МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ По выполнению лабораторной работы по дисциплине «Химия липидов и их производных» На тему: « Определение общего содержания липидов (масел) в семенах» 2005

ВВЕДЕНИЕ

Методы определения масла в семенах основаны на его способности растворяться в некоторых органических растворителях, например, в диэтиловом эфире, петролейном эфире, авиационном бензине и т. п. Вместе с маслом в экстракты попадают сопутствующие вещества. Такие экстракты называют Сырым жиром. Существуют разные способы определения сырого жира, различающиеся как аппаратурным оформлением, так и временем проведения опыта. Для студенческого практикума, ограниченного во времени, наибольший интерес представляют экспресс - методы. При этом очень важна оценка достоверности получаемых результатов и их воспроизводимость.

1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ

Ознакомление с основными методами определения общего содержания липидов в семенах масличных растений.

Освоение метода определения сырого жира по сухому остатку.

2. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ ПО МЕТОДАМ ОПРЕДЕЛЕНЯ ЛИПИДОВ В ПРИРОДНЫХ ОБЪЕКТАХ

2.1. Методы определения общего содержания липидов в семенах масличных растений

А) Определение сырого жира в семенах по количеству извлеченного масла. Метод точен для семян с низким процентным содержанием масла и для травянистых материалов. В основе метода лежит экстракция липидов из растительного сырья диэтиловым или петролейным эфиром (температура кипения 40 - 60 оС), которую проводят в аппаратах Сокслета на нормальных шлифах. Для единичных анализов используется воздушно-сухой материал, в котором одновременно определяют содержание воды. При массовых анализах производят определение на сухом материале. Для этого сушат цельные семена, измельчают и снова подсушивают. Для полной экстракции достаточно 12 часов. Полнота извлечения зависит от тонины помола исходного материала. Не допустим перегрев при сушке материала, так как это ведет к окислению части масла, которая трудно растворяется, следовательно, результаты определения оказываются заниженными.

Б) Определение сырого жира по сухому остатку методом настаивания. Процесс ведут в экстракционных аппаратах с предварительным двухсуточным настаиванием в диэтиловом эфире. Количество жира, извлеченного из навески, определяют по разности между весом навески до экстракции и весом ее обезжиренного сухого остатка.

В) Вариант метода А) в модификации С. В.Рушковского заключается в 2-х,

3-х кратной смене растворителя в предварительной экстракции, которую проводят в широкогорлом сосуде в статических условиях, используя в качестве растворителя пищевой бензин. Затем частично обезжиренные пакеты помещают в патрон аппарата Сокслета и извлекают остатки масла в течение 2-4 часов этиловым эфиром. Это в значительной мере увеличивает степень извлечения жира.

Преимуществом методов Б) и В) является их высокая производительность,

А также экономный расход растворителя. Источником ошибок при этом

Может служить плохая предварительная просушка семян и пакетов, ведущие

К завышению результатов.

2.2. Принцип работы аппарата Сокслета

Аппарат Сокслета в собранном виде показан на рис.2.1. Основой его является стеклянный экстрактор 2, к которому сверху на шлифе присоединен обратный холодильник 1, а снизу колба 5 для растворителя и мисцеллы. (Мисцелла – раствор жира в органическом растворителе). Экстрактор представляет собой стеклянный цилиндр, в нижней части которого начинается сифонная трубка 3. Другой конец сифонной трубки введен в широкую трубку, к которой припаян цилиндр экстрактора 2. Эта широкая трубка соединяется с экстрактором посредством трубки 4. Соединение трех частей экстракционного прибора предпочтительно осуществлять на шлифах. Аппарат Сокслета нагревают на водяной или песчаной бане с закрытыми электрообогревателями.

Рис 2.1. Экстракционный аппарат Сокслета.

Экстрагируемый материал помещают в бумажную цилиндрическую гильзу, которую вставляют в экстрактор. Длина гильзы должна быть такой, чтобы в экстракторе край ее был на уровне верхней точки сифона.

