С помощью современных методов анализа (хромато-, спектро-, полярография и др.) установлено, что в созда­нии специфического вкуса и аромата хлеба наиболее важ­ная роль принадлежит летучим карбонильным соединениям (альдегидам, кетонам и др.).

Основными этапами анализа являются: выделение их из исследуемого продукта, разделение на составляющие ком­поненты с помощью химического или физико-химического метода, идентификация и количественное определение.

Описанные ниже методы выделения летучих карбониль­ных соединений из исследуемого продукта и определения их при помощи спектрофотометра модифицированы примени­тельно к анализу продуктов хлебопекарного производства в КТИПП Л. М. Маркиановой, которой также проведено специальное редактирование настоящего раздела.

Выделение летучих карбонильных соединений из ис­следуемого продукта. Альдегиды и кетоны являются легколетучими активными соединениями, поэтому наиболее часто для их отделения от основной массы продукта приме­няют перегонку в вакууме, в токе инертного газа, центри­фугирование или многократную экстракцию- системой рас­творителей. Иногда их отгоняют в глубоком вакууме при помощи испарителя.

Для их определения используются специфические реа­генты на карбонильную группу, такие, как бисульфит натрия, 2,4-динитрофенилгидразин (2,4-ДНФГ), 2,4-динитро­фенилсемикарбазид и др.

Для низкотемпературной дистилляции под вакуумом гомогенизируют 200 г теста, густой опары или закваски, мякиша или 100 г корки с 500 мл бидистиллированной воды при 3—4° С и взбалтывают 10 мин. Затем все переносят в колбу 1 вместимостью 3 л (рис. 29). При анализе жидких полуфабрикатов гомогенная смесь готовится из 500 г иссле­дуемого продукта и 300 мл воды.

После загрузки колбу закрывают насадкой Клайзена 2 и ведут отгонку 1 ч при температуре водяной бани 40° С в грушевидные колбы, 3, содержащие по 10 мл предвари­тельно отфильтрованного, насыщенного раствора 2,4-ДНФГ в 2 н. растворе соляной кислоты. Приемные колбы охлаж­дают льдом. Для конденсации паров имеется холодильник 4. Разрежение создается при помощи вакуум-насоса 5.

Для отгонки летучих карбонильных соединений в токе инертного газа пользуются установкой, показанной на рис. 30.

Подготовка полуфабрикатов и хлеба для анализа ведет­ся так же, как и при использовании вакуумной дистилля­ции. Гомогенизированную массу помещают в колбу 1 и ведут отгонку в токе аргона 1,5 ч в реакционные склянки Дрекселя 2 и 3, содержащие по 25 мл насыщенного раство­ра 2,4-ДНФГ в 2 н. растворе соляной кислоты, который охлаждается льдом. Температуру водяной бани поддержи­вают в пределах 40—45° С, вакуум создают водоструйным насосом.

При любом способе выделения 2,4-ДНФГ изби­рательно извлекает альдегиды и кетоны из общей смеси отгоняемых летучих веществ и превращает их в гидразоны, которые являются устойчивыми, легко кристаллизирующи­мися соединениями, трудно растворимыми в воде. Собран­ные отгоны оставляют в холодильнике на 12—15 ч для пол­ного связывания альдегидов и кетонов в гидразоны.

Спектрофотометрический метод определения суммы ле­тучих карбонильных соединений в хлебе. Для опреде­ления общей суммы летучих карбонильных соединений спектрофотометрическим методом образовавшиеся гидразоны фильтруют через предварительно высушенный и взве­шенный фильтр, тщательно промывают раствором 2 н. соляной кислоты, затем водой до нейтральной среды, су­шат в электрошкафу при температуре 50° С до постоянной массы и взвешиванием находят массу образовавшихся гидразонов.

Количество 2,4-ДНФГ, пошедшего на реакцию с карбо­нильными соединениями, определяют на спектрофотометре по оптической плотности насыщенного солянокислого раст­вора 2,4-ДНФГи фильтрата после отделения гидразонов. Спектрофотометрирование ведут при длине волны 320 нм (максимум поглощения солянокислого раствора 2,4-ДНФГ).

Зная оптическую плотность растворов, количество гидразонов находят по калибровочной кривой, и по разности содержания гидразонов в насыщенном растворе и фильтра- теопределяют количество 2,4-ДНФГ, в гаммах, пошедшего на реакцию с карбонильными соединениями.

Содержание карбонильных соединений X, мг на 100 г СВ продуктов, вычисляют по формуле

Х=(А — В) 100•100/[1000Р(100— W)],

где А и В — масса соответственно образовавшихся гидра­зонов и 2,4-ДНФГ, пошедшего на реакцию, в гаммах; 1000 — пересчет гаммов в миллиграммы; Р — масса ве­щества, взятого на отгонку, мг; W — влажность исследу­емого вещества, %.

