Определение аскорбиновой кислоты в фруктовых соках. V Химический состав яблочных соков

В настоящее время в винограде найдены почти все кислоты цикла Кребса. Они активно участвуют в обмене веществ виноградного растения и имеют большое значение в продуктах переработки винограда. К ним относятся десятки наименований алифатических и ароматических кислот, в том числе летучих и нелетучих соединений гомологического ряда С1-С15.

Как и углеводы, органические кислоты неравномерно распределены в структурных элементах грозди и внутри ягоды.

В наибольшем количестве (до 95%) в ягодах содержатся винная и яблочная кислоты. Эти кислоты имеют и наибольшее технологическое значение.

Винная кислота (виннокаменная кислота) С4Н6О6 благодаря симметричному и равновесному расположе­нию кислотных карбоксилов, ионов водорода и гидроксилов встречается в четырех видах.

По химическим свойствам все 4 кислоты одинаковы, но раз­личаются по ряду физических свойств: температуре плавления, растворимости и др. Растворы D-винной и L-винной кислот вы­зывают соответственно правое и левое вращение плоскости по­ляризованного луча. Мезовинная и виноградная кислоты не об­ладают оптической активностью.

В винограде винная кислота представлена в основном D-вин­ной и очень небольшим количеством виноградной кислоты. Вин­ная кислота хорошо растворяется в воде и спирте, при высуши­вании образует довольно крупные кристаллы, обладающие сильными пьезо- и пироэлектрическими свойствами (приобре­тают электрический заряд при нагревании и сжатии). Особен­но сильными пьезоэлектрическими свойствами характеризуется калий — натриевая соль винной кислоты, на­зываемая сегнетовой солью.

Винная кислота и ее соли широко используются в пищевой, кондитерской, текстильной, радиоэлектронной отраслях про­мышленности, а также в хлебопечении, медицине, аналитиче­ской химии. Единственным источником получения винной кисло­ты является виноград, отходы его переработки.

Из всех кислот винограда винная кислота является самой активной кислотой, так как при диссоциации дает наибольшее количество ионов водорода.

Винная кислота образует два ряда солей - кислые и сред­ние. Однозамещенные кислые соли называются битартратами, например битартрат калия КНС4Н4О2 (винный камень).

В отличие от винной кислоты битартрат калия плохо растворим в воде и еще хуже - в спирте. Поэтому он оседает из сока и вина на стенках и на дне резервуаров, откуда его собирают для получения винной кислоты. Винный камень встречается внутри ягод перезревшего винограда, в соках с мякотью и фруктовых пастах на виноградной основе. В процессе хранения и выдерж­ки вина происходит выпадение винного камня и снижение кис­лотности.

Средние двузамещенные соли винной кислоты называют тартратами, например тартрат калия К2С4Н4О6. Эта соль хорошо растворима в воде. Кальциевая соль винной кислоты - тартрат кальция СаС4Н406 - нерастворима в холодной воде и является основным сырьем для получения винной кислоты.

Соли винной кислоты реагируют с гидроксидами металлов (Al, Fe, Сu), образуя растворимые комплексные соединения, например раствор фелинговой жидкости. Комплексная соль виннокислого же­леза, будучи растворена в вине, катализирует окислительные процессы и способствует созреванию вина.

При медленном окислении винной кислоты происходит обра­зование диоксифумаровой кислоты, которая обладает восстанавливающими свойствами и способствует формированию вкуса зрелого выдержанного вина.

Яблочная кислота C4H605 является двух­основной кислотой, но содержит только одну оксигруппу.

Встречается в виде L- и D-оптических изомеров и рацемиче­ской (оптически неактивной) формы. Рацемат яблочной кисло­ты может быть получен путем химического синтеза. В природе, и в частности в винограде, распространена L-яблочная кислота.

Яблочная кислота образует кислые и средние соли - малаты, из которых труднорастворима средняя кальциевая соль СаС4Н405.

Яблочная кислота не имеет такого значения, как винная, од­нако, наличие яблочной кислоты в винограде, соке и вине в большом количестве создает технологические трудности и при­ходится принимать меры к снижению ее содержания.

