ополаскиваем резиновую пробку и стенки центрифужного стакана от частичек пробы 25 мл этанола и ставим нашу пробу цетрифугировать (40000 об/мин) на 20 мин. Получившуюся прозрачную жидкость сливаем, а к осадку доливаем 20 мл хлористоводородной кислоты, перемешиваем палочкой стеклянной и переливаем в колбу мерную объёмом 100 мл. Оставшиеся частички нашей пробы неоднократно смываем раствором хлористоводородной кислоты (массовая концентрация 11,24 г/дм3) в эту же колбу. Но чтоб общий объем раствора был 50 мл.
После этого помещаем мерную колбу в водяную баню (при t=1000C) на 3 мин., постоянно встряхивая и не поднимая из воды. Далее держим колбу еще 12 мин. (норма для крахмалосодержащих БАД), но уже не встряхивая (рис.1).
Через 15 мин. (общее время пребывания пробы на водяной бане) колбу вынимаем и быстро доливаем холодную воду, не доливая до мерной черты колбы, где-то 10-15 мл. Охлаждаем раствор в колбе до 200С под проточной водой.
Далее осаждаем белковые вещества. Для этого вносим 2 мл раствора калия железистосинеродистого. (150 г/дм3), перемешиваем и вносим 2 мл сульфата цинка (150 г/дм3). Оставляем нашу колбу на 10-15 мин. при комнатной температуре. Потом доливаем дистиллированную воду до метки на колбе (100 мл), перемешиваем и отстаиваем 5 мин. Фильтруем раствор колбы через складчатый фильтр (рис. 2) в сухую коническую колбу, отбросив при этом пару первых капель. Заполняем прозрачным фильтром трубку поляриметра (рис. 3) и (вставив ее в прибор), измеряем оптическое вращение (рис. 4). Угол вращения раствора в трубке поляриметра меряем до 5 раз.
Перед каждым измерением выводим установку поляриметра на нуль. Среднее значение наших 5 испытаний и будет исходным числом для определения нашего показателя.
Обработка полученных результатов
Количество крахмала (Х) вычисляем по формуле:
12x=РљГ—Р°0,3468″> , где К – переводной коэффициент. Если длина трубки 2 дм, то К будет 1,9; а – показатель шкалы поляриметра в градусах (К при длине трубки 1 дм умножают на 2).
Разница двух определений, проведенных в параллели,(r) не должны быть больше значений:
r= 0,03+0,04·Х1, но не более 0,5% абсолютного
содержания крахмала в БАД, где
Х1 – средний показатель 2-х параллельных определений.
Полученные результаты инженер-химик записывает в рабочие журналы. Далее оформляет и выдает протокол с результатами, который поступает в ОКК (отдел контроля качества). В протоколе обязательно указывают о соответствии данного образца нормативной документации на конкретный вид продукции. Специалисты, работающие в ОКК, на основании полученных данных уже решают «судьбу» полупродукта или готовой продукции, в зависимости от ситуации.
Источник
Крахмал определяют при качественной оценке сырья, поступающего в переработку, или при контроле процесса производства. В основе методов количественного определения крахмала находится гидролиз его и перевод в моносахар – глюкозу, по количеству которой устанавливают содержание крахмала в продукте. Крахмал, присоединяя воду, превращается в глюкозу по следующей реакции:
Гидролиз крахмала проводят при воздействии кислот или диастаза. Кислотами крахмал осахаривается быстрее, чем диастазом, однако при наличии в продукте значительных количеств веществ, способных образовывать моносахара, кислотный метод может дать повышенные результаты.
Определение крахмала методом кислотного гидролиза
Крахмал при кислотном гидролизе определяют прямым или косвенным способом. При прямом способе определения перед гидролизом навеску вещества предварительно освобождают от сопутствующих веществ, обладающих редуцирующими свойствами. При косвенном методе крахмал определяют по разности между общей суммой редуцирующих веществ, полученных после гидролиза навески исследуемого продукта, и суммой редуцирующих веществ, найденных предварительно до гидролиза.
