METODE FIZICO - CHIMICE

Aceste metode se bazeaza pe:

A.     REFRACTOMETRIE

Metoda refractometrica se aplica pentru determinarea concentratiilor solutiilor în industria zaharului, conserve vegetale, produse zaharoase, glucoza, etc.

Se determina substanta uscata solubila. Se poate determina si concentratia de zahar daca în extractul solubil al unui produs alimentar predomina zaharurile iar nezaharul este constant.

Se folosesc: refractometrul Abbe, refractometru-zaharimetru, refractometru Zeiss, refractometru de imersie, refractometrul de mâna, refractometre electronice.

Refractometria se utilizeaza si pentru determinarea indicelui de refractie al grasimilor, respectiv pentru determinarea continutului de grasime al unui produs alimentar. Pentru aceasta se poate folosi relatia: % gasime = [(V_s x d_g)/g] x [(n_s - n) x (n - n_g)] x 100

în care:   V_s = volumul de solvent (20ml) în care s-a extras grasimea din produs (~ 5g);

d_g =densitatea grasimii;

g = cantitatea de produs luata în analiza, în g; 232c24c

n_s = indice de refractie solvent;

n = indice de refractie extract (solvent+grasime);

n_g = indice de refractie grasime.

B.    POLARIMETRIE

Se foloseste polarimetrul Zeiss, respectiv zaharimetre în industria zaharului la care continutul în zahar (g / 100 g produs) se citeste direct pe scara aparatului.

Cu ajutorul polarimetrului se determina unfghiul de rotatie specifica (α) definita prin unghiul de rotatie al unui strat de solutie de lungime L (dm) la temperatura t (°C), având concentratia de 1 g substanta activa pura la 1 cmł si densitatea d.

Determinarile se fac la 20 °C, cu lumina galbena a sodiului corespunzatoare liniei D din spectru si se utilizeaza relatia: [α]_D²⁰ =α / (Lxd)

Daca solutia contine C g substanta activa la 100 cmł , atunci: [α]_D²⁰ =100 / (LxC),

în care:  α = unghiul de rotatie, la dreapta sau stânga observat si exprimat în grade si fractiuni de grad;

L = lungimea tubului în care se afla lichidul, dm;

C = concentratia solutiei (g/100 cmł).

Din ultima relatie se poate scoate valoarea C.

C.    COLORIMETRIE sI SPECTROMETRIE

COLORIMETRIA

Se bazeaza pe compararea intensitatii de culoare a doua solutii ce contin aceeasi substanta, dar în concentratii diferite, din care una cunoscuta si alta necunoscuta.

La baza colorimetriei stau legile absorbtiei luminii, în sensul ca daca un fascicol de lumina I₀ trece printr-o solutie colorata o parte din intensitate se pierde prin reflexie (I_r), alta parte este absorbita de solutie (I_a), iar ceea ce ramâne se transmite prin produs, mai departe (I_t).

Concentratia substantei dizolvate se poate stabili având în vedere doua legi de baza:

intensitatea coloratiei este proportionala cu concentratia solutiei;

intensitatea coloratiei este proportionala cu grosimea stratului de solutie.

Pentru masuratori colorimetrice se pot folosi: colorimetrul Duboscq, fotometrul Pulfrich, fotocolorimetrul Lange.

SPECTROFOTOMETRIA

Se bazeaza pe descompunerea luminii în radiatii monocromatice si masurarea intensitatii acestora în diferite regiuni ale spectrului. Se poate aplica spectrofotometria de absorbtie, în lumina vizibila, în UV si IR. Descompunerea luminii (dispersia) se realizeaza prin intermediul unei prisme sau retele de difractie. Prismele pot fi: de cuart pentru radiatiile UV, de sticla pentru spectrul vizibil, de sare de NaCl sau KCl pentru IR.

Aparatele utilizate sunt de tipul "Spekol", VSU, etc.

D.    NEFELOMETRIE sI TURBIDIMETRIE

Aceste metode se bazeaza pe fenomenele de absorbtie sau difuzie ce au loc la trecerea luminii printr-o solutie tulbure. Turbiditatea unei solutii (S) se defineste analog cu densitatea optica în colorimetrie.  S = log ( I₀ / I_t ) în care: I₀ = intensitatea luminii incidente;

I_t = intensitatea luminii transmise.