Особенно много яблочной кислоты в незрелых ягодах: до 15 г на 1 кг винограда. Яблочная кислота активно участвует в дыхательных процессах, и к моменту достижения технической зрелости ее содержание снижается до 2-5 г на 1 кг виногра­да. Однако, в более северных районах виноградарства, и при холодной погоде осенью в южных районах виноград может быть излишне кислым из-за избытка яблочной кислоты.

Столовые вина из такого винограда имеют привкус так называемой «зеленой кислотности». Под действием дрожжей и бактерий при благоприятных условиях происходит биологическое кислотопонижение, связанное с превращением яблочной кислоты в слабо диссоциированную молочную кислоту и другие продукты брожения. Иногда приходится применять химические методы нейтрализации избытка яблочной кислоты в виноградом сусле или вине.

Другие органические кислоты виноградной ягоды представ­лены незначительными количествами щавелевой, янтарной, фумаровой, гликолевой, молочной, глюконовой, глиоксалевой, глюкуроновой и лимонной кислот. В связи с гидролизом пекти­новых веществ может накапливаться до 1 г/л галактуроновой кислоты.

Ароматические фенолокислоты - галловая, ванилиновая, си­реневая, n-оксикоричная и др. - представляют особую группу простейших фенольных соединений. Они сочетают в себе свой­ства кислот, ароматических соединений и фенолов. Присущи красным сокам и винам, полученным в результате интенсивного экстрагирования мезги.

Кислоты винограда определяют один из важнейших элемен­тов вкуса - кислотность сока, вина и других продуктов перера­ботки. При избытке кислот их удаляют различными способами, при недостатке (что бывает значительно реже) подкисляют сус­ло или вино лимонной или винной кислотой, а также купажи­руют их с более высококислотными партиями.

Достаточно высокая кислотность винограда предотвращает развитие вредной бактериальной микрофлоры, инактивирует окислительные ферменты, придает белым столовым винам и шампанским виноматериалам необходимую свежесть во вкусе, способствует лучшему проявлению цвета розовых и красных соков и вин, а наличие винной кислоты обеспечивает созрева­ние марочных вин.

Яблочный сок богат полезными, легко усваиваемыми организмом углеводами, сахарами и органическими кислотами; содержит белки, жиры и пищевые волокна, крахмал и даже алкоголь - совсем небольшой процент. Очень богаты яблоки различными витаминами (Приложение 1). В яблоках и яблочном соке минеральных веществ больше, чем во многих других фруктах и соках: макроэлементы - кальций, магний, натрий, калий, фосфор, хлор, сера; микроэлементы - железо, цинк, йод, медь, марганец, хром, фтор, молибден, бор, ванадий, алюминий, кобальт, рубидий, никель.

Такое богатое сочетание полезных веществ оказывает на организм положительное влияние при многих заболеваниях: яблочный сок полезен при болезнях печени, желудка, кишечника, почек, мочевого пузыря и т.д.

А вот воздействие на мозговые клетки - это уже совсем другое. Яблочный сок защищает их от разрушения, и даже предотвращает развитие очень серьёзного заболевания - болезни Альцгеймера. Эксперименты на мышах показали, что яблочный сок защищает клетки мозга от окислительных процессов, возникающих во время стресса - а это говорит о его мощных антиоксидантных свойствах. Достаточно выпивать по 300 г яблочного сока в день, чтобы избежать развития склероза сосудов головного мозга.

Благодаря натуральным сахарам и органическим кислотам, яблочный сок помогает нам восстанавливаться после тяжёлых нагрузок, укрепляет сердце и сосуды.

Регулярное употребление яблочного сока приводит в норму уровень холестерина в крови, поддерживает работу сердца, защищает от радиации.

Противопоказания к приему яблочного сока

Противопоказаний немного, но они есть. Нельзя пить яблочный сок кисло-сладких сортов при гастрите с повышенной кислотностью и серьезных заболеваниях желудочно-кишечного тракта, при аллергии на красные фрукты, а также при индивидуальной непереносимости. Из-за большого содержания сахара его не следует употреблять диабетикам, а также людям, страдающим ожирением. Большое употребление соков может привести к хронической диарее.

