C-vitamiinin määritys elintarvikkeista jodometrisesti

C-vitamiini tai askorbiinihappo (C ₆ H ₈ O ₆ ) on yksi tärkeimmistä ravintoaineistamme. Sen lisäksi, että tämä aine on välttämätön keripukin, vakavan sairauden, joka voi aiheuttaa kuoleman, ehkäisyssä, tämä aine edustaa voimakasta antioksidanttia, joka pystyy suojaamaan meitä syövältä, se vahvistaa immuunijärjestelmäämme suojaamalla meitä tartuntataudeilta ja jopa kykenee kaihien estämiseksi.

Kaikki nämä edut, sekä muut, joita emme maininneet, tekevät C-vitamiinin määrän määrittämisestä eri elintarvikkeissa erittäin tärkeää. Huolimatta siitä, että on olemassa erilaisia ​​erittäin tarkkoja ja nopeita instrumentaalisia analyyttisiä tekniikoita, määritys redox-titrauksella on edelleen yksi yleisimmin käytetyistä standardimenetelmistä alhaisen kustannustensa ja helpon toteutuksensa ansiosta.

Tässä esittelemme protokollan askorbiinihapon määrittämiseksi jodometriatekniikalla (kutsutaan myös jodimetriaksi, jodometriksi tai jodometriseksi titraukseksi), joka on suoran redox-titrauksen muoto, joka käyttää molekyylijodia titrausaineena pelkistävän aineen määrittämiseen. (tässä tapauksessa askorbiinihappo), käyttämällä tärkkelystä loppupisteen indikaattorina.

Menetelmän perusteet

Mikä on jodometria?

Jodometria on erityinen redox-titraustyyppi. Redox-titraus puolestaan ​​on tekniikka, joka perustuu nopeaan ja kvantitatiiviseen reaktioon hapettimen ja pelkistimen välillä, joista mikä tahansa voi olla analyytti tai joko titrausaine.

Otsikon agentti

Jodometrian tapauksessa titrausaine on tunnetun pitoisuuden omaava molekyylijodin (I _{2 ) liuos, joka on liuotettu trijodidi-ionin (I 3} ^– ) muotoon . Tämä saavutetaan jodin reaktiolla jodidi-ionien kanssa, mikä lisää sen liukoisuutta veteen:

Vaikka tämä reaktio helpottaa alkuainejodin liukenemista veteen, trijodidia syntyy yleensä in situ hapettamalla jodidi-ioneja käyttämällä kaliumjodaattia hapettavana aineena seuraavan reaktion mukaisesti:

Tätä reaktiota voidaan käyttää tuottamaan kvantitatiivisesti trijodidia, jolloin saadaan tämän hapettavan lajin tunnettu konsentraatio liuos käytettäväksi askorbiinihapon titrausaineena.

Analyytti – askorbiinihappo tai C-vitamiini

Askorbiinihappo on orgaaninen yhdiste , jonka molekyylikaava _{on C6H8O6 .} Sen rakenne näkyy seuraavassa kuvassa:

Tämä yhdiste on helposti hapettuva rakenteen ansiosta, jossa on kaksi vierekkäistä enolia, jotka hapettavat helposti vastaaviksi ketoneiksi, jopa miedoilla hapettimilla.

Titrausreaktio

Kuten kaikki tilavuusmittaukset, jodometria perustuu nopeaan kemialliseen reaktioon, joka tapahtuu kvantitatiivisesti. Tämä tarkoittaa, että reaktio etenee loppuun kuluttaen kokonaan kaiken rajoittavan reagenssin, mikä mahdollistaa tarkkojen stoikiometristen laskelmien tekemisen.

Esillä olevan kokeen tapauksessa hapetin on jodi, joka löytyy liuoksesta trijodidin muodossa, kuten edellä mainittiin. Jodin pelkistävä puolireaktio on:

Analyytti puolestaan ​​on askorbiinihappo, joka hapettuu dehydroaskorbiinihapoksi hapettamalla kaksi sen hydroksyyliryhmää ja vapauttaen kaksi elektronia ja kaksi protonia, kuten alla on esitetty:

Sitten tutkinnon kokonaisreaktio olisi:

Ilmaisimen toiminta

Kuten kaikissa asteissa, on oltava jokin tapa havaita asteen loppupiste. Tätä varten käytetään yleensä indikaattoreita, jotka ovat kemiallisia aineita, jotka reagoivat ylimääräisen titrausaineen kanssa tai joissa tapahtuu jokin muu havaittava muutos saavuttaessaan ekvivalenssipisteen. Jodometrian tapauksessa indikaattori koostuu tärkkelysliuoksesta. Tämä yhdiste muodostaa trijodidi-ionien kanssa kompleksin, jolla on erittäin voimakas tummansininen väri, melkein musta.

Titrauksen aikana byretistä lisätty trijodidi reagoi analyytin kanssa, muuttaen sen jodidiksi, mikä estää värillisen kompleksin muodostumisen tärkkelyksen kanssa. Kuitenkin, kun saavutetaan ekvivalenssipiste ja kulutetaan kaikki läsnä oleva askorbiinihappo, seuraavassa titrauspisarassa on ylimäärä trijodidia, joka ei pelkisty jodidiksi, joten musta kompleksi muodostuu välittömästi, mikä muuttaa liukenemiseen dramaattisen värin.

Materiaalit ja REAKTIIVISET AINEET

Elintarvikkeiden C-vitamiinin määrittämiseen jodititrauksella tarvitaan seuraavat reagenssit:

• kaliumjodaatti (KIO ₃ )
• kaliumjodidi (KI)
• rikkihappo 1M
• Tärkkelys
• Ruokanäytteitä. Nämä voivat olla sitrushedelmämehuja, vihanneksia, hedelmälihaa jne.

Reagenssien lisäksi tarvitaan myös seuraavat laboratoriotarvikkeet ja instrumentit:

• 250 ml:n Erlenmeyer-pullot tai -pullot.
• 100 ml:n, 200 ml:n ja 500 ml:n mittapullot.
• Tilavuuspipetit 10 ml ja 20 ml.
• 50 ml:n mittapipetti.
• 500 ml ja 100 ml dekantterilasit.
• 25 ml byretti.
• Posliinilaasti.
• Lasinen suppilo.
• Suodatinpaperi.
• Punnitse aineet.
• Analyyttinen tasapaino.
• Lämmityslevy.

Askorbiinihapon titrausprotokolla jodometrisesti

Titrausaineen valmistus (I ₂ 0,01 M)

500 ml 0,005 M kaliumtrijodidiliuosta valmistetaan seuraavasti:

1. Punnitse 7 g kaliumjodidia ja siirrä se 500 ml:n dekantterilasiin tai dekantterilasiin, joka sisältää 200 ml deionisoitua vettä. Ravista, kunnes se on täysin liuennut.
2. Siirrä asteikkopipetillä yllä olevaan dekantterilasiin 100 ml 1 M rikkihappoa yllä olevaan liuokseen ja ravista.
3. Punnitse tarkasti 1 0700 g kaliumjodaattia punnitussa ja siirrä se samaan dekantterilasiin ja pese kaikki suola pois deionisoidulla vedellä ravistimella. Liuota kokonaan.
4. Liuos siirretään kvantitatiivisesti 500 ml:n mittapulloon ja huuhdellaan dekantterilasin reunat perusteellisesti deionisoidulla vedellä toistuvasti.
5. Täytä ilmapallo merkkiin asti käyttämällä ensin dekantterilasia ja sitten pulloa. Ravista, peitä lasitulpalla ja varaa.

HUOMAA: Tarkempien tulosten saamiseksi on suositeltavaa standardoida tämä liuos ennen näytteiden titrausta tai sen jälkeen. Tämä voidaan tehdä esimerkiksi titraamalla tunnetun pitoisuuden omaavaa C-vitamiiniliuosta.

Indikaattorin valmistelu

Indikaattori on 0,25 % m/V tärkkelysliuos. Tämä tulee valmistaa juuri ennen titrausta seuraavasti:

1. Punnitaan 0,25 g tärkkelystä ja siirretään 100 ml:n dekantterilasiin.
2. Lisää 50 ml deionisoitua vettä asteikolla varustetulla pipetillä.
3. Kuumenna kiehuvaksi keittolevyllä jatkuvasti sekoittaen, kunnes se on täysin liuennut.
4. Anna jäähtyä ja varaa käytettäväksi titrauksen aikana. Haluttaessa se voidaan siirtää suljettuun astiaan kontaminoitumisen välttämiseksi.

Analysoitavien näytteiden valmistelu

Tätä protokollaa voidaan käyttää C-vitamiinipitoisuuden määrittämiseen sekä C-vitamiinitableteista, mehuista tai nestemäisistä hedelmien ja muiden vihannesten uutteista tai kiinteistä näytteistä, kuten hedelmälihasta, juurista jne.

Näytteen valmistusprosessi vaihtelee tapauskohtaisesti. Seuraava on menettely kolmelle tyypilliselle tapaukselle:

Näyte C-vitamiinitableteista

1. Punnitse C-vitamiinitabletti, murskaa se ja siirrä se 200 ml:n dekantterilasiin.
2. Lisää 150 ml vettä ja ravista, kunnes se on täysin liuennut. On tärkeää varmistaa, ettei dekantterilasin pohjalle jää jäämiä .
3. Täytä pullo merkkiin asti, peitä, sekoita ja säilytä analysointia varten pimeässä paikassa, koska C-vitamiini on herkkä auringonvalolle.
4. Siirrä tämä liuos kvantitatiivisesti 200 ml:n mittapulloon huuhtelemalla deionisoidulla vedellä pullon läpi. Älä lisää liikaa vettä huuhtelun aikana, jotta vesi ei ylitä 200 ml

hedelmämehunäytteenottaja

Hedelmämehut ja -uutteet voidaan titrata suoraan ilman laimentamista. Riippumatta siitä, ovatko ne luonnonmehuja vai teollisuusmehuja, on kuitenkin suositeltavaa suodattaa liuos ennen titrausta, jotta jäljelle jäänyt massa ei tukkisi kokeellisessa toimenpiteessä käytettyjä pipettejä.