Гильзы изготовляют, навертывая в несколько слоев фильтровальную бумагу на цилиндрическую закругленную с одного конца деревянную болванку, диаметр которой на 1-2 мм меньше внутреннего диаметра экстрактора. Бумага должна выходить за края болванки на величину, примерно равную 2/3 диаметра болванки. Эта часть бумаги по мере навертывания на болванку загибают так, чтобы образовалось дно гильзы, куда помещают немного обезжиренной ваты и количественно переносят измельченный субстрат так, чтобы сверху оставалось незаполненное пространство высотой около 1 см.

Экстрагируемый материал в гильзе закрывают слоем ваты, которая предотвращает всплывание мельчайших частиц его и, кроме того, способствует равномерному распределению растворителя, стекающего в экстрактор из обратного холодильника. Этой ватой предварительно удаляют остатки жира и экcтрагируемого материала с пестика и ступки, в которой он измельчается. При этом пользуются сначала сухой ватой, а затем немного смоченной растворителем, применяемым для экстракции. Эту вату помещают в гильзу сверху и свободные края гильзы загибают внутрь, закрывая ее.

Колбу экстрактора предварительно высушивают и взвешивают. В экстрактор через холодильник при помощи небольшой воронки наливают растворитель в таком количестве, чтобы им был покрыт находящийся в гильзе экстрагируемый материал. В таком виде экстракционный материал оставляют на 6 – 8 часов. Затем в аппарат добавляют столько растворителя, чтобы общее его количество в полтора раза превышало рабочую емкость экстрактора.

Аппарат устанавливают на нагревательное приспособление, пускают воду в холодильник и нагревают содержимое колбы. Растворитель, находящийся в колбе прибора, кипит, и его пары по трубке 4 поступают в верхнюю часть экстрактора 2, а затем в холодильник 1. Здесь пары конденсируются и конденсат стекает в экстрактор, орошая находящуюся в нем гильзу с экстрагируемым материалом. Когда уровень жидкости в экстракторе оказывается выше верхней точки сифона, она переливается по сифонной трубке в колбу аппарата. Нагревание колбы ведут с такой интенсивностью, чтобы в 1 час происходило 8 – 10 переливаний жидкости из экстрактора в приемную колбу. После 8-10 – часовой экстракции в указанных условиях берут пробу на полноту извлечения жира. Для этого осторожно снимают холодильник, а экстрактор с колбой наклоняют в сторону сифона так, чтобы содержащаяся в первом из них жидкость перелилась по сифону в колбу. Затем снимают экстрактор и сливают несколько капель жидкости на часовое стекло. Если после испарения эфира на стекле жира нет, то экстракцию считают законченной.

Полученную мисцеллу количественно переносят во взвешенную колбу и отгоняют растворитель. Затем колбу с жиром высушивают в сушильном шкафу при 100 – 105оС до постоянного веса.

* Если полученная мисцелла оказалась мутной, то ее перед отгонкой растворителя фильтруют через бумажный фильтр во взвешенную колбу, причем фильтр промывают растворителем во избежание потерь жира.

*Если при пробе на полноту извлечения жира в мисцелле обнаруживается жир, экстракцию продолжают еще 3 часа, после чего снова проверяют полноту извлечения.

*Содержание жира в исследуемом веществе вычисляют по формуле:

Х = 100(а1 – а) / А,

Где А – навеска исследуемого субстрата; а – масса пустой колбы; а1 – масса колбы с жиром.

2.3. Растворители, применяемые для экстракции жира

В качестве растворителя при экстракции пользуются диэтиловым

( С2Н5ОС2Н5), низкокипящими (до 60оС) петролейным эфиром или экстракционным бензином, хлороформом (CHCl3), дихлорэтаном (C2H4Cl2). Растворяющая способность хлорпроизводных углеводородов выше, чем у диэтилового или петролейного эфиров, однако первые способны наряду с жиром извлекать сопутствующие вещества, в том числе окрашенные. Диэтиловый эфир обладает низкой температурой кипения и легко отгоняется, но его существенным недостатком является способность растворять значительное количество воды (до 8%)

И ряд сопутствующих жирам веществ. Петролейный эфир, напротив, не извлекает воду, но обладает более высокой температурой кипения. Он способен адсорбироваться жирами, поэтому для его удаления из мисцеллы требуется много времени.