Determinarile nefelometrice si turbidimetrice trebuie sa respecte urmatoarele conditii:

suspensiile sa fie insolubile;

particulele sa fie de aceeasi marime si sa fie stabile;

pH-ul solutiei sa nu se modifice;

temperatura de lucru sa fie constanta.

Se folosesc urmatoarele aparate: nefelometrul Duboscq, nefelometrul Pulfrich, turbidimetrul cu fascicul luminos, turbidimetrul cu doua fascicule luminoase.

E.     FLUORESCENŢĂ

Multe substante prezinta fenomenul de emisie de lumina sub actiunea unei radiatii absorbite, fenomen cunoscut sub denumirea de fluorescenta.

Analiza prin fluorescenta se foloseste pentru:

• determinarea starii de prospetime a diferitelor carnuri si extracte de carne;
• tesutul muscular proaspat de vita, sub actiunea radiatiilor UV (cu λ = 365 nm) este de culoare rosu-închis, cel de ovine  cafeniu-închis, cel de porc cafeniu-deschis;
• tesutul gras are fluorescenta galben deschis, iar cel conjunctiv albastru intens;
• la prospetime îndoielnica feliile de muschi capata o nuanta închisa, sub actiunea UV cu aceeasi lungime de unda;
• extractul de carne de vita proaspata da fluorescenta galben-verde, cel din carne maturata (buna) da o fluorescenta galben-deschis, iar cel din carne veche o fluorescenta galben-albastra; extractul de carne alterata da o fluorescenta albastru intens si trece apoi spre laptos.
• determinarea prospetimii oualor - ouale proaspete de gaina, în lumina UV prezinta fluorescenta rosie, iar cele vechi o fluorescenta albastru închis; albusu de ou proaspat da fluorescenta rosie puternica, iar galbenusul fluorescenta oranj; albusul si galbenusul vechi dau fluorescenta verde-violet.
• determinarea prospetimii laptelui - laptele proaspat de vaca da fluorescenta galbena puternica; daca laptele este falsificat cu apa sau tratat cu soda pentru neutralizarea aciditatii, fluorescenta devine galben-pai.
• determinarea gradului de maturare la brânzeturi - brânzeturile nematurate dau fluorescenta galben-mata, cele maturate dau fluorescenta albastra-cenusie, pâna la violet.
• determinarea calitatii fainurilor - faina cu o cantitate mai mare de tarâte da fluorescenta bleu, iar cea mai alba da fluorescenta bleu mai palida.
• diferentierea diferitelor fainuri provenite din diferite cereale:
• faina de grâu si orz - fluorescenta bleu;
• faina de secara - fluorescenta alba-mata;
• faina de cartofi - fluorescenta bruna-cenusie;
• faina de mazare - fluorescenta roz;
• faina de soia - fluorescenta galben-roz.
• determinarea starii fitopatologice a unor fructe si legume;
• cartofii atacati de mana prezinta fluorescenta albastra pronuntata în locurile atacate;
• cartofii atinsi de ger dau fluorescenta slaba-albicioasa;
• portocalele infectate cu Penicilium italicum dau fluorescenta albastra-întunecata, cu un cerc verde înconjurat de o margine lata, galbena. Portocalele sanatoase dau fluorescenta galbena cu nuanta slaba-albastruie;
• lamâile sanatoase au o fluorescenta galbena cu nuanta slab albastruie; la infectare masiva fluorescenta devine albastra-închis cu un cerc albastru-galben;
• mandarinele sanatoase au fluorescenta oranj-închis cu nuanta mata violet; mandarinele atinse de mucegaiul albastru au fluorescenta bleumarin cu marginea albastra si chenarul albastru stralucitor;
• determinari de vitamine (B₁ si B₂) precum si determinari de proteine, care contin aminoacizi aromatici (triptofan, tirozina) care dau fluorescenta în UV.

F.     FOTOMETRIE DE FLACĂRĂ

Solutia de analizat se pulverizeaza sub forma de aerosol în flacara unui bec cu gaz, în care caz se produce excitarea componentilor solutiei si ca urmare are loc o emisie de radiatii luminoase, radiatii care sunt trecute prin filtre optice si apoi localizate pe o celula fotoelectrica. Curentul fotoelectric care ia nastere se masoara cu un galvanometru. Valoarea acestui curent electric, în conditii determinate de temperatura si presiune trebuie sa fie proportional cu concentratia elementului excitat în flacara. Se foloseste un fotometru special cu flacara, K. Zeiss, cu care se dozeaza unele metale, cum ar fi: Na si K.

G.    POTENŢIOMETRIE

Metodele potentiometrice determina variatia tensiunii electromotoare a unei celule care contine solutia de analizat. Pentru masurare se utilizeaza doi electrozi din care un electrod indicator al carui potential depinde de activitatea ionilor în solutie si un electrod de referinta cu potential dat, constant, care nu depinde de activitatea ionilor în solutie.

Principalii electrozi sunt: - electrod de calomel (de referinta) - electrod de hidrogen;

- electrod de calomel (de referinta) - electrod de sticla;

- electrod de calomel (referinta) - electrod de chinhidrona.

Aparatele de masura care folosesc metodele potentiometrice se numesc pH-metre care pot fi:

pH-metre compensatoare (fara amplificare electronica si cuamplificare electronica);

pH-metre cu citire directa (cu amplificare electronica).

H.    CONDUCTOMETRIE

Are la baza determinarea conductibilitatii solutiilor. Pentru determinarea conductibilitatii electrolitilor este necesarca diferenta de potential dintre electroziiaflati în solutia de analizatsa fie egala cu zero.

Aceasta conditie poate fi îndeplinita de doi electrozi reversibili identici, confectionati din foi de platina acoperita cu un strat de platina fin divizata, prin electroliza. Foile sunt sudate rigid în interiorul celulelor de conductibilitate.

I.        POLAROGRAFIE

Se bazeaza pe procesele de polarizare pe un catod de mercur sau din alt material ce se reînnoieste continuu. Cu ajutorul polarografiei se studiaza compozitia si proprietatile electrochimice ale solutiilor si topiturilor prin determinarea si interpretarea relatiilor curent-tensiune obtinute cu un electrod polarizat în solutii neagitate.

J.      CROMATOGRAFIE de repartitie pe hârtie

Principiul metodei se bazeaza pe diferenta dintre coeficientii de repartitie ai componentelor dintr-un amestec între doua faze lichide partial miscibile si anume:

O faza apoasa fixa care este mentinuta stationara de catre hârtia cromatografica;

O faza mobila care este un solvent organic ce se deplaseaza de-a lungul porilor hârtiei.

Pe masura deplasarii solventului de-a lungul hârtiei, între faza stationara ti cea mobila, are loc o redistribuire a componentelor din amestec.Viteza de deplasare a acestor componente pe hârtie este diferita, deoarece fiecare component are un coeficient de repartitie diferit între cele doua lichide partial miscibile.

Coeficientul de repartitie (α) se determina astfel:

Concentratia substantei în faza mobila

α =

Concentratia substantei în faza fixa

Datorita repartitiei diferite a componentelor între cele doua faze lichide, fiecare component din amestec se deplaseaza pe hârtie separat. Raportul dintre distanta parcursa de un component (D_c) separat dintr-un amestec si distanta parcursa de solvent (D_s), poarta numele de R_f.

K.    CROMATOGRAFIE de repartitie pe coloana

Se bazeaza pe faptul ca schimbatorii de ioni care au grupari ionizabile acide (- COOH, - SO₃H) sau bazice (amoniu cuaternar, amine tertiare, secundare) au proprietatea de a schimba ionii fixati pe gruparile ionizabile cu ionii prezenti în solutia cu care vin în contact.

L.     CROMATOGRAFIE în faza gazoasa

Este procesul prin care o proba de substanta în stare de vapori este transportata de catre gazul purtator (faza mobila) de-a lungul unei coloane ce contine faza stationara, care poate fi solida sau lichida. Din coloana, componentii sunt eluati într-o anumita ordine si antrenati într-un detector. Trecerea componentului prin detector este marcata printr-un semnal electric care este amplificat ti înregistrat.