Практическая часть

Анкетирование

Для изучения какого-либо продукта я решила провести анкетирование учащихся школы и выявить наиболее популярный продукт. Анкета состояла из четырех вопросов:

1. Какой напиток вы чаще употребляете?

Наиболее распространенным ответом стал ответ "чайкофе", с небольшим отрывом на втором месте располагается сок (Приложение 2). Популярность чая не удивительна, ведь он согревает зимой и утоляет жажду летом. Но я отдала предпочтение сок. Для более подробного результата был задан второй вопрос.

2. Какой вкус сока предпочитаете?

Менее потребляемый сок - томатный. Апельсиновый сок употребляют гораздо больше, но яблочный сок ушел в отрыв (Приложение 3).

3. Вы любите сок с мякотью?

Более восьмидесяти процентов ответили отрицательно, поэтому за основу изучения я использовала соки без мякоти.

4. Какое примерное количество сока вы выпиваете за неделю?

Варианты 0-2 литра и 2-5 литров разделились примерно поровну. Вариант "более 5" набрал незначительное количество голосов

Также было предложено написать свою любимую марку сока.

Исходя из этого я взяла самые популярные ответы для анализа, а именно:

• 1. J7
• 2. Моя семья
• 3. Любимый
• 4. Фруктовый сад
• 6.100 %GOLD

Определение кислотности

При определении кислотности сока вычисляют общую кислотность в пересчете на преобладающую в данном соке кислоту.

Кислотность сока определяют путем добавления в него раствора щелочи определенной концентрации (титровального раствора). Титром называется количество щелочи в 1 мл раствора, а титрование -- это определение кислотности при помощи титровального раствора. Разультат реакции при добавлении щелочи в сок смотрят по индикатоpу -- лакмусовой бумажке. При определении количества кислоты в используют титровальный раствор едкого натрия.

Раствор для титрования. Представляет собой раствор сухого едкого натрия в количестве 5,97 гр., растворенного в 1 л дистиллированной воды.

Определение содержания кислоты

Сущность метода состоит в добавлении к стого определенному объему сока титровального раствора до тех пор, пока от полученной смеси лакмусовая бумажка не обретет синий цвет, что будет означать нейтрализацию щелочью всей кислоты, находящейся в соке. Зная исходный объем сока и объем израсходованного титровального раствора щелочи, и что 1 мл щелочи нейтрализует 0,1 % кислоты, можно легко определить кислотность сока.

Рассмотрим подробнее на следующем примере. Допустим, имеется в наличии яблочный сок. Установим чистую сухую бюретку на столе вертикально, затем нальем аккуратно в нее 10 мл сока. Это строго отмеренное количество сока перельем в стеклянный стакан. Затем в стакан с соком из пипетки отмеренными порциями прибавляем титровальный раствор, после каждой прибавки стеклянной палочкой сок перемешиваем, а капельки со стеклянной палочки наносим на лакмусовую бумажку. Красный цвет лакмуса означает, что еще не вся кислота нейтрализована и поэтому прибавляем новую порцию титровального раствора щелочи. Так будем поступать до тех пор, пока красная окраска всей лакмусовой бумажки не изменится на синюю, что будет при нейтрализации всей кислоты щелочью. Пусть мы на нейтрализацию 10 мл яблочного сока израсходовали 21 мл щелочного титровального раствора, тогда это означает, что в 1 литре сока содержится 21 гр. яблочной кислоты, или 2,1 % кислоты.

Результаты данного опыта занесены в таблицу (Приложение).

Определение сахаристости

Общее количество сахара в соке можно определить по удельному весу сока, что основано на зависимости плотности сока от содержания в нем сахара. Удельный вес определяют взвешиванием отмеренного количества сока на точных весах или при помощи ареометра. Перед определением количества сахара, сок необходимо профильтровать через бумажный фильтр. Температура сока должна быть 19-20°С.

Если температура сока отличается от 20°С, то в показание ареометра вносится температурная поправка. Если температура выше 20°С, то к показанию ареометра надо прибавить величину, полученную от умножения разности градусов температуры на 0,0002. Например, при 25°С показания ареометра -- 1,053, а действительный вес будет: 1,053 + (5 х 0,0002) = 1,054. И, наоборот, при температуре сока ниже 20°С разность температур, умноженную на 0,0002, нужно отнять от показания ареометра.

