Химия отрасли
Контрольные вопросы:
1. Дайте характеристику строения и свойств изомеров винной кислоты.
2. Роль винной кислоты и ее солей в виноделии.
3. На чем основан весовой метод определения содержания винной кислоты?
4. Почему для осаждения винной кислоты необходимо предварительно гидролизовать метавинную кислоту?
Лабораторная работа № 12
Определение содержания основных органических кислот вина
Концентрация и соотношение органических кислот является важной характеристикой, несущей значительную информацию о процессах, проходящих в вине. В нем содержатся шесть основных органических кислот, играющих важную роль в формировании кислого вкуса вина. Винная, яблочная и лимонная кислоты переходят из винограда и обладают чисто кислым вкусом. Янтарная, молочная и уксусная кислоты образуются в результате спиртового или яблочно-молочного брожения.
12.1. Выделение органических кислот из вина с помощью
анионообменных смол
Оборудование. Колонка стеклянная, снабженная краном.
Реактивы: анионообменная смола вофатит 100-200 меш или АВ-17-8; 4-5% раствор (NH4)2CO3 или NH4HCO3; нитрат серебра, 0,1 М раствор; уксусная кислота, раствор 1 : 4: на 1 часть ледяной уксусной кислоты добавляют 4 части воды; уксусная кислота, 0,5, 6 и 30 % растворы; сульфат натрия, 0,5 М раствор: 71 г безводного Na2SO4 или 161 г Na2SO4 ·10 Н2О растворяют в мерной колбе объемом 1 дм3 и доводят водой до метки.
Подготовка колонки с ионообменной смолой. Органические кислоты выделяют из вина с помощью анионообменной смолы вофатит 100-200 меш или АВ-17-8 в уксуснокислой форме. Препарат анионита в С1–-форме промывают 4-5% раствором (NH4)2CO3 или NH4HCO3, потом водой до исчезновения реакции на хлорид-ионы (добавление к 1 см3 промывной воды 1-2 капель 0,1М AgNO3 не должно вызывать помутнения). Анионит промывают 2-3 раза водой, потом теплым (40-50°С) раствором уксусной кислоты 1:4 до исчезновения вспенивания. Для перевода анионита в уксуснокислую форму к 100 г смолы приливают 200 см3 30 %-ной уксусной кислоты и оставляют в контакте не менее суток при периодическом перемешивании. Смолу хранят в растворе 6% уксусной кислоты.
Ионообменные стеклянные колонки (высотой 15 см, диаметром 0,8-1,0см) заполняют анионитом (высота слоя 5-6 см). Для предупреждения возможного вытекания суспензии смолы или ее взмучивания на дно колонки помещают ватный тампон и таким же тампоном прикрывают слой смолы сверху.
Следят за тем, чтобы смола в колонке все время находилась под слоем жидкости.
Ход работы. Заполненную колонку 3-4 раза промывают 0,5 % раствором уксусной кислоты порциями по 10 см3, пропускают через нее 10 см3 исследуемой пробы (сусло или вино) со скоростью 1 см3/мин и снова промывают 10 см3 0,5 % раствора уксусной кислоты и 7 раз по 10 см3 дистиллированной воды (скорость вытекания жидкости 2 см3/мин). Адсорбированные кислоты элюируют 0,5 М раствором Na2SO4. Элюат собирают в мерную колбу объемом 50 см3 до метки, тщательно перемешивают и используют для определения массовой концентрации кислот: винной (п.12.2 ), молочной (п.12.3) и яблочной (п.12.4).
12.2. Колориметрический метод определения массовой концентрации
винной кислоты
Оборудование: Спектрофотометр.
Реактивы: Метаванадат аммония 2%-ный раствор: 10 г NH4VO3 растворяют в 150 см3 1 М NaOH в мерной колбе объемом 500 см3, добавляют 200 см3 27% раствора ацетата натрия и доводят водой до метки; 1 М (2 н) и 0,05 М (0,1 н) растворы серной кислоты; 0,05 М раствор йодной кислоты (НIO4-2Н2О); 10% раствор глицерина; стандартный раствор винной кислоты (0,5 мг/см3): 250 мг винной кислоты растворяют в мерной колбе объемом 500 см3.
