Использование метода бумажной хроматографии для контроля качества фруктовых соков «Я» и «Сады Придонья»

 

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение

«Марьяновская средняя  общеобразовательная школа №3»

 

 

 

 

 

 

    «Использование метода бумажной хроматографии для    контроля качества фруктовых соков «Я» и «Сады Придонья»

 

 

 

Паутова Анастасия Юрьевна

11 класс

 

 

 

Учитель: Гребер Екатерина Густавовна

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П. Марьяновский

2012г.

 

Содержание

 

Введение         3

1. Хроматография как физико-химический метод    5
2. Влияние железа, аскорбиновой кислоты, лимонной кислоты на биохимические процессы в организме     10
3. Использование бумажной хроматографии для определения содержания ионов железа в соках различных марок    13
4. Использование бумажной хроматографии для определения содержания аскорбиновой кислоты в соках различных марок   16
5. Использование бумажной хроматографии для определения содержания лимонной кислоты в соках различных марок   18
6. Заключение (выводы)      19
7. Литература        22 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Вряд ли какой –  нибудь другой предмет, служащий для  удовлетворения потребностей человека, в такой степени нуждается в контроле за чистотой и качеством, как пища. Поэтому и не является неожиданным, что законы, регулирующие производство и продажу пищевых продуктов, были разработаны еще в древние времена. Известно, что более 3600 лет тому назад вавилонский царь Хаммурапи в своем законодательстве предусмотрел наказания за подделку пива и наживу на пищевых продуктах низкого качества. В Древнем Риме, да и в Древней Греции существовали специальные учреждения для контроля за продуктами питания.

В настоящее время  задача состоит в том, чтобы уметь быстро оценивать состав сельскохозяйственных продуктов: содержание белка, масла, крахмала, воды и пигментов. Важно знать, не содержатся ли в пищевом сырье и продуктах питания токсические вещества.

В связи с широким  применением агрохимикатов – пестицидов, гербецидов и т. д. – люди обеспокоены возможной угрозой для здоровья, связанной с присутствием в пищевых продуктах различных загрязнений и токсических веществ. В подавляющем большинстве стран мира разработано соответствующее законодательство, ограничивающее допустимые количества таких соединений в продуктах питания, организована необходимая система контроля, обеспечивающая выполнение этого законодательства.

При рассмотрении вопросов анализа состава пищевых продуктов  возникает много проблем:

1. Существуют традиционные методы, замена которых на новые будет достаточно нелегкой.
2. Современные хроматографические и спектрометрические методы позволяют определить почти все компоненты пищевых продуктов, однако они сложны и дороги, а порой и «слишком» чувствительны, в результате чего возможность ошибок может возрастать.
3. Необходимо свести к минимуму возможность возникновения ошибки и привести в соответствии результаты анализов, полученные в разных лабораториях, путем введения официальных методов анализа в общенациональном масштабе.
4. Выбор аналитических методов зависит от законодательства, действующего в данной конкретной стране.

 Очень серьезным  является вопрос согласования  аналитических методов на международной основе, поскольку в этом случае решающее слово принадлежит не специалистам – химикам, а соответствующим государственным учреждениям.

Объектом нашего исследования стали фруктовые соки марок «Сады Придонья», «Я».

Предметом нашего исследования является хроматографический метод.

В соответствии с вышесказанным, мы определились с задачами своего исследования:

1. Изучить методику  проведения хроматографического  эксперимента как наиболее дешевого для определения состава пищевых продуктов.

2. Выявить наиболее  значимые для здоровья человека  компоненты пищевых продуктов и их влияние на биохимические процессы в организме.