После внесения температурной поправки, по удельному весу сока определяют содержание в нем сахара.

Кроме сахаров, сок содержит еще и экстрактивные вещества, содержание которых различно в разных соках. Эти экстрактивные вещества влияют на точность результатов определения сахаристости сока, допуская отклонение в пределах 1. Поэтому при исследовании мало экстрактивных соков (например, сока яблок) к показателю сахаристости по удельному весу надо прибавить 1. При расчете пользуются формулой:

С = (У: 5) + 1,

Мы проводили опыты при положенной температуре 20°С, поэтому поправку не производили. Данные этого опыта занесены в таблицу (Приложение 4).

Определение сухого вещества

Сухие вещества в соке определяются гравиметрически (методом взвешивания). Сухой остаток складывается из собственно сухого вещества исходного сока плюс заводские добавки. Сухой остаток вычисляется по формуле:

Сухой остаток, % = (M нач - M кон) / M нач х 100,

М нач - масса колбы с навеской до высушивания,

M кон - масса колбы с навеской после высушивания

Для определения сухого остатка мы взвесили 10 мл сока, занесли данные в таблицу (Приложение 5). Затем нагревали чашу с соком спиртовкой до полного испаренияя влаги, не допуская обугливания. Снова взвесили чашу, произвели расчет по формуле, описанной выше. Полученные данные занесли в таблицу (Приложение 5).

Вывод по работе с опытами

• 1. Наиболее высшее содержание кислоты в соке "Я".
• 2. Наиболее меньшее содержание сахара в соке "Фруктовый сад", но сок "Я" на втором месте. Таким образом можно считать его соком, содержащим меньшее количество сахара.
• 3. Наиболее высшая доля сухого остатка в соке "Я", что говорит о его полезности

Исследуя эти качества мы можем сказать, что сок "Я" отвечает всем требованиям и является самым качественным среди представленных, о чем говорит и его цена. Этот сок самый дорогой (18.9 р.).

В соке "Моя семья" наличие кислот является средним показателем, содержание сахара почти самое высокое, а количество сухого остатка самое низкое. Его цена самая низкая (9.9 р.).

Таким образом мы провели черту соответствия цены и качества.

Корректировка кислотности сока

Кислотность сусла должна находиться в пределах от 0,6 % (для сухих столовых вин) до 1 % (для десертных вин). Это означает:

1 литр сока должен содержать от 6 до 10 г кислоты. Это или яблочная (яблоки, вишни) или лимонная кислота (ягоды).

Фрукты и ягоды (за исключением яблок, шиповника и т.п.), наиболее часто используемые для изготовления домашних вин, такие как смородина, крыжовник или вишня, обладают высокой кислотностью, которую необходимо понижать, добавляя к соку воду. Количество добавляемой воды должна быть минимальной, в противном случае вино будет более подвержено заболеваниям и хуже осветляться. На практике лучше устанавливать кислотность для столовых вин в пределах 7-8 г/л, а для десертных вин- 9-11 Г/л. Винные дрожжи легко переносят такую кислотность, в то время как другие вредные микроорганизмы гибнут или находятся в подавленном состоянии.

В случае очень кислого сока, например, из смородины, при доведении его кислотности до указанного уровня может возникнуть необходимость даже в трехкратном его разбавлении водой, что недопустимо, потому что при этом понизится экстрактивность вина и оно будет иметь «пустой» вкус. Поэтому применяется правило: добавление воды вместе с сахаром не должно превышать 2 литров на 1 л сока.

Кислотность сока можно определить приблизительно, используя таблицы кислотности фруктов и ягод. Но это средние значения для спелых плодов; в те годы, когда солнца больше, она бывает ниже.

Средний процентный химический состав плодов

(по данным Э.Пиановского и З.Василевского)

Для желающих точно определить содержание кислоты в соке предлагаются готовые наборы титрования или приборы РН метры.

Понижение кислотности путем разбавления сока водой.

