Определение содержания железа и нитратов в яблоках, представленных на самарском потребительском рынке

№15-1,

химические науки

Измерено содержание железа и нитрат-ионов в яблоках, представленных десятью сортами на самарском потребительском рынке. Изложены отработанные методики фотометрического определения железа и ионометрического определения нитрат-ионов в яблоках. Для анализа использовали водные вытяжки яблок, что позволяет использовать методики и для анализа яблочного сока. Примененные методики могут быть использованы для экспертизы качества железосодержащих сельскохозяйственных продуктов.

Похожие материалы

Яблоки являются самым привычным, доступным и востребованным фруктом в средней полосе России. Это объясняется как их полезными свойствами, так и возможностью длительного хранения в свежем, консервированном или переработанном виде. Яблоки представлены на потребительском рынке г. Самара несколькими сортами, конкурентоспособность которых определяется их пищевой ценностью и отсутствие вредных веществ.

Пищевая ценность яблок связана с содержанием в них белков, жиров, углеводов, витаминов и минералов. Основным полезным веществом в составе яблок является железо, содержание которого одно из самых больших по сравнению с другими овощами и фруктами (около 2,2 мг на 100 г яблока).

Вредные вещества поступают в плоды яблок из окружающей среды (почва, вода, воздух). В составе плодов содержится 84-90% воды, вернее яблочного сока, содержащего до 95 % воды, которая способна растворять эти вещества.

Содержание железа, а также отсутствие вредного содержания нитратов являются основными критериями определяющими конкурентоспособность различных сортов яблок, как товара массового потребления. Контроль этих веществ в различных сортах яблок, представленных на потребительском рынке г. Самары, являлся целью настоящей работы.

Анализ проводили в водных вытяжках яблок по методикам, разработанным на кафедре АиФХ ФГБОУ ВПО «СамГТУ».

Анализ содержания железа 

Анализ содержания железа основан на фотометрическом определении содержания железа в растворе путем сравнения его светопоглощения (оптической плотности) со светопоглощением стандартного раствора с известным содержанием железа. Для обеспечения необходимой величины светопоглощения растворы, содержащие железо, окрашивают в красно-оранжевый цвет с помощью реакции комплексообразования ионов железа (III) с тиоцианат-ионами CNS-.

Приборы и реактивы

  1. Фотоколориметр КФК-2 или другой марки.
  2. Колба мерная на 100 мл -1 шт.
  3. Цилиндр мерный на 20 мл - 1 шт.
  4. Пипетка градуированная на 1-5 мл.
  5. Капельная пипетка - 1 шт.
  6. Химический стакан на 300 мл -1шт.
  7. Кислота азотная концентрированная.
  8. Раствор смеси KCNS (10%) и H2SO4 (1М).
  9. Стандартный раствор железа (III) c T(Fe) = 0,0005 г/cм3.

Ход анализа

1. Приготовление водной вытяжки яблока. Яблоко примерно 5 г натирают на терке в ванночку. Взвешивают. Массу яблока переносят в стакан на 300 см3. Ванночку опять взвешивают. По разности определяют массу тертого яблока, взятой для анализа.

В стакан с массой яблока добавляют 30 см3 дистиллированной воды и 0,5 г NH4Cl, кипятят 3 мин. Немного охладив, центрифугируют в течение 5 мин. Сливают раствор в мерную колбу на 100 см3, осадок при этом остается в пробирке, к нему приливают 10 см дистиллированной воды с добавлением 0,5 г NH4Cl. Центрифугируют в течение 5 мин. Раствор опять сливают в мерную колбу. Операцию промывки осадка повторяют еще раз.

В мерную колбу, где находится раствор и промывные воды, добавляют 1 см3 HNО3, 10 см3 смеси KCNS + H24, доводят водой до метки, перемешивают и фотоколориметрируют по аналогии со стандартным раствором.

  1. Приготовление стандартного раствора железа. 

В мерную колбу вместимостью 100 см3 наливают из бюретки 10 мл исходного стандартного раствора Fe (III) c T(Fe) = 0,5 мг/cм3. Полученный раствор доводят до метки водой, добавляют 1 см3 HNО3 и 10 см3 смеси KCNS + H24, доводят до метки водой, раствор тщательно перемешивают. Титр стандартного раствора равен 0,05 мг/см3.

  1. Фотометрический анализ по методу сравнения.

Полученные исследуемый и стандартный растворы фотометрировали с использованием сине-зеленого светофильтра (λ = 490 нм), кюветы на 5 мм. Регистрируют величину оптической плотности Ах и Аст.

Полученную оптическую плотность Ах используют для расчета концентрации (мкг/кг) железа по формуле:

c(Fe)=\frac{5\cdot 10^{-2}\cdot A_{x}\cdot V_{cm}\cdot 1000}{A_{cm}\cdot m_{nav}}

где Vст - объем стандартного раствора, взятого для приготовления раствора сравнения, mnav - масса навески яблока.