Ход анализа. По 10 см3 элюата, полученного в работе п. 12.1, помещают в 2 колбы объемом 50 см3. В колбу I добавляют 1 см3 1 М раствора H2SO4, 2,5 см3 0,05 М раствора H2SO4 и 0,5 см3 раствора глицерина. В колбу II (контрольный раствор) помещают 1 см3 1 М раствора H2SO4, 2,5 см3 йодной кислоты, дают постоять 15 мин до полного разрушения винной кислоты, добавляют 0,5 см3 10 %-ного раствора глицерина для удаления избытка периодата и оставляют на 2 мин. Добавляют сначала в колбу II, а потом в колбу I по 2,5 см3 раствора метаванадата аммония и измеряют ровно через 90 с оптическую плотность раствора в колбе I против контрольного раствора при длине волны 490 нм в кювете толщиной 5 мм.
Концентрацию винной кислоты определяют по калибровочному графику сучетом разбавления при обработке анионитом (разбавление в данных условиях определения равно 5).
Построение калибровочного графика. 10, 20, 30, 40 и 50 см3 стандартного раствора винной кислоты пропускают через ионообменные колонки, собирая по 50 см3 элюата. Растворы содержат винной кислоты соответственно 0,1, 0,2; 0,3; 0,4; 0,5 г/дм3. Отбирают 2 раза по 10 см3 каждого из элюатов и анализируют, как указано выше. Строят график зависимости оптической плотности от концентрации винной кислоты.
Контрольные вопросы:
1. Дайте характеристику строения и свойств изомеров винной кислоты.
2. Роль винной кислоты и ее солей в виноделии.
3. На чем основан калориметрический метод определения содержания винной кислоты?
12.3. Определение массовой концентрации молочной кислоты
Молочная кислота НООС–СНОН–СН3 относится к одноосновным алифатическим оксикислотам винограда и вина. Основное количество молочной кислоты образуется в процессе яблочно-молочного брожения, которое позволяет смягчить резкий вкус «зеленой» кислотности молодых вин. Малокислотные столовые вина с остаточным сахаром, а также крепкие и десертные вина иногда подвергаются молочнокислому брожению, которое сопровождается повышением содержания молочной и летучих кислот. Заболевание вина сопровождается появлением «квашенных» тонов и вкуса молочной сыворотки, иногда «мышиного» привкуса. Концентрация молочной кислоты в белых винах может достигать 2,5 г/дм3, в красных - 4,5 г/дм3.
Принцип метода. Метод основан на окислении молочной кислоты сульфатом церия(IV) в ацетальдегид, который, реагируя с пиперидином и нитропруссидом натрия, дает окрашенный продукт, определяемый колориметрически.
Оборудование. Фотоэлектроколориметр, пробирки с притертой пробкой объемом25 см3; водяная баня с термостатом на 65°С.
Реактивы.Сульфат церия Ce(SO4)2 4H2O, 0,1 М раствор в серной кислоте: 
40,431 г Ce(SO4)2 · 4H2O растворяют в 350 см3 1 М (2 н) H2SO4 в мерной колбе объемом 1 дм3 и доводят до метки; пиперидин: 200 см3 пиперидина разбавляют водой до 1 дм3 (готовят за 3-4 дня до применения); нитропруссид натрия, 0,4% раствор: 1 г реактива растворяют в воде в мерной колбе объемом 250 см3 (готовят перед применением); молочная кислота, 1 М раствор.
Ход анализа. К5 см3 элюата, полученного в работе 12.1, наливают в пробирку объемом 25 см3, добавляют 5 см3 раствора сульфата церия, закрывают и оставляют на 90 мин при комнатной температуре. Затем добавляют 5 см3 раствора пиперидина, размешивают, фильтруют через складчатый фильтр. К 5 см3 фильтрата добавляют 5 см3 раствора нитропруссида натрия. Размешивают и переносят сразу в кювету толщиной 1 см для колориметрирования. Интенсивность окраски определяют при длине волны 570 нм в кювете толщиной 0,5 см против воды. Максимальная окраска достигается через 60-90 с. За это время делают 2-3 замера оптической плотности. Из значения максимальной плотности окраски вычитают значение оптической плотности контрольного опыта (вместо 5 см3 элюата берут 5 см3 раствора сульфата натрия, анализируют в тех же условиях, что и элюат).
