Προσδιορισμός της βιταμίνης C στα τρόφιμα με ιωδομετρία

Η βιταμίνη C ή ασκορβικό οξύ (C ₆ H ₈ O ₆ ) είναι ένα από τα απαραίτητα θρεπτικά συστατικά στη διατροφή μας. Εκτός από το ότι είναι απαραίτητη για την πρόληψη του σκορβούτου, μιας σοβαρής ασθένειας που μπορεί να προκαλέσει θάνατο, αυτή η ουσία αντιπροσωπεύει ένα ισχυρό αντιοξειδωτικό ικανό να μας προστατεύει από τον καρκίνο, δίνει ώθηση στο ανοσοποιητικό μας σύστημα προστατεύοντάς μας από μολυσματικές ασθένειες και είναι ακόμη ικανή για την πρόληψη του καταρράκτη.

Όλα αυτά τα οφέλη, καθώς και άλλα που δεν αναφέραμε, καθιστούν εξαιρετικά σημαντικό τον προσδιορισμό της ποσότητας βιταμίνης C σε διάφορα τρόφιμα. Παρά το γεγονός ότι υπάρχουν διαφορετικές πολύ ακριβείς και γρήγορες τεχνικές ανάλυσης οργάνων, ο προσδιορισμός μέσω οξειδοαναγωγικής τιτλοδότησης εξακολουθεί να είναι μια από τις πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες τυπικές μεθόδους χάρη στο χαμηλό κόστος και την εύκολη εφαρμογή του.

Εδώ, παρουσιάζουμε ένα πρωτόκολλο για τον προσδιορισμό του ασκορβικού οξέος μέσω της τεχνικής ιωδομετρίας (ονομάζεται επίσης ιωδομετρία, ιωδομετρία ή ιωδομετρική τιτλοδότηση), μια μορφή άμεσης οξειδοαναγωγής τιτλοδότησης που χρησιμοποιεί μοριακό ιώδιο ως παράγοντα τιτλοδότησης για τον προσδιορισμό ενός αναγωγικού παράγοντα (στην περίπτωση αυτή ασκορβικό οξύ), χρησιμοποιώντας άμυλο ως δείκτη του τελικού σημείου.

Βασικές αρχές της μεθόδου

Τι είναι η ιωδομετρία;

Η ιωδομετρία είναι ένας ιδιαίτερος τύπος οξειδοαναγωγικής τιτλοδότησης. Με τη σειρά του, η οξειδοαναγωγική τιτλοδότηση είναι μια τεχνική που βασίζεται στην ταχεία και ποσοτική αντίδραση μεταξύ ενός οξειδωτικού παράγοντα και ενός αναγωγικού παράγοντα, οποιοσδήποτε από τους οποίους μπορεί να είναι ο αναλύτης και είτε ο τιτλοδοτητής.

Ο πράκτορας του τίτλου

Στην περίπτωση της ιωδομετρίας, ο παράγοντας τιτλοδότησης είναι ένα διάλυμα μοριακού ιωδίου (I ₂ ) γνωστής συγκέντρωσης, το οποίο έχει διαλυτοποιηθεί με τη μορφή του ιόντος τριιωδιδίου (I ₃ ^– ). Αυτό επιτυγχάνεται μέσω της αντίδρασης του ιωδίου με ιόντα ιωδίου, που αυξάνει τη διαλυτότητά του στο νερό:

Αν και αυτή η αντίδραση διευκολύνει τη διάλυση του στοιχειακού ιωδίου στο νερό, το τριιωδίδιο παράγεται γενικά in situ μέσω της οξείδωσης ιόντων ιωδίου χρησιμοποιώντας ιωδικό κάλιο ως οξειδωτικό παράγοντα, σύμφωνα με την ακόλουθη αντίδραση:

Αυτή η αντίδραση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ποσοτική παραγωγή τριιωδιδίου για να ληφθεί έτσι ένα διάλυμα γνωστής συγκέντρωσης αυτού του οξειδωτικού είδους που θα χρησιμοποιηθεί ως τιτλοδότηση για το ασκορβικό οξύ.