Методика определения. Навеску исследуемого вещества в количестве 3 г переносят в химический стакан, добавляют 50 мл холодной дистиллированной воды и оставляют на 1 ч при частом помешивании. После этого содержимое стакана переносят на фильтр и промывают 250 мл холодной дистиллированной воды. Прорвав фильтр стеклянной палочкой, осадок переносят в колбу емкостью 500 мл, тщательно смывая его дистиллированной водой с фильтра и палочки.
К осадку в колбе добавляют 25 мл соляной кислоты (относительной плотностью 1,125), к колбе присоединяют обратный холодильник и колбу с содержимым нагревают на кипящей водяной бане в течение 2,5 ч. После этого содержимое колбы охлаждают до комнатной температуры, нейтрализуют 15%-ным раствором NaOH и подкисляют 1-2 каплями соляной кислоты (относительной плотностью 1,125). Затем содержимое колбы переносят в мерную колбу емкостью 250 мл, доводят его дистиллированной водой до метки, перемешивают и фильтруют в сухую колбу.
В фильтрате определяют инвертированный сахар одним из перманганатных методов. Полученное количество сахара пересчитывают на крахмал, умножая на коэффициент 0,9. Содержание крахмала в исследуемом продукте выражают в процентах.
Диастазный метод определения крахмала
При диастазном методе определения крахмал осахаривают глицериновой вытяжкой диастаза, приготовленной из сухого солода, или непосредственно сухим солодом. Глицериновую вытяжку диастаза приготовляют следующим образом: 500 г хорошо измельченного ячменного солода тщательно смешивают с 350 мл дистиллированной воды и 700 мл глицерина и оставляют в темном месте на 8 дней. Затем жидкость отжимают через полотно и фильтруют через бумажный фильтр. Полученная вытяжка, содержащая диастаз, может долго храниться в хорошо закрытой темной склянке.
Методика определения. Навеску исследуемого вещества в количестве 5-20 г в зависимости от содержания крахмала переносят в колбу емкостью 250-300 мл, приливают около 30 мл холодной дистиллированной воды, тщательно перемешивают и добавляют частями 150 мл кипящей дистиллированной воды. После этого колбу с содержимым помещают в кипящую водяную баню, где выдерживают при периодическом помешивании в течение 1 ч для клейстеризации крахмала. Затем содержимое колбы охлаждают до температуры 55-60° С, прибавляют 5-6 капель глицериновой вытяжки диастаза или 0,02 г сухого солода и осахаривают крахмал при температуре 60-65° С, погрузив колбу в водяную баню или поместив ее в термостат. В зависимости от вида крахмала осахаривание его продолжается в течение 1-5 ч.
Конец осахаривания устанавливают по реакции с йодом; для этого берут стеклянной палочкой пробу жидкости из колбы на фарфоровую пластинку и после охлаждения прибавляют каплю раствора йода; при отсутствии синего окрашивания в пробе осахаривание крахмала считают законченным. После полного осахаривания колбу с испытуемой жидкостью охлаждают до комнатной температуры, переносят жидкость в мерную колбу емкостью 500 мл, доводят до метки дистиллированной водой, тщательно перемешивают и фильтруют.
250 мл фильтрата переносят в мерную колбу емкостью 500 мл, приливают 25 мл соляной кислоты (относительной плотностью 1,125) и нагревают в течение 3 ч на кипящей водяной бане, при этом происходит гидролиз декстринов и мальтозы до глюкозы. После охлаждения содержимое колбы нейтрализуют 10%-ным раствором едкого натра до слабокислой реакции и доводят дистиллированной водой до метки. В полученном растворе определяют содержание глюкозы по одному из способов, рекомендованных для определения редуцирующих веществ. Полученное количество сахара (глюкозы) умножают на коэффициент 0,9 и устанавливают содержание крахмала в продукте.
При определении крахмала в продуктах, содержащих жир, целесообразно навеску исследуемого вещества предварительно обезжирить эфиром.
Источник