Определение условной крахмалистости сырья для производства этанола

Крахмалистость сырья оценивается по содержанию крахмала в зерне. Среднее значение крахмалистости колеблется в широких интервалах:

пшеница – 48-57 % кукуруза – до 60 %

рожь – 46-53 % ячмень – 43-55 %

овес – 34-40 % картофель – до 33 %

Под условной крахмалистостью сырья понимают общее количество полисахаридов (прежде всего, крахмала), в процессе химического или биохимического превращения (гидролиза) которых образуются гексозы: моно- и дисахариды. Именно они относятся к сбраживаемым сахарам и представляют собой углеводный субстрат, который преимущественно усваивается дрожжами. В сравнении с гексозами усвояемость пентоз значительно ниже.

В процессе определения условной крахмалистости сырья его подвергают обработке раствором кислоты или/и ферментных препаратов для гидролиза крахмала и других полисахаридов. При гидролизе крахмала в раствор переходят декстрины различной молекулярной массы, олигосахариды и дисахариды (в основном, мальтоза). Кроме того, в гидролизате присутствуют растворенный крахмал и несбраживаемые вещества (пентозы, пентозаны, уроновые кислоты, аминокислоты, органические кислоты и другие растворимые вещества). Массовую долю сбраживаемых сахаров в полученном гидролизате определяют физическими или химическими методами.

Из физических методов широкое применение находит поляриметрический метод определения условной крахмалистости сырья. Он основан на способности растворов углеводов (растворимого крахмала, декстринов, олигосахаридов, сахаров) отклонять плоскость колебания поляризованных лучей света. Вещества, способные отклонять плоскость поляризации, называются оптически активными. Вращение плоскости поляризации исследуемым раствором определяют при помощи поляриметров (сахариметров). Величина угла поворота плоскости поляризации зависит от толщины слоя раствора, через который проходит луч света, концентрации раствора, температуры, длины волны поляризованного луча и от индивидуальных свойств данного оптически активного вещества.

При анализе условной крахмалистости клейстеризованный крахмал предварительно подвергают кислотному гидролизу. Затем определяют общую поляризацию в полученном гидролизате, а по ней устанавливают условную крахмалистость зерна. Вследствие специфичности физико-химических свойств крахмала различных культур зерна, при расчете условной крахмалистости зерна применяют расчетные коэффициенты. При определении условной крахмалистости пшеницы поляриметрическим методом вместо соляной кислоты используют хлорид кальция.

В дефектном зерне из-за изменения химического состава изменяется и его оптически активная часть, поэтому в этом случае поляриметрический метод определения условной крахмалистости оказывается неприменимым. В таком зерне рекомендуется условную крахмалистость определять химическими методами.

Химические методы определения условной крахмалистости зерна основаны на окислении глюкозы, полученной гидролизом клейстеризированного крахмала зерна. Предварительно крахмалистые полисахариды подвергают кислотному гидролизу и превращают в глюкозу. Дальнейший анализ основан на определении количества редуцирующих сахаров (например, глюкозы, фруктозы или мальтозы) в растворе любым титриметрическим или колориметрическим способами. Для этого используется метод Бертрана, йодометрический (титриметрический), феррицианидный, глюкозооксидазный и другие методы. Каждый метод имеет свои ограничения. Так, при использовании титриметрического метода для определения содержания редуцирующих сахаров исходное содержание последних в анализируемом растворе не должно выходить за пределы 0,1-2,0 %.

Объекты исследования и реактивы:

- крахмалистое сырье:

крахмал картофельный

крахмал картофельный х.ч.

крахмал растворимый

мука пшеничная

- ферментные препараты:

амилолитический ферментный препарат (АФП) (1 % раствор)

осахаривающий ферментный препарат (ОФП) (1 % раствор)

глюкозооксидаза (рабочий раствор)

- фосфатный буфер (раствор с рН 6,0 и рН 4,7)

- йод (0,1 н раствор)

- натрия тиосульфат (0,1 н раствор)

- натр едкий (35 % раствор и 0,1 н раствор)

- кислота соляная (0,1 н раствор)

- кислота серная (10 % раствор)

- метилоранж (индикатор)

Лабораторное оборудование и посуда:

- водяная баня (термостат) шестиместная

- водяная баня кипящая

- электроплитка

- термометр

- весы электронные

- перемешивающее устройство

- конические колбы объемом 100, 250 мл

- воронки стеклянные

- пипетки мерные объемом 2, 5, 10 мл

- цилиндры мерные объемом 10, 50, 100 мл

- стекла предметные

- стаканчики (бюксы) для взвешивания

- палочки стеклянные

- фильтровальная бумага

- шпатели для взвешивания

- бюретки объемом 25 мл

Задание:

1) Провести ферментативный гидролиз крахмалистого сырья.
Для этого:

В стаканчике взвешивают 1,5 г пшеничной муки (или 1 г крахмала) и количественно переносят в мерную колбу на 100 мл. В колбу порционно вносят около 40 мл теплой дистиллированной воды, непрерывно перемешивая крахмалистое сырье. В однородную массу вносят еще 40 мл горячей дистиллированной воды. Колбы с полученной суспензией помещают на кипящую водяную баню для клейстеризации и выдерживают 15-20 минут при постоянном перемешивании. Ставят йодную пробу.

Смесь охлаждают до 60 °С, после чего в колбу вносят 1-2 мл 1 % раствора амилолитического ферментного препарата (АФП). Колбу помещают в водяную баню, термостатируемую при 60 °С на 30 минут. О ходе и об окончании процесса ферментативного гидролиза судят по йодной пробе, которую ставят каждые 10 минут с образцами раствора из колбы. Если через 30 минут цвет йодной пробы раствора остается фиолетовым, то в колбу дополнительно вносят еще 1-2 мл АФП, и выдерживают колбу в термостате при 60 °С еще 20-30 минут.

После того как йодная проба перестанет изменять цвет с желтого на фиолетовый, в колбу, не вынимая ее из термостата (!), вносят 1 мл осахаривающего ферментного препарата (ОФП) (1 % раствор). Колбу с раствором выдерживают в термостате при 60 °С еще 30 минут. Затем раствор охлаждают до комнатной температуры и доводят объем анализируемого раствора до метки (100 мл) дистиллированной водой.

Полученный гидролизат перемешивают и фильтруют через бумажный фильтр в сухую чистую коническую колбу. Первые 10-20 мл фильтрата отбрасывают, а последующие собирают. Из полученного фильтрата отбирают пипеткой 20 мл и переносят в мерную колбу на 100 мл для проведения кислотного гидролиза.

Для этого к отобранному фильтрату добавляют 10 мл 10 % Н₂SО₄. Содержимое колбы перемешивают и нагревают на кипящей водяной бане в течение 10 минут, а затем охлаждают до 20 °С. Объем полученного гидролизата доводят до метки (100 мл) дистиллированной водой и перемешивают.

На нейтрализацию после кислотного гидролиза отбирают 40 мл в мерную колбу на 50 мл. Затем к гидролизату добавляют 1-2 капли раствора метилового оранжевого и нейтрализуют 35 % раствором NaOH до появления желтого окрашивания. После нейтрализации раствор охлаждают до 20 °С и доводят объем анализируемого раствора до метки (50 мл).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: