ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΟΞΥΤΗΤΑΣ ΣΤΑ ΤΡΟΦΙΜΑ ΟΓΚΟΜΕΤΡΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΟΞΥΤΗΤΑΣ ΣΤΑ ΤΡΟΦΙΜΑ

Ογκομέτρηση ή τιτλοδότηση (titration) είναι η διαδικασία ποσοτικού προσδιορισμού μιας ουσίας με μέτρηση της ποσότητας ενός αντιδραστηρίου (τιτλοδότης, titrant), η οποία απαιτείται για ποσοτική αντίδραση με την ογκομετρούμενη ουσία (titrand).

ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΤΗΣ ΟΓΚΟΜΕΤΡΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ Οι ογκομετρικές τεχνικές ανάλυσης πλεονεκτούν έναντι των ενόργανων τεχνικών ανάλυσης στα εξής σημεία : Έχουν ακρίβεια (0,1 %) μεγαλύτερη από την ακρίβεια αρκετών ενόργανων τεχνικών ανάλυσης Έχουν χαμηλό κόστος Μπορούν να αυτοματοποιηθούν εύκολα Δεν απαιτούν πρότυπες ουσίες για την βαθμονόμηση οργάνων όπως γίνεται με την ενόργανη ανάλυση

ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΤΗΣ ΟΓΚΟΜΕΤΡΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ Μικρή ευαισθησία Μικρή εκλεκτικότητα Μικρή ταχύτητα ανάλυσης με αποτέλεσμα να μην προτιμάται σε αναλύσεις ρουτίνας

ΧΗΜΙΚΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΣΤΗΝ ΟΓΚΟΜΕΤΡΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ Η αντίδραση πρέπει να είναι ποσοτική, ή αν είναι αμφίδρομη να μπορεί να μετατραπεί σε ποσοτική με έλεγχο των συνθηκών διεξαγωγής της. Η στοιχειομετρία της αντίδρασης είναι καθορισμένη και γνωστή. Η αντίδραση είναι ταχεία, ώστε η ισορροπία να αποκαθίσταται γρήγορα και ο απαιτούμενος χρόνος ογκομέτρησης να είναι ελάχιστος. Να μπορεί εύκολα να γίνει αντιληπτό το τέλος της αντίδρασης, π.χ. με χρήση δεικτών ή με πεχάμετρο. Η αντίδραση να είναι εκλεκτική, ώστε να περιοριστεί ο αριθμός των δευτερευουσών αντιδράσεων που παρεμποδίζουν την ογκομέτρηση.

ΤΑΞΙΜΟΜΗΣΗ ΤΩΝ ΟΓΚΟΜΕΤΡΙΚΩΝ ΜΕΘΟΔΩΝ Η ταξινόμηση των ογκομετρικών μεθόδων γίνεται σύμφωνα με τα παρακάτω κριτήρια : Το είδος της αντίδρασης που λαμβάνει χώρα κατά την ογκομέτρηση: Ογκομετρήσεις εξουδετέρωσης Ογκομετρήσεις οξειδοαναγωγής Συμπλοκομετρικές ογκομετρήσεις Ογκομετρήσεις καθίζησης ή σχηματισμού ιζήματος

Τη φύση του διαλύτη: Ογκομετρήσεις σε υδατικά διαλύματα Ογκομετρήσεις σε μη υδατικά διαλύματα Tην ποσότητα της ογκομετρούμενης ουσίας Μάκρο ογκομετρήσεις Ημίμικρο ογκομετρήσεις Μίκρο ογκομετρήσεις Υπερμίκρο ογκομετρήσεις

Τη διαδικασία ογκομέτρησης Άμεση ογκομέτρηση Έμμεση ογκομέτρηση

ΟΡΟΛΟΓΙΑ ΤΗΣ ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗΣ Πρότυπο διάλυμα(standard solution): χαρακτηρίζεται το διάλυμα γνωστής συγκέντρωσης. Πρωτεύον ή πρωτογενές πρότυπο διάλυμα (primary standard solution ): είναι το πρότυπο διάλυμα που παρασκευάζεται με ακριβή ζύγιση μιας καθαρής ουσίας (primary standrard compound) και διάλυση της σε ορισμένο όγκο διαλύτη. Οι ενώσεις που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον σκοπό αυτό πρέπει να πληρούν τις εξής προϋποθέσεις :

ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΠΡΟΤΥΠΩΝ ΕΝΩΣΕΩΝ Να έχουν υψηλή καθαρότητα Να είναι σταθερές τόσο στις ατμοσφαιρικές συνθήκες ( π.χ. να μην είναι υγροσκοπικές), όσο και στις συνθήκες ξήρανσης τους Να είναι εύκολα διαθέσιμες στο εμπόριο με σχετικά χαμηλό κόστος Να είναι ευδιάλυτες στο διαλύτη που χρησιμοποιείται στην ογκομέτρηση, π.χ. νερό Να έχουν σχετικά μεγάλη μοριακή μάζα, ώστε να ελαχιστοποιείται το σχετικό σφάλμα κατά τη ζύγιση τους

Δευτερογενές πρότυπο διάλυμα (secondary standard solution): είναι το διάλυμα του οποίου η συγκέντρωση δεν μπορεί να υπολογιστεί με ακρίβεια άμεσα, δηλαδή από το βάρος της διαλυμένης ουσίας και τον όγκο του διαλύματος, αλλά με τιτλοδότηση με πρωτογενές πρότυπο διάλυμα. Παράδειγμα δευτερογενούς προτύπου είναι το διάλυμα ΝαΟΗ, το οποίο δεν έχει σταθερή συγκέντρωση, καθώς απορροφά CO2 από την ατμόσφαιρα Τιτλοδότηση (titration titration): είναι η διεργασία σύμφωνα με την οποία προσδιορίζεται με ακρίβεια (π.χ. 0,1 %) η συγκέντρωση ενός δευτερογενούς πρότυπου διαλύματος, με τη βοήθεια ενός πρωτογενούς.

Ογκομέτρηση (volumetric analysis): είναι η διεργασία που αποβλέπει στον προσδιορισμό της περιεκτικότητας ενός δείγματος σε κάποιο συστατικό του. Τιτλοδότης (titrant): είναι το διάλυμα που βρίσκεται στην προχοΐδα και το οποίο χαρακτηρίζεται ως πρότυπο διάλυμα. „ Τιτλοδοτούμενο (titrand): είναι η τιτλοδοτούμενη (ογκομετρούμενη) ουσία, της οποίας τη συγκέντρωση θέλουμε να υπολογίσουμε.

Ισοδύναμο σημείο ογκομέτρησης (equivalence point): είναι το σημείο της ογκομέτρησης στο οποίο επιτυγχάνεται χημική ισοδυναμία, μεταξύ προτύπου διαλύματος και ογκομετρούμενης (άγνωστης) ουσίας. Στο σημείο αυτό δηλαδή ισχύει eq προτύπου = eq ογκομετρούμενης ουσίας Τελικό σημείο της ογκομέτρησης (end point): είναι το σημείο στο οποίο σταματά η προσθήκη του πρότυπου διαλύματος. Δηλαδή, είναι το πειραματικό σημείο που φαίνεται ότι έχει ολοκληρωθεί η ογκομέτρηση. Ο καθορισμός του σημείου αυτού γίνεται συνήθως είτε με δείκτες, είτε ηλεκτροχημικά, π.χ. με πεχάμετρο. Σφάλμα ογκομέτρησης (titration error): είναι η διαφορά μεταξύ του τελικού και του ισοδύναμου σημείου. Όσο πλησιέστερα βρίσκονται τα δύο αυτά σημεία, τόσο ακριβέστερη είναι η ογκομέτρηση.

Τυφλό ή λευκό διάλυμα (blank solution): είναι το διάλυμα που περιέχει όλα τα κσυστατικά του δείγματος εκτός αυτού που πρόκειται να προσδιοριστεί. Τυφλός ή λευκός προσδιορισμός (blank determination): είναι η ογκομέτρηση που γίνεται στο τυφλό διάλυμα. Η κατανάλωση του τιτλοδότη που προσδιορίζεται σε αυτή την περίπτωση, αφαιρείται από την αντίστοιχη κατανάλωση που προκύπτει από την ογκομέτρηση του προς ανάλυση δείγματος, ώστε να γίνει η ανάλυση με μεγαλύτερη ακρίβεια, αποφεύγοντας μια σειρά συστηματικών σφαλμάτων. Οπισθογκομέτρηση (back titration): είναι ένας έμμεσος ογκομετρικός προσδιορισμός κατά τον οποίο προστίθεται γνωστή ποσότητα του τιτλοδότη σε περίσσεια και στη συνέχεια ογκομετρείται η πλεονάζουσα ποσότητα με ένα δεύτερο πρότυπο διάλυμα.

Έμμεση ογκομέτρηση (indirect titration): Είναι η ογκομέτρηση που βασίζεται στον προσδιορισμό μιας ουσίας που συνδέεται στοιχειομετρικά με την ογκομετρούμενη ουσία και η οποία προκύπτει με επεξεργασία της ογκομετρούμενης ουσίας με κατάλληλο αντιδραστήριο. Καμπύλη ογκομέτρησης (titration curve): είναι η γραφική παράσταση του φυσικού μεγέθους, π.χ. του pΗ, το οποίο μεταβάλλεται με την προσθήκη του τιτλοδότη. Η καμπύλη ογκομέτρησης είναι συνήθως σιγμοειδής. Το δε ισοδύναμο σημείο της ογκομέτρησης αντιστοιχεί στο κατακόρυφο τμήμα της καμπύλης ογκομέτρησης, όπου έχουμε τη μεγίστη μεταβολή του pΗ.

ΚΑΜΠΥΛΗ ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗΣ

ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΕΞΟΥΔΕΤΕΡΩΣΗΣ ΟΞΥΜΕΤΡΙΑ : είναι η διαδικασία προσδιορισμού της άγνωστης συγκέντρωσης διαλύματος βάσης με την χρήση πρότυπου διαλύματος οξέος ΑΛΚΑΛΙΜΕΤΡΙΑ : είναι η διαδικασία προσδιορισμού της άγνωστης συγκέντρωσης διαλύματος οξέος με την χρήση πρότυπου διαλύματος βάσης.

ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΟΞΥΤΗΤΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ Η υγρασία και η οξύτητα είναι τα μεγέθη που εξετάζονται συχνότερα στην βιομηχανία τροφίμων. Η οξύτητα όξινων τροφίμων οφείλεται στην φυσική παρουσία σε αυτά ασθενών οργανικών οξέων. Πολλά οργανικά οξέα που περιέχονται στην σύσταση των διάφορων τροφίμων προσδίδουν σε αυτά χαρακτηριστική γεύση. Παραδείγματα τέτοιων οξέων είναι το τρυγικό οξύ στο κρασί, το ελαϊκό οξύ στο λάδι, το κιτρικό οξύ στα εσπεριδοειδή, το γαλακτικό οξύ στο γιαούρτι και στο γάλα.