Если извлекаемая из жирового сырья проба жира предназначается для исследования содержания в нем свободных липидов разных типов и их состава, то лучше использовать в качестве экстрагента низкокипящий петролейный эфир. Если же в составе жирового сырья имеются гидроксикислоты, экстракцию ведут диэтиловым эфиром.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1. Определение сырого жира по сухому остатку методом настаивания

Оборудование, реактивы и исследуемые субстраты:

Семена подсолнечника, льна, рапса, горчицы, кориандра и. т п.

Растворитель: пищевой бензин.

Сушильный шкаф, электронные весы, широкогорлый сосуд-экстрактор, пакетики из фильтровальной бумаги

Ход анализа:

Занятие №1 ( 2 часа).

1) Высушенные до абсолютно сухого состояния ( температура 100 – 105 оС , 6 час.) семена тонко измельчают в кофемолке в течение 30 с.

2) Примерно по 1 г исследуемого материала (субстрата) помещают в предварительно высушенные, пронумерованные пакетики из фильтровальной бумаги и взвешивают с точностью ±0,005 г на электронных весах.

3) Пронумерованные пакетики с пробами помещают в широкогорлый сосуд и заливают растворителем, который должен покрывать пакеты на 1,5 -2 см, после чего сосуд закрывают пробкой.

4) Смена растворителя. Для полного извлечения липидов необходимо производить смену растворителя 5 раз, не вынимая пакетов из сосуда. Первые 3 сливания производят через сутки, последние – через двое суток.

Занятие №2 ( 2 часа с недельным перерывом от предыдущего).

5) Извлекают пакеты с обезжиренными навесками и высушивают вначале воздушным путем под тягой, а затем в сушильном шкафу при температуре 100 – 105 оС до постоянного веса.

6) определяют массу сырого жира по разнице масс исходного вещества и сухого вещества после удаления экстракта.

Пример вычисления:

-навеска сухих размельченных семян вместе с пакетом……………1,588 г

-масса сухого пакетика………………………………………………..0,474 г

-масса пакетика после обезжиривания………………………………1,118 г

- масса семян 1,588 - 0,474 = 1,114 г

-масса масла 1,588 – 1,118 = 0,470 г

-массовая доля масла ω = 0,470 / 1,114 = 0,4228 или 42,28%

Внимание! Расхождение в содержании масла в параллельных определениях не должно превышать 1%.

4. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1. Сравните полученные результаты со справочными данными.

2. Почему экстракция жира (масла) проводится несколькими порциями растворителя в 5 проемов? Вспомните из курса физической химии математические выражения, связывающие массу экстрагируемого вещества с кратностью процесса экстракции.

3. Назовите возможные причины длительности процесса экстракции жира из семян. Как влияют на скорость экстракции такие факторы как степень измельчения исходного материала и температура процесса?

4. Проведите сравнительный анализ двух способов определения сырого жира в жироносных субстратах: по количеству извлекаемого масла и по сухому обезжиренному остатку. Какой из способов дает более достоверные результаты? Какой более производителен? Как влияет содержание жира в исходном материале на точность результатов определения в одном и другом методе?

5. Как влияет перегрев в процессе сушки исходного материала на полноту извлечения жира (масла)?

6. Укажите положительные и отрицательные свойства таких растворителей как диэтиловый эфир и петролейный эфир.

5. ЛИТЕРАТУРА

1. Методы биохимического исследования растений /А. И.Ермаков, В. В.Арасимович, Н. П.Ярош и др.; под ред. А. И.Ермакова. -3-е изд., перераб. и дополн. –Л.: Агропромиздат. Лен. отд. -1987.С.-430.

2. Я. С.Дячкин. Определение жира в семенах масличных культур способом настаивания. / Донская опытно-селекционная станция ВИИМК/-

3. Б. Н.Тютюнников. Химия жиров. М.: Пищевая промышленность-1966.-С.632.