Η αναλυόμενη ουσία – ασκορβικό οξύ ή βιταμίνη C

Το ασκορβικό οξύ είναι μια οργανική ένωση με μοριακό τύπο C ₆ H ₈ O ₆ . Η δομή του φαίνεται στο παρακάτω σχήμα:

Αυτή η ένωση οξειδώνεται εύκολα χάρη στη δομή που έχει δύο γειτονικές ενόλες που οξειδώνονται εύκολα στις αντίστοιχες κετόνες, ακόμη και με ήπιους οξειδωτικούς παράγοντες.

Η αντίδραση τιτλοδότησης

Όπως κάθε ογκομετρία, η ιωδομετρία βασίζεται σε μια ταχεία χημική αντίδραση που συμβαίνει ποσοτικά. Αυτό σημαίνει ότι η αντίδραση προχωρά προς την ολοκλήρωση, καταναλώνοντας πλήρως όλο το περιοριστικό αντιδραστήριο, επιτρέποντας να γίνουν ακριβείς στοιχειομετρικοί υπολογισμοί.

Στην περίπτωση του παρόντος πειράματος, ο οξειδωτικός παράγοντας είναι το ιώδιο, το οποίο βρίσκεται στο διάλυμα με τη μορφή τριιωδιδίου, όπως αναφέρθηκε παραπάνω. Η ημιαντίδραση μείωσης του ιωδίου είναι:

Από την πλευρά του, η αναλυόμενη ουσία είναι ασκορβικό οξύ, το οποίο οξειδώνεται σε δεϋδροασκορβικό οξύ μέσω της οξείδωσης δύο από τις υδροξυλομάδες του και απελευθερώνοντας δύο ηλεκτρόνια και δύο πρωτόνια, όπως φαίνεται παρακάτω:

Τότε, η συνολική αντίδραση του πτυχίου θα ήταν:

Λειτουργία δείκτη

Όπως σε όλους τους βαθμούς, πρέπει να υπάρχει κάποιος τρόπος για να ανιχνευθεί το τελικό σημείο του βαθμού. Για αυτό, συνήθως χρησιμοποιούνται δείκτες, οι οποίοι είναι χημικές ουσίες που αντιδρούν με την περίσσεια του τιτλοδοτητή ή που υφίστανται κάποια άλλη παρατηρήσιμη αλλαγή όταν φτάνουν στο σημείο ισοδυναμίας. Στην περίπτωση της ιωδομετρίας, ο δείκτης αποτελείται από διάλυμα αμύλου. Αυτή η ένωση σχηματίζει ένα σύμπλεγμα με τα ιόντα τριιωδιδίου που έχει πολύ έντονο σκούρο μπλε χρώμα, σχεδόν μαύρο.

Κατά τη διάρκεια της τιτλοδότησης, το τριιωδίδιο που προστίθεται από την προχοΐδα αντιδρά με την αναλυόμενη ουσία, μετατρέποντάς την σε ιωδίδιο, αποτρέποντας έτσι το σχηματισμό του έγχρωμου συμπλόκου με το άμυλο. Ωστόσο, όταν φτάσει στο σημείο ισοδυναμίας και καταναλώσει όλο το ασκορβικό οξύ που υπάρχει, η επόμενη σταγόνα τιτλοδοτήσεως θα έχει περίσσεια τριιωδιδίου που δεν θα αναχθεί σε ιωδίδιο, οπότε το σύμπλεγμα μαύρου θα σχηματιστεί αμέσως δίνοντας μια δραματική αλλαγή χρώματος στη διάλυση.

Υλικά και ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΙΚΑ

Για τον προσδιορισμό της βιταμίνης C στα τρόφιμα χρησιμοποιώντας τιτλοδότηση ιωδίου, απαιτούνται τα ακόλουθα αντιδραστήρια:

• Ιωδικό κάλιο (KIO ₃ )
• Ιωδιούχο κάλιο (KI)
• θειικό οξύ 1Μ
• Αμυλο
• Δείγματα τροφίμων. Αυτά μπορεί να είναι χυμοί εσπεριδοειδών, λαχανικά, πολτός φρούτων κ.λπ.