Для построения калибровочной кривой готовят раство­ры 2,4-ДНФГ различной концентрации в 2 н. соляной кис­лоте, мкг на 25 мл раствора. Учитывая чувствительность спектрофотометрического метода, берут 0,2 мл исследуе­мого раствора, разбавляют его до 10 мл 2 н. соляной кисло­той, а затем — до 25 мл водой и фотометрируют. По оси абсцисс откладывают концентрацию 2,4-ДНФГ, в гаммах, по оси ординат — оптическую плотность Е.

По данным Л. А. Боровиковой, ошибка определения суммы летучих карбонильных соединений спектрофотомет­рическим методом составляет 0,2—0,3%.

Разделение гидразонов на группы. Навеску гидразонов (40—50 мг) обрабатывают бензолом и десятикратным объе­мом изооктана, нагретого до 70° С. Смесь помещают на сутки в холодильник, после чего фильтруют. Гидразоны ароматических соединений и фурфурол выпадают в осадок красно-коричневого цвета. В растворе остаются гидразо­ны алифатических карбонильных соединений.

Для более полного разделения гидразонов надосадочную жидкость сливают на фильтр. Осадок четыре-пять раз заливают растворителями до тех пор, тока стекающий фильт­рат не станет бесцветным, и переносят его на высушенный и взвешенный фильтр. Фильтрат упаривают под вытяжкой. После испарения бензола и изооктана остается осадок гид­разонов алифатических карбонильных соединений желтого цвета.

Разделение, идентификация и количественное опреде­ление алифатических карбонильных соединений регенерационной газожидкостной хроматографией (методика Л. А. Боровиковой). Сущность этого метода заключается в разделении свободных карбонильных соединений на газовом хроматографе.

Ход определения следующий. На аналитических весах отвешивают 1—2 мг гидразонов. К навеске добавляют 5—6 мг α-кетоглутаровой кислоты, 5 мг целита-545 (для увеличения сыпучести смеси) и 5 мг бикарбоната натрия (при нагревании бикарбоната образуется углекислый газ, который способствует улетучиванию регенерированных кар­бонильных соединений).

Смесь тщательно пере­мешивают в тигле и пе­реносят в реакционный со­суд с удлиненной трубкой 11 специального устройства для регенерации (рис. 31), которое снабжено уплот­нительным корпусом 2.

Реакционный сосуд представляет собой круг­лодонную стеклянную кол­бочку из тугоплавкого стекла (диаметром 12— 14 мм) с отводом в виде трубки (длиной 70-80 и наружным диаметром 5—6мм). Трубка изогнута под углом 100—110°, конец ее открыт.

Корпус устройства 2 изготовлен из стали или латуни в виде цилиндра, внутренние стенки которого покрыты тефлоновой прокладкой 6. С одной стороны к корпусу кре­пится игла 9 шайбой 8 и накидной гайкой 7. Игла — съем­ная, любого размера, легко заменяется в случае ее загряз­нения. С другой стороны к корпусу присоединяется реак­ционная трубка 5, которая вставляется через отверстие ff гайке 1 и туго затягивается этой гайкой. Герметичность достигается шайбой 5 и толстой у плотните ль ной резин кой 4 (кусочек вакуумного шланга).

Выход из трубки реакционного сосуда закрывают стекло­ватой с целью улавливания твердых частиц сгорания и предо­хранения иглы от засорения. Реакционный сосуд открытым концом вставляют в корпус устройства для регенерации,а расширенную часть его опускают в предварительно на­гретый до 250° С сплав Вуда 10. Регенерацию ведут 30 с. Регенерированные карбонильные соединения поступают в хроматограф ЛХМ-7А с пламенно-ионизационным детек­тором.

В хроматографе используют колонку из нержавеющей стали длиной 2 м и внутренним диаметром 4 мм. Твердым носителем служит хромосорб W, жидкой фазой —ββ₁- оксидипропионитрил в количестве 15% к массе носи­теля. Газ-носитель — азот, скорость движения которого 20 мл/мин.

Разделение карбонильных соединений алифатического ряда проводят при следующих температурах: термостата колонок — 50, термостата детектора — 100, испарителя —150°С.

Идентифицируют карбонильные соединения по време­ни удерживания в сравнении со свидетелями. Время удержи­вания отдельных соединений обычно берут по отношению к времени удерживания уксусного альдегида, которое составляет 4,5 мин. Относительное время удерживания карбонильных соединений по сравнению с уксусным аль­дегидом, полученное Л. А. Боровиковой на хроматографе ЛХМ-7А, приведено ниже.

Количественное содержание отдельных компонентов оп­ределяют методом нормализации, который основан на том, что сумма площадей всех пиков на хроматограмме принимается за 100%, а площадь каждого пика составляет определенную часть суммы всех площадей. Зная сум­марное количество алифатических карбонильных соеди. нений, вычисляют содержание отдельных компонентов смеси.

Разделение, идентификация и количественное опреде­ление ароматических карбонильных соединений методом восходящей хроматографии на бумаге. Ароматические карбонильные соединения нельзя разделить методом газо­жидкостной хроматографии, так как не решен вопрос ре­генерации их из 2,4-динитрофенилгидразонсв. Поэтому разделение и идентификация этих соединений проводится методом хроматографии на бумаге.