Фотометрическими измерениями было получено:

  • для стандартного Аст = 0,305;
  • для испытуемых водных вытяжек представлены в табл. 1:

Таблица 1

Сорт яблок

Масса навески, г

Светопоглощение

Ах

Содержание железа,

мг/кг

1

«Молдавия»

5,390

0,112

17,03±0,13

2

«Грени»

4,597

0,099

17,65±0,16

3

«Жигулевка»

4,607

0,080

14,23±0,63

4

«Александровка»

4,251

0,097

18,70±0,17

5

«Дочь папировки»

4,843

0,098

16,59±0,15

6

«Спартак»

4,690

0,107

18,70±0,15

7

«Гольден»

4,715

0,140

24,34±0,76

8

«Айдаред»

4,569

0,137

24,57±0,32

9

«Куйбышевское»

4,892

0,085

15,11±0,56

10

«Мантуан»

4,956

0,119

21,16±0,18

Анализ содержания нитрат-иона

Анализ содержания нитрат-иона основан на ионометрическом измерении потенциала электрода, зависящего от содержания нитрат-иона. Ионометрическое определение концентрации NO3¯-ионов в сельхозпродуктах проводят в их соке или водной вытяжке, используя NO3¯-селективный электрод. Содержание нитрат-ионов находят по градуировочному графику E = f(pNО3), построенному с помощью серии стандартных растворов. Молярную концентрацию NO3¯ в испытуемом растворе (соке) находят, используя найденную для него по градуировочному графику величину pNО3, по формуле:

С(NO_{3}^{¯})=10^{pNO_{3}}, моль/л.

Затем рассчитывают титр испытуемого раствора:

T(NO_{3}^{¯})=C(NO_{3}^{¯})\cdot M(NO_{3}^{¯}), г/л.

После этого рассчитывают содержание NO3¯-иона в мг на 1 кг сельхоз-продукта и сравнивают полученное значение концентрации с предельно допустимым (ПДК), руководствуясь справочными данными. Для яблок оно составляет 60 мг на 1 кг яблок.

Приборы и реактивы

  1. Универсальный иономер ЭВ-74.
  2. Стандартный 0,1М раствор KNO3.
  3. Пипетка аналитическая на 10 мл
  4. Колбы мерные на 100 мл, 5 шт.
  5. Стакан химический на 50 мл, 5 шт.
  6. Тёрка.
  7. Весы технохимические.
  8. Центрифуга.

Ход анализа

  1. Приготовление стандартной серии растворов KNO3.

Для построения градуировочного графика готовят последовательным разбавлением исходного 10-1 М раствора KNO3 серию стандартных растворов KNO3 с концентрациями 10-2; 10-3; 10-4; 10-5 моль/л.

Полученные стандартные растворы переносили в сухие химические стаканы на 50 мл №1, 2, 3, 4 и 5 соответственно, заполняя их на половину объема.

  1. Подготовка водной вытяжки яблока.

Для этого 20 г яблока измельчали на тёрке в ванночку. Взвешивали ванночку с яблоком с точностью ±0,01 г (ml). Шпателем переносили содержимое ванночки в центрифужную пробирку, доливали её дистиллированной водой приблизительно до ½ её вместимости, перемешивали стеклянной палочкой, палочку споласкивали водой. Взвешивали ванночку с остатками яблока (m2) и по разности между 1-м и 2-м взвешиванием вычислить массу взятого для анализа яблока m =m1-m2.

Содержимое пробирки центрифугировали сначала 5 мин. Жидкость из пробирки через воронку переносили в мерную колбу на 100 мл. К остатку в пробирке добавляли снова воды до ½ объёма и снова центрифугировали 2,5 мин. Жидкость опять сливали из пробирки в мерную колбу, доводили объём в ней до метки водой, перемешивали, переносили половину объема в сухой химический стакан № 5 на 50 мл и ионометрировали.

  1. Ионометрическое определение содержания нитрат-ионов в яблоках.

Для этого поочерёдно погружали подготовленные электроды гальванического элемента, составленного из индикаторного нитрат-селективного электрода и хлорсеребряного электрода сравнения, в каждый раствор в стаканах и измеряли ЭДС (Е), для каждого раствора стандартной серии и водной вытяжки. Измеренные величины Е для стандартной серии заносили в табл. 2.

Таблица 2

Концентрация стандартного раствора

Е, В

10-1

343,6

10-2

361,3

10-3

391,4

10-4

419,3

10-5

424,1

По данным табл. 1 строили градуировочный график зависимости E=f(pNO3), изображенный на рис. 1.

Рис.1. График зависимости E = f(р(NO3))

 

Рис.1. График зависимости E = f(р(NO3)).

Затем с помощью графика определяли значение р(NO3) для каждой водной вытяжки и рассчитывали c(NO3), Т(NO3) и содержание нитрат-иона в мг/кг, используя массу яблока, взятую для анализа.

Параметры линейного уравнения регрессии:

(с указанием доверительного интервала)

 

y=(316,95\pm 3,87)+(25,41\pm 1,41)\cdot x

Коэффициент корреляции rxy = 0,9992.

Коэффициент детерминации R2 = 0,9984.

Остаточное стандартное отклонение sy=0,4443.

Стандартное отклонение методики sc=0,0174.

Средняя ошибка аппроксимации \bar{A}=0,26.

Результаты определения содержания нитрат-иона в яблоках представлены в табл. 3.

Таблица 3

Сорт яблок

Масса навески, г

Е, В

Содержание NO3-, мкг/кг

1

«Молдавия»

21,290

412,1

22,60±0,34

2

«Грени»

20,263

426,0

5,44±0,09

3

«Жигулевка»

21,076

432,0

2,79±0,04

4

«Александровка»

21,226

433,0

2,54±0,05

5

«Дочь папировки»

20,889

442,0

1,00±0,02

6

«Спартак»

19,678

440,2

1,32±0,03

7

«Гольден»

19,854

437,1

1,74±0,04

8

«Айдаред»

20,341

441,3

1,12±0,02

9

«Куйбышевское»

20,450

407,5

39,96±0,44

10

«Мантуан»

20,868

423,2

7,27±0,12

Таким образом, содержание железа в исследованных сортах яблок соответствует норме, а содержание нитрат-ионов не превышает ПДК.