Εκτός από τα αντιδραστήρια, χρειάζονται επίσης τα ακόλουθα εργαστηριακά υλικά και όργανα:

• Φιαλίδια ή φιάλες Erlenmeyer 250 mL.
• Ογκομετρικές φιάλες των 100 mL, 200 mL και 500 mL.
• Ογκομετρικές πιπέτες των 10mL και 20mL.
• Διαβαθμισμένη πιπέτα 50 mL.
• Ποτήρια ζέσεως 500 mL και 100 mL.
• Προχοΐδα 25 mL.
• Κονίαμα πορσελάνης.
• Γυάλινο χωνί.
• Διηθητικό χαρτί.
• Ζυγίστε τις ουσίες.
• Αναλυτική ισορροπία.
• Πλάκα θέρμανσης.

Πρωτόκολλο τιτλοδότησης ασκορβικού οξέος με ιωδομετρία

Παρασκευή του παράγοντα τιτλοδότησης (I ₂ 0,01 M)

500 mL διαλύματος τριιωδιούχου καλίου 0,005 M θα παρασκευαστούν ως εξής:

1. Ζυγίστε 7 g ιωδιούχου καλίου και μεταφέρετέ το σε ποτήρι ζέσεως 500 mL ή ποτήρι ζέσεως που περιέχει 200 ​​mL απιονισμένο νερό. Ανακινήστε μέχρι να διαλυθεί τελείως.
2. Χρησιμοποιώντας μια βαθμονομημένη πιπέτα, μεταφέρετε στο παραπάνω ποτήρι ζέσεως 100 mL θειικού οξέος 1 M στο παραπάνω διάλυμα και ανακινήστε.
3. Ζυγίστε με ακρίβεια 1,0700 g ιωδικού καλίου σε ένα ζυγιστή και μεταφέρετέ το στο ίδιο ποτήρι ζέσεως , φροντίζοντας να ξεπλύνετε όλο το αλάτι με απιονισμένο νερό χρησιμοποιώντας ένα αναδευτήρα. Διαλύστε τελείως.
4. Μεταφέρετε το διάλυμα ποσοτικά σε ογκομετρική φιάλη 500 mL, φροντίζοντας να ξεπλύνετε επιμελώς τις πλευρές του ποτηριού ζέσεως με απιονισμένο νερό επανειλημμένα.
5. Γεμίστε το μπαλόνι μέχρι το σημάδι χρησιμοποιώντας πρώτα ένα ποτήρι και μετά ένα μπουκάλι. Ανακινήστε, καλύψτε με ένα γυάλινο πώμα και κρατήστε το.

ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Για πιο ακριβή αποτελέσματα, συνιστάται η τυποποίηση αυτού του διαλύματος πριν ή μετά την τιτλοδότηση των δειγμάτων. Αυτό μπορεί να γίνει, για παράδειγμα, με τιτλοδότηση ενός διαλύματος βιταμίνης C γνωστής συγκέντρωσης.

Προετοιμασία δείκτη

Ο δείκτης είναι ένα διάλυμα αμύλου 0,25% m/V. Αυτό θα πρέπει να προετοιμαστεί λίγο πριν την τιτλοδότηση ως εξής:

1. Ζυγίζουμε 0,25 g αμύλου και μεταφέρουμε σε ποτήρι ζέσεως 100 mL.
2. Προσθέστε 50 mL απιονισμένου νερού με βαθμονομημένη πιπέτα.
3. Ζεσταίνουμε μέχρι να βράσει σε ζεστό πιάτο υπό συνεχή ανάδευση μέχρι να διαλυθεί τελείως.
4. Αφήστε να κρυώσει και κρατήστε το για χρήση κατά τη διάρκεια της τιτλοδότησης. Εάν είναι επιθυμητό, ​​μπορεί να μεταφερθεί σε κλειστό δοχείο για να αποφευχθεί η μόλυνση.

Προετοιμασία των δειγμάτων προς ανάλυση

Αυτό το πρωτόκολλο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης βιταμίνης C τόσο σε δείγματα δισκίων βιταμίνης C, χυμών ή υγρών εκχυλισμάτων φρούτων και άλλων λαχανικών, όσο και σε στερεά δείγματα όπως πολτός φρούτων, ρίζες κ.λπ.

