Анализ и уточнение методики определения числа Рейхерта-Мейссля молочного жира
Автор: Охрименко Ольга Владимировна
Журнал: Молочнохозяйственный вестник @vestnik-molochnoe
Рубрика: Технические науки
Статья в выпуске: 4 (16), 2014 года.
Бесплатный доступ
Существует проблема определения натуральности сливочного масла. Одной из наиболее характерных констант молочного жира является число Рейхерта-Мейссля, определение которого позволяет выявить фальсификацию молочного жира другими жирами. Проведен анализ существующих методик определения этой константы, выявлены уязвимые места, предложена модификация метода.
Натуральность сливочного масла, рейхерта-мейссля число, определение, методика, анализ, модификация
Короткий адрес: https://sciup.org/14998771
IDR: 14998771
Текст научной статьи Анализ и уточнение методики определения числа Рейхерта-Мейссля молочного жира
В настоящее время существует проблема нелегальной массовой фальсификации сливочного масла животными и растительными жирами [1, 2].
Поэтому все более актуальной становится задача определения натуральности сливочного масла. Одной из наиболее характерных констант молочного жира является число Рейхерта-Мейссля, которое характеризует наличие в жире низших жирных кислот (НЖК), растворимых в воде, в частности масляной и капроновой. Благодаря этим кислотам молочный жир имеет более высокие значения числа Рей-херта-Мейссля по сравнению с другими жирами. Так, для молочного жира это число лежит в пределах от 20 до 32 единиц, говяжьего жира – 0,25…0,50, пальмоядрового масла – от 4 до 7 единиц и т.д.
Очевидно, что пониженное значение числа Рейхерта-Мейссля исследуемого масла свидетельствует о его фальсификации другими жирами или маслами.
Для определения числа Рейхерта-Мейссля молочного жира применяют метод, разработанный Г.С. Иниховым с сотрудниками [3]. Метод практически без изменений положен в основу методик, предложенных специалистами ВНИИМСа для определения массовой доли немолочных жиров в спредах [4], разновидностях коровьего масла (сливочного и топленого) с комбинированной жировой фазой и других [5].
В то же время, многолетнее использование указанной методики для измерения числа Рейхерта-Мейссля молочного жира на лабораторных занятиях по химии и физике молока в ВГМХА показало во всех случаях сильно завышенные результаты.
Цель исследований – выявить «узкие» места метода.
Объектом исследований являлся молочный жир, полученный из масла крестьянского, произведенного способом преобразования высокожирных сливок на «Молочном заводе ВГМХА им. Н.В. Верещагина».
Повторность опытов 5…8-кратная.
Достоверность результатов эксперимента оценивали методами математической статистики.
Основные этапы метода [3]:
Омыление жира.
Выделение жирных кислот из мыла.
Количественное определение НЖК.
На рисунке 1 представлена схема лабораторной установки для омыления жира, выделения жирных кислот из мыла и их отгонки. Все процессы производится в одной и той же колбе при нагревании, т.е. в течение всего анализа жир подвергается интенсивной термической обработке.
Уравнения реакций (1)…(3) раскрывают сущность отдельных этапов определения числа Рейхерта-Мейссля.

Рисунок 1. Схема лабораторной установки для отгонки летучих жирных кислот: 1 – колба с исследуемым жиром; 2 – холодильник; 3 – электроплитка; 4 – штатив; 5 – колба для дистиллята; 6 – каплеуловитель
Омыление жира:
р2-О-СО-С]7Н35 сн2-он
СН-О-СО-С|71135 + 3NaOH---* 3C17H35COONa + pi-OH
СН2- О-СО-С| 7Н35 стеарат натр ия CI 12~ 011
(мыло) глицерин
Выделение жирных кислот из мыла:
2RCOONa + H2SO4 → 2RCOOH + Na2SO4 мыло смесь свободных жирных кислот
Количественное определение низших жирных кислот:
С3Н7COOH + NaOH → С3Н7COONa + H2O масляная кислота бутират натрия
Причиной завышенных результатов по определению числа Рейхерта-Мейссля, по нашему мнению, является термическое разложение высших жирных кислот и глицерина при отгонке летучих жирных кислот. Процесс термического разложения этих компонентов сопровождается образованием летучих кислых веществ, попадающих в приемную колбу и завышающих результаты титрования.