Количество воды, необходимое для разбавления сока, рассчитывают так.

ПРИМЕР: Из смородинового сока с кислотностью 2,4 %, то есть 24 г/л, необходимо получить вино с содержанием кислоты 8 г/л, то есть в 3 раза меньше. В этом случае каждый литр сока с содержанием кислоты 24 г/л необходимо дополнить до 3 л, чтобы получить желаемую кислотность 8 г/л, иначе говоря, к каждому литру сока необходимо долить 2 л воды вместе с растворенным в ней сахаром. Если из этого же сока желают получить сладкое вино с кислотностью 9 г/л, то количество кислоты необходимо уменьшить в 24/9 =2,7 раза, то есть довести объем сока до 2,7 л.

Для десертного вина с кислотностью 10 г/л необходимо увеличить объем сока до 2,4 л.

Понижение кислотности сока химическим путем

Если указанное выше предельное разбавление сока водой недостаточно для снижения его кислотности до уровня 8 г/л, то такой сок можно направить на получение десертного вина, устанавливая уровень его кислотности равным 10-14 г/л. В том случае, когда обязательно необходимо снизить кислотность в большей степени, чем это допустимо путем разбавления сока водой, можно добиться этого химическим путем, нейтрализуя лишнюю кислоту с помощью мела (углекислого кальция). При этом возникают малорастворимые соли кальция, которые выпадают в осадок. Для понижения кислотности на 1 г/л необходимо израсходовать 0,35 г мела.

ПРИМЕР: 10 литров сока из черной смородины с кислотностью 3% (30 г/л), должны быть переработаны в сухое вино с кислотностью 8 г/л. После разбавления 1 л сока водой в предельном соотношении 1 л сока на 2 л воды с сахаром получим 3 литра сусла, которое должно содержать 3*8=24 г кислоты. Поскольку неразбавленный сок содержал 30 г кислоты на литр, то необходимо из 1 литра сока удалить еще 30-24=6 г кислоты. На это потребуется 6*0,35=2,1 гр мела. К 10 литрам сока (из которого получится 30 литров сусла) добавляют 10*2,0= 21 г мела. Тщательно перемешивают его.

Препарат для одновременного удаления винного камня и снижения уровня кальция в винах

– препарат специального назначения, предназначенный для одновременного удаления винного камня (тартрата калия) а также кальция (тартрата кальция) в вине. Этот препарат особенно рекомендуется для обработки вин с содержанием кальция от 90 до 120 мг/л, поскольку одна обработка им позволит полностью стабилизировать вино к кристаллическим помутнениям.

В состав сока яблок входят такие важные в технологическом отношении вещества, как моно- и полисахариды, органические кислоты, фенольные и азотсодержащие вещества.

Моносахариды являются основным компонентом сухих веществ яблок. Они почти полностью состоят из гексоз - глюкозы и фруктозы (редуцирующие сахара), а также сахарозы. Их количественное соотношение меняется в зависимости от сорта, но обычно фруктоза преобладает, составляя 50-70% общего количества сахаров. Другие моно- и олигосахариды встречаются в плодах обычно в виде соединений с другими компонентами. В целом содержание сахаров составляет 6-11%.

Полисахариды , имеющиеся в яблоках, состоят в основном из крахмала, целлюлозы, гемицеллюлозы и пектинов. Крахмал является составной частью незрелых плодов и при их созревании большей частью расщепляется. При переработке яблок, особенно на шнековых прессах, крахмал переходит в сок, что осложняет его осветление.

Целлюлоза и гемицеллюлоза (гексозаны, пентозаны) являются постоянной нерастворимой составной частью клеточных стенок плодовой мякоти, косточек, семечек и кожуры.

Технологически важными полисахаридами являются пектиновые вещества, которые представлены в клеточном соке растворимым пектином, в межклеточных перегородках - нерастворимым пектином. По мере созревания и хранения плоды становятся более мягкими вследствие превращения нерастворимого пектина, находящегося в клеточных стенках, в растворимый пектин. Однако клеточные стенки у яблок довольно плотные, и растворение пектина не всегда приводит к размягчению самих клеток. При чрезмерном растворении пектина яблоки могут сделаться мучнистыми, что резко затруднит сокоотделение. Содержание пектиновых веществ в яблоках колеблется в пределах 0,2-2 %.