Η διαδικασία προετοιμασίας του δείγματος διαφέρει από περίπτωση σε περίπτωση. Ακολουθεί η διαδικασία για τρεις τυπικές περιπτώσεις:

Δείγμα δισκίων βιταμίνης C

1. Ζυγίστε ένα δισκίο βιταμίνης C, συνθλίψτε το και μεταφέρετέ το σε ποτήρι ζέσεως 200 mL.
2. Προσθέστε 150 mL νερό και ανακινήστε μέχρι να διαλυθεί τελείως. Είναι απαραίτητο να διασφαλιστεί ότι δεν θα μείνουν υπολείμματα στον πυθμένα του ποτηριού ζέσεως .
3. Γεμίζουμε τη φιάλη μέχρι τη χαραγή, σκεπάζουμε, ανακατεύουμε και αφήνουμε για ανάλυση σε σκοτεινό μέρος, καθώς η βιταμίνη C είναι ευαίσθητη στο ηλιακό φως.
4. Μεταφέρετε ποσοτικά αυτό το διάλυμα σε ογκομετρική φιάλη 200 mL, ξεπλένοντας με απιονισμένο νερό μέσα από μια φιάλη. Φροντίστε να μην προσθέσετε πολύ νερό κατά το ξέβγαλμα για να μην υπερβείτε τα 200 mL

δειγματολήπτης χυμού φρούτων

Οι χυμοί και τα εκχυλίσματα φρούτων μπορούν να τιτλοποιηθούν απευθείας χωρίς αραίωση. Ωστόσο, ανεξάρτητα από το αν πρόκειται για φυσικούς ή βιομηχανικούς χυμούς, συνιστάται να φιλτράρετε το διάλυμα πριν την τιτλοδότηση, για να αποτρέψετε τυχόν εναπομείναν πολτό από το να φράξει τις πιπέτες που χρησιμοποιήθηκαν κατά την πειραματική διαδικασία.

Δείγματα φρέσκων φρούτων ή πολτού φρούτων

1. Κόβουμε και ζυγίζουμε 100 γραμμάρια πολτού φρούτων και τον προσθέτουμε σε ένα γουδί θρυμματίζοντας δυνατά.
2. Προσθέστε δόσεις 10 mL απιονισμένου νερού ενώ αλέθετε, μεταγγίζοντας το υπερκείμενο διάλυμα σε ποτήρι ζέσεως 100 mL περνώντας το πρώτα από ένα φίλτρο.
3. Επαναλάβετε την παραπάνω διαδικασία τουλάχιστον 5-6 φορές, φροντίζοντας να αλέθετε καλά ανάμεσα στις προσθήκες απιονισμένου νερού.
4. Μεταφέρετε το διηθημένο εκχύλισμα σε ογκομετρική φιάλη 100 mL και γεμίστε μέχρι τη χαραγή με απιονισμένο νερό χρησιμοποιώντας τη φιάλη.

Διαδικασία πτυχίου

1. Μεταφέρετε ένα δείγμα 10 mL του αντίστοιχου δείγματος (που παρασκευάστηκε σύμφωνα με τα προηγούμενα βήματα) σε ένα φιαλίδιο των 250 mL χρησιμοποιώντας μια ογκομετρική πιπέτα.
2. Προσθέστε 100 mL απιονισμένου νερού και 1 mL δείκτη αμύλου.
3. Τιτλοδοτήστε το δείγμα με το διάλυμα τριιωδιδίου χρησιμοποιώντας προχοΐδα έως ότου το διάλυμα στο φιαλίδιο αλλάξει χρώμα σε σκούρο μπλε, σχεδόν μαύρο χρώμα.
4. Σημειώστε τον όγκο του τιτλοδοτητή που καταναλώθηκε και επαναλάβετε τη διαδικασία άλλες 2 φορές για να λάβετε έναν μέσο όγκο τιτλοδοτητή.