В пользу нашего предположения о термическом разложении жирных кислот и глицерина говорит тот факт, что помимо завышенных результатов, наблюдали наличие желтой смолы и застывших парафинов на стенках перегонной колбы, каплеуловителя и холодильника; резкий, удушающий запах, вызывающий кашель и слезотечение; темный, густой раствор в перегонной колбе.
Анализ процесса выделения жирных кислот из мыл. Согласно [3, 4], для выделения жирных кислот в колбу с омыленным жиром добавляют 90 см3 дистиллированной воды, 50 см3 серной кислоты, немного пемзы или несколько кусочков фарфора для равномерности кипения. Колбу присоединяют к холодильнику через каплеуловитель и помещают на электроплитку. Отгонку НЖК ведут до тех пор, пока объем дистиллята в приемной колбе не достигнет 110 см3.
На наш взгляд, в основе термического разложения компонентов реакционной смеси – жирных кислот и глицерина – лежит слишком высокая температура кипения смеси. Это может быть связано, как с недостаточным количеством добавленной воды (следствием этого является высокая температура кипения раствора), так и с нерегулируемой температурой электроплитки, которая во всех случаях превышала 350 оС.
Известно, что термическое разложение высших жирных кислот начинается при нагревании до 300 оС [6]. Состав образующихся веществ сложен и мало изучен, но среди других в них обнаружены кетены и низшие жирные кислоты [6].
Кетены из-за большой реакционной способности быстро превращаются в кислоты либо полимеризуются. Превращение кетенов в кислоты:

Следовательно, в дистилляте увеличивается содержание НЖК.
Кипение глицерина происходит при 290 оС и сопровождается его разложением до акролеина [7]:
СНо -он
г ^
сн-он —* сн2= сн—С +2 Н2оI нсн2-он
глицерин акролеин
Акролеин хорошо растворим в воде, на воздухе легко окисляется до акриловой кислоты, что также увеличивает содержание кислот в дистилляте. Кроме того, акролеин сильно раздражает слизистые оболочки носа и глаз, вызывает слезотечение [8].
Содержание кислот в дистилляте увеличивается также за счет испарения серной кислоты, которая кипит при температуре 279,6 оС [7]. Испарение серной кислоты приводит к повышению температуры кипения оставшегося в перегонной колбе раствора, образованию мыл, загустеванию раствора и его термическому разложению. Натриевые мыла при этом образуют углекислые соли и ряд летучих конденсирующихся и неконденсирующихся продуктов, в основном парафиновых углеводородов [6].
Уточнение методики определения числа Рейхерта-Мейссля. Анализ процесса выделения жирных кислот из мыл показал необходимость:
-
1. Определения оптимального объема воды, добавляемой в перегонную колбу при отгонке НЖК.
-
2. Обоснования температурных режимов выделения жирных кислот из мыл и их отгонки.
Результаты исследований
-
1. Определение оптимального объема воды, добавляемой в перегонную колбу Условия опыта:
-
- объем воды, добавляемой в перегонную колбу – 90, 105, 120, 130 и 150 см3.
-
- нерегулируемая температура электроплитки.
-
2. Обоснования температурных режимов выделения жирных кислот из мыл и их отгонки.
Результаты представлены в таблице 1.
Таблица 1. Зависимость числа Рейхерта-Мейссля от объема воды в перегонной колбе
Объем воды в колбе, см3 Число Рейхерта-Мейссля, ед.
90 |
47±20 |
105 |
30±3 |
120 |
27±2 |
130 |
25±1 |
150 |
24±2 |
Из таблицы 1 следует, что при объеме воды 90 см3 число Рейхерта-Мейссля получалось сильно завышенным (норма 20…32 ед.), отмечался значительный разброс данных. Неустойчивые данные получались и при объеме воды 105 см3.
Начиная с объема воды 120 см3, число Рейхерта-Мейссля практически не изменялось, хотя и наблюдалась тенденция к его снижению с увеличением объема воды. Это можно объяснить увеличением количества свободной влаги, которая, как известно, кипит при 100 оС и быстро заполняет приемную колбу. Для дальнейших исследований выбрали объем 130 см3, так как в этом случае наблюдали минимальный разброс экспериментальных данных.
В таблице 2 приведена характеристика жирных кислот молочного жира. Анализ данных показывает, что из НЖК (маясляная – каприновая), а также высших (лауриновая - миристиновая) наибольшую температуру кипения имеет каприновая кислота – 268…270 оС.