Η ΣΗΜΑΣΙΑ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΥ ΤΗΣ ΟΞΥΤΗΤΑΣ ΣΤΑ ΤΡΟΦΙΜΑ Κριτήριο ωριμότητας φρούτων Έλεγχος αυτοξείδωσης και τάγγισης των λιπών και ελαίων έλεγχος συνθηκών επεξεργασίας (οίνου, γάλακτος, τυριών) Διατήρηση αρώματος και χρώματος στα τρόφιμα

Συνολική ή ογκομετρούμενη οξύτητα (ενεργός οξύτητα) : Αναφέρεται και ως pH και οφείλεται στην συγκέντρωση των ιόντων οξωνίου που προέρχονται από τον ιοντισμό των οξέων του δείγματος Πτητική οξύτητα : είναι η οξύτητα που οφείλεται σε πτητικά οξέα τα οποία μπορούν να απομακρυνθούν από το δείγμα είτε με απλή απόσταξη είτε με απόσταξη με υδρατμούς και είναι συνήθως οργανικά οξέα με μικρό αριθμό ατόμων άνθρακα.

ΟΞΕΑ ΣΤΑ ΤΡΟΦΙΜΑ Το κιτρικό οξύ είναι ασθενές οργανικό τρικαρβοξυλικό οξύ (τριπρωτικό). Περιέχεται σε πολλά εσπεριδοειδή (λεμόνια, πορτοκάλια), στις φράουλες, το ακτινίδιο. Χρησιμοποιείται ως φυσικό συντηρητικό, ως ρυθμιστής οξύτητας, ως αρωματικό συστατικό. Ως πρόσθετο τροφίμων εμφανίζεται με τον κωδικό Ε330.

Το τρυγικό οξύ ή ταρταρικό οξύ είναι δικαρβοξυλικό οργανικό οξύ Το τρυγικό οξύ ή ταρταρικό οξύ είναι δικαρβοξυλικό οργανικό οξύ. Βρίσκεται σε πολλά φυτά και καρπούς και κυρίως στα σταφύλια. Περιέχεται στα σταφύλια είτε ως ελεύθερο οξύ είτε με τη μορφή αλάτων καλίου, ασβεστίου ή μαγνησίου. Είναι ένα από τα βασικά οξέα του κρασιού. Η ολική οξύτητα των οίνων, ως προς τρυγικό οξύ, κυμαίνεται από 0,4 έως 1,0%. Χρησιμοποιείται ως αντιοξειδωτικό, ως ρυθμιστής οξύτητας, ως βελτιωτικό γεύσης σε χυμούς, προϊόντα ζαχαροπλαστικής, μαρμελάδες, προϊόντα σοκολάτας. Αναμιγνύεται με τεχνητά και φυσικά αρωματικά ανθρακούχων ποτών και χυμών φρούτων. Ως πρόσθετο τροφίμων εμφανίζεται με τον κωδικό Ε334.

Το γαλακτικό οξύ (2-υδροξυπροπανικό οξύ) είναι ένα α-υδροξυ-οξύ με σημαντικό ρόλο σε αρκετές βιοχημικές διεργασίες. Το γαλακτικό οξύ είναι φυσικό συστατικό ζύμωσης σε πολλά τρόφιμα, όπως τυρί, γιαούρτι, σάλτσα σόγιας, προζύμι, προϊόντα με βάση το κρέας και λαχανικά τουρσί. Χρησιμοποιείται ως συντηρητικό για την αναστολή της ανάπτυξης παθογόνων μικροβίων, ζυμών και μυκήτων σε τρόφιμα, ως ρυθμιστής οξύτητας και ως ενισχυτικό γεύσης. Ως πρόσθετο τροφίμων το γαλακτικό οξύ και τα άλατά του εμφανίζονται με τον κωδικό Ε270.

Το ελαϊκό οξύ είναι ασθενές μονοπρωτικό οργανικό οξύ είναι ένα ω-9 λιπαρό οξύ. Αποτελεί κύριο συστατικό του λίπους πολλών τροφίμων.

Το μηλικό οξύ βρίσκεται στα περισσότερα φρούτα και σε πολλά λαχανικά Το μηλικό οξύ βρίσκεται στα περισσότερα φρούτα και σε πολλά λαχανικά. Είναι μέρος της μεταβολικής λειτουργίας κάθε ζωντανού κυττάρου. Χρησιμοποιείται ως οξύ, γευστικό συστατικό και σταθεροποιητικό χρώματος στους χυμούς μήλου και γκρέιπφρουτ. Ως πρόσθετο τροφίμων το μηλικό οξύ και τα άλατά του εμφανίζονται με τον κωδικό E296

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Α. Προσδιορισμός Οξικού Οξέος σε Δείγμα Ξυδιού Το ξύδι είναι ελαφρά χρωματισμένο υγρό και το χρώμα αυτό εξασθενίζει σημαντικά κατά την αραίωση του με απεσταγμένο νερό. Στην περίπτωση κατά την οποία το χρώμα του δείγματος του ξυδιού μετά την αραίωση παραμένει έντονο, επιβάλλεται ο αποχρωματισμός του ο οποίος γίνεται με την προσθήκη ενεργού άνθρακα. Ο αποχρωματισμός κρίνεται απαραίτητος επειδή, κατά την ογκομέτρηση, δεν διαπιστώνεται η μεταβολή του χρώματος του δείκτη, και καθιστά έτσι δύσκολη έως αδύνατη, την εύρεση του τελικού σημείου της ογκομέτρησης.

Σε κωνική φιάλη των 250 mL , μεταφέρονται 10 mL δείγματος ξυδιού και προστίθενται 80-90 mL απεσταγμένου νερού και 4-5 σταγόνες δείκτη φαινολοφθαλεΐνης. Το περιεχόμενο ογκομετρείται με διάλυμα NaΟH 0,1 Ν. Στο τελικό σημείο της ογκομέτρησης το διάλυμα από άχρωμο μετατρέπεται σε ερυθρό. ΟΡΓΑΝΑ - ΣΚΕΥΗ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΙΑ Ποτήρι ζέσης των 100 mL Καυστικό νάτριο, ΝaΟΗ, 0,1 Ν Ογκομετρικός κύλινδρος των 100 mL Δείγμα ξυδιού Προχοΐδα των 50 mL Δείκτης φαινολοφθαλεΐνη Κωνική φιάλη των 250 mL   Σιφώνιο πλήρωσης των 10 mL Γυάλινο χωνί

ΔΕΔΟΜΕΝΑ - ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ Ληφθέντα mL δείγματος ξυδιού Καταναλωθέντα mL διαλύματος ΝaΟΗ Κανονικότητα ΝaΟΗ Περιεκτικότητα ξυδιού σε CH3COOH

Α. ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΜΗΛΙΚΟΥ ΟΞΕΟΣ ΣΕ ΧΥΜΟ ΜΗΛΟΥ – ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΚΑΜΠΥΛΗΣ ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗΣ Σε ποτήρι ζέσης των 250 mL , μεταφέρονται 20 mL δείγματος χυμού μήλου και προστίθενται 50 mL απεσταγμένου νερού και 4-5 σταγόνες δείκτη φαινολοφθαλεΐνης. Το περιεχόμενο ογκομετρείται με διάλυμα NaΟH 0,1 Ν. Στο τελικό σημείο της ογκομέτρησης το διάλυμα μετατρέπεται σε ερυθρό.

Σε κωνική φιάλη των 250 mL , μεταφέρονται 10 mL δείγματος γάλκτος με σιφώνιο πληρώσεως και προστίθενται 3-4 σταγόνες δείκτη φαινολοφθαλεΐνης. Το περιεχόμενο ογκομετρείται με διάλυμα NaΟH 0,1 Ν. Στο τελικό σημείο της ογκομέτρησης το διάλυμα από άχρωμο μετατρέπεται σε ερυθρό. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΛΙΟΔΑΚΗΣ Σ., (2001). Αναλυτική Χημεία. Αθήνα. Παπασωτηρίου. Βλάτσιος Γ., (2011). Αναλυτική Χημεία και Ενόργανη ανάλυση στον τομέα της διατροφής. Θεσσαλονίκη. University Studio Press. Nielsen S., (2010). Food Analysis Laboratory Manual. New York. Springer