Näytteitä tuoreista hedelmistä tai hedelmälihasta

1. Leikkaa ja punnita 100 g hedelmälihaa ja lisää se huhmareen murskaten voimakkaasti.
2. Lisää 10 ml:n annoksia deionisoitua vettä samalla jauhamalla ja dekantoi supernatanttiliuos 100 ml:n dekantterilasiin viemällä se ensin suodattimen läpi.
3. Toista yllä oleva toimenpide vähintään 5-6 kertaa varmistaen, että jauhat hyvin deionisoidun veden lisäysten välillä.
4. Siirrä suodatettu uute 100 ml:n mittapulloon ja täytä merkkiin asti deionisoidulla vedellä pullon avulla.

Tutkintomenettely

1. Siirrä 10 ml:n alikvootti vastaavaa näytettä (valmistettu edellisten vaiheiden mukaisesti) 250 ml:n injektiopulloon tilavuuspipetillä.
2. Lisää 100 ml deionisoitua vettä ja 1 ml tärkkelysindikaattoria.
3. Titraa alikvootti trijodidiliuoksella byreetillä, kunnes injektiopullossa oleva liuos muuttaa värin tummansiniseksi, melkein mustaksi.
4. Huomioi käytetyn titrausaineen määrä ja toista toimenpide vielä 2 kertaa saadaksesi titrausaineen keskimääräisen tilavuuden.

Näytteiden askorbiinihappopitoisuuden laskelmat

Koska stökiömetrinen suhde titrausaineen ja analyytin välillä on 1:1, voidaan ekvivalenssipisteessä sanoa, että molempien moolit ovat yhtä suuret, eli:

Edellisessä kaavassa titrausaineen tilavuus on asetettava millilitreinä. Tämä pitoisuus voidaan muuntaa prosentteiksi tai pitoisuudeksi yksikköä kohden kyseessä olevan näytetyypin mukaan, kuten alla on esitetty.

Näyte C-vitamiinitableteista

Titrauksen ansiosta saadun alikvootin konsentraatio voidaan muuntaa tabletin C-vitamiinin määräksi ottaen huomioon, että se oli liuennut kokonaistilavuuteen 200 ml ja askorbiinihapon moolimassa on 176,12 g/ mooli:

hedelmämehunäytteenottaja

Tässä tapauksessa mehun C-vitamiinin molaarinen pitoisuus on suoraan alikvootille saatu pitoisuus, joten massa 100 ml:aa mehua kohti voidaan saada seuraavasti:

Tämä kaava antaa grammaa C-vitamiinia 100 ml:aan mehua tai uutetta.

Näytteitä tuoreista hedelmistä tai hedelmälihasta

Kuten tabletin tapauksessa, tässäkin tapauksessa huomioidaan, että 100 g:n massan C-vitamiini liukenee 100 ml:aan liuosta, josta otettiin alikvootit analysoitavaksi. Sitten C-vitamiinin pitoisuus 100 grammassa massaa määritetään seuraavasti:

Jos haluat muuntaa tämän määrän grammoiksi C-vitamiinia jokaista hedelmäyksikköä kohden, sinun on kerrottava edellinen tulos hedelmäyksikön hedelmälihan kokonaismassalla ja jaettava 100 g:lla.

Viitteet

Ikewuchi, C.J. (2011). Askorbiinihappo (c-vitamiini) -pitoisuuden jodometrinen määritys eräistä hedelmistä, joita nautitaan yliopistoyhteisössä Nigeriassa | 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, elokuu). Hedelmäjuomien C-vitamiinin määrän mittaaminen . CSR.org. https://edu.rsc.org/download?ac=11742

Se, C. (nd). Jodimetria – ilmainen PDF-lataus . Qdoc.Tips. https://qdoc.tips/yodimetry-pdf-free.html

Silva, CR, Simoni, JA, Collins, CH ja Volpe, PLO (1999). Askorbiinihappo jodometristen titrausten standardina . Yleisen kemian analyyttinen koe . Journal of Chemical Education, 76 (10), 1421. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/ed076p1421

Skoog, D. (2021). Analyyttinen kemia (7. ^painos ). MCGRAW HILLIN KOULUTUS.

Canterburyn yliopisto. (nd). C-vitamiinipitoisuuden määritys titraamalla . www.canterbury.ac.nz. https://www.canterbury.ac.nz/media/documents/science-outreach/vitaminc_iodine.pdf