Следовательно, для того, чтобы произвести отгонку всех НЖК, предотвратить попадание в дистиллят серной кислоты и термическое разложение высших жирных кислот, необходим нагрев реакционной смеси до температуры не выше 270 оС.
Таблица 2. Характеристика НЖК молочного жира [9,10,7]
Кислота |
Код |
Среднее содержание в 100 г |
Растворимость |
Температуры |
||
в воде |
в спирте |
плавления о С |
кипения о С |
|||
Масляная |
С 4 |
0,11 |
хорошо |
неогр. |
- 5,26 |
163,50 |
Капроновая |
С 6 |
0,08 |
0,968 |
раств. |
- 3,9 |
205,35 |
Каприловая |
С 8 |
0,04 |
м.р. |
неогр. |
+ 16,5 |
239,30 |
Каприновая |
С10 |
0,09 |
м.р. |
раств. |
+ 31,5 |
268-270 |
Лауриновая |
С12 |
0,1 0 |
н.р. |
126,0 |
+ 44,2 |
225,00 |
Миристиновая |
С14 |
0,51 |
н.р. |
44,9 |
+ 54,4 |
250,50 |
Пальмитиновая |
С16 |
0,64 |
н.р. |
9,3 |
+ 64,0 |
390,00 |
Стеариновая |
С18 |
0,35 |
о.м.р. |
2,5 |
+71,5-72,0 |
376,10 |
Для проверки методики определения числа Рейхерта-Мейссля с уточненными параметрами процесса выделения жирных кислот из мыл и их отгонки провели трехкратное определение этой константы на одной и той же пробе молочного жира. Среднее значение числа Рейхерта-Мейссля составило 27,6±1,0.
Методику апробировали в учебном процессе, во всех случаях получали хорошую сходимость результатов.
Выводы:
-
1. Уточнена методика [3] выполнения измерений числа Рейхерта-Мейссля.
-
2. Правильность методики подтверждена экспериментально.
-
3. Методика внесена в ряд учебных пособий [11, 12].
Список литературы Анализ и уточнение методики определения числа Рейхерта-Мейссля молочного жира
- Уточнена методика выполнения измерений числа Рейхерта-Мейссля.
- Правильность методики подтверждена экспериментально.
- Методика внесена в ряд учебных пособий . Список литературных источников:
- ГОСТ Р 52969-2008. Масло сливочное. Технические условия. -Введ. 13.10.2008. -М.: Стандартинформ, 2009. -25 с.
- Масштабы фальсификации сливочного масла грозят продовольственной безопасности России . -Режим доступа: http://www.maslorus. narod.ru/analiz.html.
- Инихов, Г. С. Химический анализ молочных продуктов (практикум)/Г. С. Инихов, Н. П. Брио. -М.: Пищепромиздат, 1951. -218 с.
- ГОСТ Р 52100-2003. Спреды и смеси топленые. Общие технические условия.-Введ. 30.06.2003. -М.: Стандартинформ, 2008. -40 с.
- Лепилкина, О. В. Методы установления фальсификации жировой фазы продуктов/О. В. Лепилкина, Л. И. Тетерева//Сыроделие и маслоделие. -2011. -№5. -С. 24-25.
- Тютюников, В. Н. Химия жиров/В. Н. Тютюников. -М.: Пищевая пром-сть, 1974. -448 с.
- Рабинович, В. А. Краткий химический справочник/В. А. Рабинович, З. Я. Хавин. -Л.: Химия, 1978. -392 с.
- Краткая химическая энциклопедия: в 5-ти томах/Под ред. И. Л. Кнунянца. -М.: Советская энциклопедия, Т. 1. -1961. -1262 с.
- Горбатова, К. К. Биохимия молока и молочных продуктов. -М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1984. -336 с.
- Состав и свойства молока как сырья для молочной промышленности: Справочник/Н. Ю. Алексеева, В. П. Аристова, А. П. Патритий и др.; под ред. Я. И. Костина. -М.: Агропромиздат, 1986. -239 с.
- Охрименко, О. В. Биохимия молока и молочных продуктов: методы исследования: учеб.-метод. пособие для студентов, обучающихся по специальности 310700 «Зоотехния» и 310800 «Ветеринария»/О. В. Охрименко, А. В. Охрименко. -Вологда; Молочное: ИЦ ВГМХА, 2001. -201 с.
- Лабораторный практикум по химии и физике молока/О. В. Охрименко, К. К. Горбатова, А. В. Охрименко. -СПб.: ГИОРД, 2005. -256 с.