Ход определения следующий. Красно-коричневый оса­док гидразонов взвешивают и растворяют в 3 мл этил­ацетата. В микропипетку набирают 200—300 мкл раствора и наносят его на хроматографическую бумагу «быстрая FN-12» или «быстрая Л-4» в виде штриха длиной 1—1,5 и шириной 0,3—0,5 см. Промежутки между штрихами должны быть 3—4 см.

Для идентификации веществ параллельно с исследуе­мым раствором наносят модельную смесь гидразонов-свидетелей. Для этого используют 2,4-ДНФГ ацетона, фур­фурола, уксусного, пропионового, изомасляного и изова­лерианового альдегидов, которые получают в результате взаимодействия химически чистых альдегидов и кетонов с насыщенным раствором 2,4-ДНФГ в2н. соляной кислоте.

Во время нанесения пятна подсушивают теплым воз­духом.

Учитывая гидрофобные свойства гидразонов, хромато­графическую бумагу обрабатывают по методу В. Л. Пикаевой уксусным ангидридом, затем подсушивают 30—40мин. после чего обрабатывают 5%-ным раствором н-октило­вого спирта в метаноле и снова сушат при комнатной температуре 10—12 ч для полного удаления метанола. При обработке бумаги линию старта оставляют сухой.

В качестве подвижной фазы служит смесь растворителей — гексан : толуол : уксусная кислота в соотношении 0:1:3, которую помещают в хроматографическую колон­ку в количестве 300 мл.

Разделение гидразонов производят 9—10 ч при 20-22° С. С целью получения компактных пятен разгонку повторяют 4-6 раз. При разгонке гидразоны разделяются в виде желтых пятен в следующей последовательности вверх от линии старта: оксибензальдегид, фенилуксусный альдегид, бензальдегид, фурфурол.

Для количественного определения веществ, разделен­ных хроматографией, полученные на бумаге пятна выре­зают, измельчают, помещают в пробирку и заливают 5 мл 80%-ного этанола для элюирования содержащихся на них веществ. Пробирку закрывают пробкой и оставляют на 4— 5 ч. Через каждые 30 мин ее встряхивают. По окончании элюирования содержимое пробирок фильтруют через стек­лянный фильтр с применением вакуума.

Окрашенную жидкость вливают в кювету и измеряют оптическую плотность раствора фотоэлектроколориметром ФЭК-М со светофильтром № 3 (длина волны для макси­мума светопропускания 500 нм).

Для гидразонов-свидетелей строят калибровочные кри­вые. С этой целью готовят растворы разной точной концен­трации. Хроматографируют их при тех же условиях, что и исследуемый раствор и определяют их оптическую плот­ность. На оси абсцисс откладывают концентрацию, милли­грамм на 5 мл, по оси ординат — оптическую плотность.

С помощью этих кривых устанавливают концентрацию веществ в элюате.

Определение ароматного числа хлеба. Для сравне­ния интенсивности аромата различных веществ, содержа­щихся в продукте, И. Г. Мохначевым и М. П. Кузьминым' предложен показатель «ароматное число» Он представляет собой отношение концентрации пахучего вещества к его порогу чувствительности. Это безразмерное число и выра­жается в тысячах единиц.

Порог чувствительности разных веществ определяется экспериментально методом дегустации. Для этого готовят водные растворы чистых карбонильных соединений с воз­растающей от нуля концентрацией. Максимальная концен­трация должна значительно превышать порог чувствитель­ности. Образцы для дегустации разливают в одинаковые емкости с притертой пробкой.

Методом треугольника из большого числа дегустаторов выбирают несколько, обладающих наибольшей чувстви­тельностью. Они и определяют, при какой наименьшей кон­центрации ощущается запах того или иного вещества. Порогом чувствительности считают концентрацию, которую ощутили 2/3 дегустаторов из общего количества.

Ароматное число А, тыс. ед., вычисляют по формуле

А = К/(П •1000),

где К — концентрация данного вещества в продукте, мг на 100 г СВ; П — порог чувствительности, %.

Например, в мякише исследуемого хлеба содержание масляного альдегида составляет 0,08, а уксусного альде­гида— 0,30 мг на 100 г СВ. Порог чувствительности масляного альдегида Ам.а составляет 1·10 ⁹%, уксусного А_у._а 6 • 10^-7%. Тогда 

Ам.а = 0,08/(1 • 10^-9· 1000) = 80000;

А_у._а = 0,31/(6 · 10^-7 · 1000) = 500.

Следовательно, несмотря на значительно большее содер­жание уксусного альдегида, влияние его на аромат хлеба значительно ниже, чем масляного.

Порог чувствительности и ароматное число карбониль­ных соединений в хлебе из пшеничной муки II сорта, по данным Л. А. Боровиковой, приведены в табл. 19.