3. Определить экспериментальным  путем возможность использования  хроматографии для определения  качественного состава фруктовых соков.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Хроматография как физико-химический метод

разделения и определения  веществ

 

Хроматографический метод  разделения и очистки органических веществ был открыт М. С. Цветом (1872 – 1919) в 1903г. М. С. Цвет – русский ботаник, физиолог и биохимик растений. Ранние годы провел в Асти (Италия) и Швейцарии. Был доктором естественных наук Женевского университета, но первые шаги в науке сделал в Петербурге. Затем стал магистром ботаники Казанского университета, доктором ботаники Варшавского университета, профессором Юрьевского университета. Оставил 74 труда, из них 5 - посмертных издания, 386 литературных публикаций. Он изучал состав хлорофилла и сумел разделить его на слои с различной окраской. Пропуская раствор хлорофилла через трубку с порошком мела. Цветовая гамма подсказала ему, вероятно, название метода (по-гречески «хрома» – «цвет», «графо» – «пишу»). В большинстве современных методик анализа цвет исследуемых образцов не играет никакой роли, но название этого способа исследования сохранилось.¹

Бурный расцвет метода приходится на середину CC века, когда была создана газожидкостная хроматография. Благодаря высокой эффективности в настоящее время широко применяется в органической химии.

Хроматографией  называется физико-химический метод  разделения смеси веществ, заключающийся  в перемещении смеси потоком подвижной фазы вдоль слоя сорбента (неподвижная фаза). Вследствие различия коэффициентов распределения для отдельных компонентов смеси подвижной и неподвижной фазами происходит селективное замедление движения компонентов, что приводит при достаточной длине сорбента к образованию зон отдельных компонентов смеси.

По агрегатному состоянию  подвижной фазы различают два  вида хроматографии: жидкостную и газовую. В первом случае подвижной фазой является жидкость, во втором газ.

По природе адсорбента различают: адсорбционную, распределительную (абсорбционную) и ионообменную хроматографии. В случае адсорбционной хроматографии сорбция происходит на поверхности твердого тела - адсорбента. В распределительной хроматографии компоненты абсорбируются жидкостью, нанесенной на твердый носитель. В ионообменной хроматографии сорбентом являются ионообменные смолы – полиэлектролиты, содержащие основные (-NH2; -NH-; -N=) или кислотные (-SO3; -COOH; -SH) группы, и процесс разделения основан на обратимом ионном обмене между ионообменной смолой и компонентами смеси. Ионообменная хроматография существует только в жидкостном варианте.

 

Таблица 1

Неподвижная фаза	Подвижная фаза
	жидкость	газ
Адсорбент	Жидкостно-адсорбционная	Газо-адсорбционная
Жидкость	Распределительная	Газо-жидкостная
Ионообменная смола	Ионообменная	¾

 

Наиболее проста и  широко распространена жидкостная хроматография  в обоих вариантах – жидкостно-адсорбционная  и распределительная. Газовая хроматография  сложна в аппаратурном оформлении.

С помощью жидкостной хроматографии решаются следующие задачи:

1. препаративное разделение сложной смеси на компоненты,
2. анализ смеси и идентификация отдельных компонентов,
3. очистка продуктов от примесей.

В зависимости от характера  задачи используются различные методики проведения хроматографического разделения.

Жидкостно-адсорбционная  хроматография. В качестве сорбентов в адсорбционной хроматографии наиболее часто используются окись алюминия и силикагель. В зависимости от количества адсорбированной воды окись алюминия имеет различную адсорбционную активность. Чем больше воды содержится в окиси алюминия, тем меньше ее активность. Активность окиси алюминия определяется по шкале, предложенной Брокманом; высший номер активности по Брокману соответствует самой малой активности окиси алюминия.

 

Активность……………………..1    2   3    4     5

Содержание воды, в%…………0   3    6  10    15

 

Для того чтобы активность сорбента не изменялась, применяемые  в качестве элюента растворители должны быть хорошо высушены. Обычно в  качестве элюентов используют следующие растворители: петролейный эфир, четыреххлористый углерод, циклогексан, сероуглерод, эфир, ацетон, бензол, толуол, хлороформ, спирты, пиридин и органические кислоты. В этом ряду растворители расположены по мере возрастания их сорбируемости, и каждый из них вытесняется из сорбента последующим. Успех разделения зависит от правильного выбора сорбента и элюента.