Υπολογισμοί της περιεκτικότητας σε ασκορβικό οξύ στα δείγματα

Δεδομένου ότι η στοιχειομετρική αναλογία μεταξύ του τιτλοδοτητή και της αναλυόμενης ουσίας είναι 1:1, στο σημείο ισοδυναμίας μπορούμε να πούμε ότι τα mole και των δύο είναι ίσα, δηλαδή:

Στον προηγούμενο τύπο, ο όγκος του τιτλοδοτητή πρέπει να τοποθετηθεί σε mL. Αυτή η συγκέντρωση μπορεί να μετατραπεί σε ποσοστό ή σε περιεχόμενο ανά μονάδα ανάλογα με τον τύπο του εν λόγω δείγματος, όπως φαίνεται παρακάτω.

Δείγμα δισκίων βιταμίνης C

Η συγκέντρωση του δείγματος που λαμβάνεται χάρη στην τιτλοδότηση μπορεί να μετατραπεί στην ποσότητα της βιταμίνης C στο δισκίο, λαμβάνοντας υπόψη ότι διαλύθηκε σε συνολικό όγκο 200 mL και ότι η μοριακή μάζα του ασκορβικού οξέος είναι 176,12 g/ ΕΛΙΑ δερματος:

δειγματολήπτης χυμού φρούτων

Σε αυτή την περίπτωση, η μοριακή συγκέντρωση της βιταμίνης C στον χυμό είναι άμεσα αυτή που λαμβάνεται για το δείγμα, επομένως η μάζα ανά 100 mL χυμού μπορεί να ληφθεί ως εξής:

Αυτή η φόρμουλα δίνει γραμμάρια βιταμίνης C ανά 100 mL χυμού ή εκχυλίσματος.

Δείγματα φρέσκων φρούτων ή πολτού φρούτων

Όπως και στην περίπτωση του δισκίου, έτσι και στην περίπτωση αυτή λαμβάνεται υπόψη ότι η βιταμίνη C των 100 g πολτού διαλύεται σε 100 mL διαλύματος, από το οποίο ελήφθησαν δείγματα για ανάλυση. Στη συνέχεια, η συγκέντρωση της βιταμίνης C ανά 100 g πολτού προσδιορίζεται από:

Εάν θέλετε να μετατρέψετε αυτή την ποσότητα σε γραμμάρια βιταμίνης C για κάθε μονάδα φρούτου, πρέπει να πολλαπλασιάσετε το προηγούμενο αποτέλεσμα με τη συνολική μάζα του πολτού μιας μονάδας φρούτου και να διαιρέσετε με 100 g.

βιβλιογραφικές αναφορές

Ikewuchi, C.J. (2011). Ιωδομετρικός προσδιορισμός της περιεκτικότητας σε ασκορβικό οξύ (βιταμίνη c) ορισμένων φρούτων που καταναλώνονται σε πανεπιστημιακή κοινότητα στη Νιγηρία | Global Journal of Pure and Applied Sciences . Global Journal of Pure and Applied Sciences. https://www.ajol.info/index.php/gjpas/article/view/78733

Royal Society of Chemistry. (2018, Αύγουστος). Μέτρηση της ποσότητας της βιταμίνης C στα ποτά φρούτων . CSR.org. https://edu.rsc.org/download?ac=11742

Se, C. (nd). Iodimetry – PDF Δωρεάν Λήψη . Qdoc.Συμβουλές. https://qdoc.tips/yodimetry-pdf-free.html

Silva, CR, Simoni, JA, Collins, CH, & Volpe, PLO (1999). Το ασκορβικό οξύ ως πρότυπο για ιωδομετρικές τιτλοδοτήσεις . Ένα αναλυτικό πείραμα για τη γενική χημεία . Journal of Chemical Education, 76 (10), 1421. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/ed076p1421

Skoog, D. (2021). Analytical Chemistry (7η ^έκδ .). ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ MCGRAW HILL.

Πανεπιστήμιο του Canterbury. (ν). Προσδιορισμός της συγκέντρωσης της βιταμίνης C με τιτλοδότηση . www.canterbury.ac.nz. https://www.canterbury.ac.nz/media/documents/science-outreach/vitaminc_iodine.pdf