Органические кислоты наряду с сахарами определяют вкус плодов, а следовательно, и соков. В яблочных соках преобладает яблочная кислота, содержание которой составляет свыше 90% общего количества кислот. Помимо нее в яблоках присутствуют и другие кислоты. Л. А. Юрченко обнаружила в яблоках Белоруссии яблочную (от 4,0 до 7,6мг/дм 3), молочную (от 0,024 до 0,65г/дм 3), янтарную (от 0,19 до 0,36г/дм 3) и лимонную (от 0,058 до 0,229г/дм 3) кислоты.

Одновременно отмечено, что при одинаковых условиях брожения уровень снижения титруемой кислотности и содержания яблочной кислоты различен, а именно: при брожении высококислотных соков эти показатели снижаются в значительно большей степени, чем при брожении низкокислотных соков. С другой стороны, содержание молочной, янтарной и лимонной кислот при брожении несколько возрастает и составляет соответственно для молочной 0,10-0,17г/дм 3 , янтарной 0,24-0,39г/дм 3 , лимонной 0,065-0,320г/дм 3 . При этом в низкокислотных соках накапливаются преимущественно янтарная и молочная кислоты, а в высококислотных - лимонная.

Титруемая кислотность колеблется от 0,2 до 20г/дм 3 , общая обычно больше на 1,5-2,0г/дм 3 . Соки дикорастущих яблок содержат до 18г/дм 3 кислот.

К полифенолам яблок относятся фенольные кислоты и флавоноиды - катехины, лейкоантоцианы и флавонолы. Виноматериалы, приготовленные из яблок мелкоплодных сортов, богаче флавоноидами, чем виноматериалы, полученные из крупноплодных яблок. В соке из крупноплодных яблок содержание катехинов составляет 530-760мг/дм 3 , лейкоантоцианов – 45-70, флавонолов – 30-35, хлорогеновой кислоты – 180-300 при сумме фенольных веществ 790-1080мг/дм 3 . В сброженных яблочных виноматериалах преобладающими соединениями являются катехины – 65-70% содержания флавоноидов. Значительное место в балансе полифенолов занимает хлорогеновая кислота - 20-25% их количества. При брожении и приготовлении вина без использования SO 2 содержание флавоноидов резко снижается и составляет 5-10% для лейкоантоцианов, 30-40% - для катехинов и 25-30% - для флавонолов от их содержания в исходном сырье. Применение SO 2 позволяет сохранить примерно в 2-3 раза больше флавоноидов, чем без его применения (контроль).

Азотсодержащие вещества в яблоках представлены прежде всего аминокислотами и пептидами, в меньшей степени белками, аминами, соединениями аммиака. Содержание общего азота сравнительно невелико-150-200мг/дм 3 , в некоторых сортах – 350-400мг/дм 3 . Белки в яблочных винах практически не имеют технологического значения и помутнений не образуют. Аминокислотный состав яблочного сока, если его рассматривать в качестве питательной среды для жизнедеятельности дрожжей, значительно беднее состава виноградного сусла, поэтому во время брожения аминокислоты потребляются более чем на 90%. Основную долю аминокислот как до, так и после брожения составляют аспарагиновая и глютаминовая кислоты, серии, аланин, в то время как пролин (в отличие от виноградного сусла) находится в крайне незначительном количестве. Общее содержание аминокислот в соке до брожения составляет 200-400мг/дм 3 , после брожения – 5-50мг/дм 3 . Общее содержание аминного азота составляет свыше 60% содержания общего азота.

Помимо перечисленных основных компонентов в яблочных соках присутствуют высшие спирты, альдегиды, ферменты, витамины, полиолы, минеральные и другие вещества.

Сравнивая средние многолетние данные состава летних, осенних и зимних сортов яблок, можно отметить, что летние сорта содержат меньше сухих веществ и сахаров и имеют большую кислотность, чем плоды осенних и зимних сортов. В них меньше накапливается пектиновых веществ, но больше азотистых и фенольных соединений.