Распределительная хроматография. В качестве сорбентов в распределительной хроматографии применяются силикагель, целлюлоза, шамотная мука и т. п., на которые нанесена жидкая стационарная фаза. В случае целлюлозы и силикагеля стационарной фазой является, как правило, адсорбированная вода. Процесс распределительной хроматографии принципиально не отличается от многократной экстракции. Элюенты и стационарные фазы должны как можно меньше растворяться друг в друге.

Бумажная хроматография. Этот вариант распределительной хроматографии чрезвычайно широко применяется для аналитических целей. Для бумажной хроматографии используют специальные сорта фильтровальной бумаги.

В этом случае стационарной фазой является вода, адсорбированная  бумагой, или органическая жидкость, которой бумага пропитана. Иногда бумагу модифицируют, например, обрабатывают уксусным ангидридом. При этом гидроксильные группы целлюлозы превращаются в сложноэфирные, что приводит к изменению сорбционных свойств бумаги.

Поток элюента может  перемещаться вверх по полоске бумаги благодаря капиллярным силам (восходящая хроматография) или вниз самотеком (нисходящая хроматография). Зоны отдельных компонентов проявляются в виде пятен.

При работе с неокрашенными  веществами приходится «проявлять»  хроматограмму обработкой соответствующим реактивом, дающим цветную реакцию с компонентами смеси. В случае люминесцирующих веществ зоны можно наблюдать, освещая хроматограмму ультрафиолетовым светом.

Положение пятна каждого  компонента характеризуется фактором замедления R¦, величина которого зависит от методики разделения, системы и природы вещества. Фактор замедления рассчитывается по формуле

R¦=a/b,

где, а -расстояние от линии нанесения вещества (линия старта) до центра, обнаруженного на хроматограмме; b - расстояние от линии старта до линии фронта элюента.

Величина R¦, как правило, хорошо воспроизводится. Значения R¦ приводятся в литературе для характеристики веществ.

Бумажная хроматография  может быть использована и для  препаративных целей. Однако этот метод выделения веществ из смеси трудоемок и малопроизводителен.

Тонкослойная  хроматография. В последнее время широкое применение получила хроматография в тонких слоях сорбента (тонкослойная хроматография). Различия в гидродинамическом режиме процесса тонкослойной хроматографии по сравнению с колоночной и бумажной хроматографией приводит к значительному уменьшению размывания зон отдельных компонентов разделяемой смеси, что обусловливает значительно большую эффективность разделения. Тонкослойная хроматография позволяет довольно быстро разделять очень малые количества вещества, причем для этого требуется значительно меньшая длина слоя сорбента, чем в колоночном варианте.

Техника тонкослойной хроматографии заключается в следующем: на стеклянную пластинку при помощи специального приспособления наносят слой сорбента (окись алюминия, силикагель и т. д.) толщиной от 0,25 до 2 мм. В простейшем случае слой сорбента насыпают на пластинку и выравнивают при помощи стеклянной палочки, на концы которой надеты кусочки резиновой трубки. После нанесения на слой сорбента исследуемого вещества (смеси веществ), пластинка помещается под небольшим углом к горизонту в ванночку с элюентом, причем стартовая линия не должна соприкасаться с элюентом, после чего ванночку герметично закрывают. Угол, под которым располагают пластинку, должен быть таким, чтобы сорбент не сползал с пластинки.

Как и в случае бумажной хроматографии, положение пятна  на тонкослойной хроматограмме характеризуется фактором замедления R¦. Слой сорбента может быть закреплен на пластинке при помощи вяжущих веществ. Такую пластинку с закрепленным слоем можно использовать не только для восходящей, но и для нисходящей хроматографии.

Тонкослойная хроматография применяется главным образом для аналитических целей - для определения числа компонентов в смеси и их идентификации.  

 

 

 

 

 

 

 

Влияние железа, аскорбиновой кислоты, лимонной

кислоты на биохимические процессы в организме

 

Аскорбиновая  кислота². Витамин С имеет следующее строение: