- 1 -

DETERMINAREA ZAHARURILOR REDUCĂTOARE

Prin zaharuri reducătoare se înţelege cantitatea de zaharuri cu funcţie

aldehidică sau cetonică (glucoză, fructoză, lactoză, maltoză, zahăr invertit ),

care reduc o soluţie de ioni cuprici în mediu alcalin la cald.

În conformitate cu Regulamentul de aplicare a Legii viei şi vinului nr.67/1997,

vinurile de consum curent şi de calitate din ţara noastră, în funcţie de conţinutul lor în

zaharuri reducătoare, se clasifică astfel:

− seci, cu un conţinut în zaharuri de până la 4 g/l inclusiv;

− demiseci, cu un conţinut în zaharuri cuprins între 4 şi 12 g/l inclusiv;

− demidulci, cu un conţinut în zaharuri cuprins între 12,1 şi 50 g/l inclusiv;

− dulci, cu un conţinut în zaharuri de peste 50 g/l;

− licoroase, cu un conţinut în zaharuri cuprins între 80 şi 120 g/l, corelat cu o

concentraţie alcoolică între 15 şi 22 % vol.

Determinarea zaharurilor reducătoare din vin, must, şi mistel se efecutează

prin metode chimice. Aceste metode comportă două operaţii succesive: defecarea şi

determinarea propriu-zisă.

1. DEFECAREA Defecarea constă în eliminarea altor substanţe cu proprietăţi reducătoare cum

sunt compuşii fenolici (taninuri, flavone, antociani) a căror prezenţă la determinare

provoacă erori de analiză.

Defecarea se poate efectua prin următoarele metode:

Metodă de referinţă: constă în trecerea vinului neutralizat şi dezalcoolizat pe o

coloană cu răşină schimbătoare de anioni (sub formă de acetat), urmat de defecarea

cu acetat neutru de plumb.

Metode uzuale: vinul este tratat cu unul din reactivii următori:

− oxid de mercur

− acetat neutru de plumb

− ferocianură de zinc

- 2 -

Produsul din care urmează să fie determinate zaharurile (după diluţie şi

defecare), trebuie să aibă un conţinut în zaharuri reducătoare cuprins între 0,5 şi 5,0

g/l.

Dacă vinul este sec, acesta nu se diluiază în timpul defecării. Dacă produsul

de analizat are zaharuri remanente, acesta trebuie să fie diluat în timpul defecării,

pentru a aduce conţinutul în zaharuri între limitele menţionate în tabelul 1. Dintre

metodele uzuale cea mai practică este defecarea cu ferocianură de zinc. Tabelul 1

Date privind diluţia produsului de analizat în funcţie de masa volumică şi conţinutul aproximativ de zaharuri

Denumirea produsului

Masa volumică (ρ20) cuprinsă între (g/cm3)

Intervalul concentrației în zaharuri (g/l) Diluţia anticipată (%)

Musturi sau misteluri > 1,038 125 şi 350 1 Vinuri dulci alcoolice

sau nu 1,005 şi 1,038 12,5 şi 25 4

Vinuri demiseci 0,997 şi 1,005 5 şi 25 20 Vinuri seci < 0,997 mai mic de 5 nediluat

Defecarea cu ferocianură de zinc Se aplică la defecarea vinurilor seci, demiseci, dulci, must şi mistel.

Principiul metodei – constă în precipitarea substanţelor reducătoare

nezaharate de către ferocianura de zinc, formată în mediul de reacţie şi îndepărtarea

precipitatului format prin filtrare

Reactivi Soluţia I de ferocinură de potasiu (150 g/l): într-un balon cotat de 1000 cm3 se

introduc 150 g ferocianură de potasiu, se dizolvă cu apă distilată şi se aduce la semn

cu apă. Soluţia se păstrează în sticle de culoare închisă.

Soluţia II de sulfat de zinc (300 g/l): într-un balon cotat de 1000 cm3 se

introduc 300 g de sulfat de zinc prin dizolvare cu apă distilată după care se aduce la

semn cu apă distilată.

Modul de lucru Într-un balon cotat de 100 ml, se introduce un volum de vin (must sau mistel)

definit astfel:

− Mustul sau mistelul se diluează 10 % şi se prelevează pentru determinare

10ml diluat;

- 3 -

− Vinurile dulci alcoolice sau nu, a căror densitate este cuprinsă între 1,005 şi

1,038 se diluează 20% şi se prelevează 20ml diluat;

− Vinurile demiseci a căror densitate este cuprinsă între 0,997 şi 1,005 nu se

diluează; se prelevează 20ml vin nediluat;

− Vinurile seci; se prelevează 50ml vin nediluat.

În balonul cotat se adaugă:

− apă distilată până la circa 50 ml;

− 5 ml soluţie de ferocianură de potasiu;

− 5 ml soluţie de sulfat de zinc;

− apă distilată până la semn.

Conţinutul balonului se omogenizează minuţios după fiecare adaos de reactiv.

Se lasă în repaus timp de 10 minute şi apoi se filtrează. Un ml de filtrat conţine 0,01

ml de must sau mistel, 0,04 ml vin dulce, 0,2 ml vin demisec, respectiv 0,5 ml vin

sec.

2. DETERMINAREA PROPRIU-ZISĂ. METODA IODOMETRICĂ DE DOZARE A EXCESULUI DE IONI CUPRICI (METODA LUFF - SHOORL)

Metodă unică

Principiul metodei În mediu alcalin la cald, ionul cupric reacţionează cu zaharurile reducătoare

(R-CHO), din reacţie rezultând oxid cupros şi acidul aldonic corespunzător:

R-CHO + 2 Cu2+ + 2 H2O R-COOH + Cu2O↓ monozaharidă acid aldonic

(glucoză) (acid gluconic)

Conform acestei reacţii se observă că zaharurile sunt oxidate la acizi aldonici

corespunzători iar ionii cuprici sunt reduşi la oxid cupros (Cu2O).

Se precizează totuşi că oxidarea monozaharidelor în mediu alcalin nu

decurge numai în acest mod, ci mult mai complicat, cu ruperea moleculei, cu

formare de formaldehidă, acetaldehidă, metil glioxal, acid formic, acid acetic etc. În

- 4 -

consecinţă, cantitatea de cupru, ce reacţionează cu o anumită cantitate de zaharuri

nu este în raport stoechiometric cu aceasta ci variază cu modul de lucru. Din acest

motiv modul de lucru este standardizat iar rezultatul analizei (conţinutul de zaharuri

în probă) nu se poate calcula cu o formulă de calcul ci trebuie să se folosească

anumite tabele de calcul stabilite experimental.

Excesul de cupru bivalent (ioni cuprici nereacţionaţi) în mediu de acid sulfuric

oxidează iodura de potasiu la iod elementar cu formare de iodură de cupru.

2 Cu2+ + 4 I– 2 CuI↓ + I2

Echilibrul este deci deplasat spre dreapta şi tot cuprul precipită sub forma

unui precipitat alb de iodură de cupru; se eliberează o cantitate de iod proporţională

cu ionii cuprici reacţionaţi.

Iodul liber se titrează cu tiosulfat de sodiu 0,1 N în prezenţa unei soluţii de

amidon, cu formare de iodură de sodiu şi tetrationat de sodiu.

2 Na2S2O3 + I2 = 2 NaI + Na2S4O6

Aparatură şi materiale

− biurete automate de 25; 50 ml;

− refrigerent cu reflux;

− trepied metalic;

− sită de asbest;

− cronometru;

− balon indice iod de 300 ml;

− pipete gradate şi cotate;

− baloane cotate de 100 ml;

− piatră ponce;

− pâlnii de sticlă.

- 5 -

Reactivi Soluţie cupro-alcalină (r. Luff):

− 25 g sulfat de cupru (Cu SO4. 5 H2O) se dizolvă în 100 ml apă;

− 50 g acid citric (C6H8O7) se dizolvă în 300 ml apă caldă;

− 388 g carbonat de sodiu (Na2CO3. 5 H2O) se dizolvă în 300 – 400 ml

apă caldă;

Soluţia de carbonat de sodiu se amestecă într-un balon cotat de 1000 ml cu

soluţia de acid citric (nu invers), evitându-se spumarea. Se adaugă apoi soluţia de

sulfat de cupru şi se aduce la semn cu apă distilată. Se filtrează prin hârtie de filtru

cantitativă cu porozitate mare.

Soluţie de iodură de potasiu 30%:

30 g iodură de potasiu se dizolvă într-un balon cotat de 100 ml şi se aduce la

semn cu apă distilată. Se păstrează în sticle de culoare închisă.

Acid sulfuric 25% vol:

25 ml acid sulfuric chimic pur (ρ20 = 1,84 g/cm3) se introduc în apă (cca. 60ml)

într-un balon cotat de 100 ml. Se lasă să se răcească conţinutul balonului după care

se aduce la semn cu apă distilată.

Amidon, soluţie 5g/l:

5 g amidon solubil se dizolvă în 200 ml apă. Se adaugă 200 g clorură de

sodiu pentru conservare şi se fierbe soluţia aproximativ 10 minute. Se răceşte soluţia

la jet de apă rece, se filtrează pe hârtie de filtru cantitativă, după care se introduce

într-un balon cotat de 1000 ml şi se aduce la semn cu apă.

Tiosulfat de sodiu, soluţie titrată 0,1 N:

25 g tiosulfat de sodiu (Na2S2O3 · 5 H2O) se introduc într-un balon cotat de

1000 ml şi se dizolvă în apă fiartă şi răcită. Se adaugă 0,5 g carbonat de sodiu

pentru neutralizarea CO2 dizolvat iniţial cât şi a celui care pătrunde în timpul lucrului.

Se aduce la semn cu apă distilată.

Observaţie: Dacă în soluţia de tiosulfat se adaugă 1% (10 g/l) alcool amilic,

titrul ei se păstrează neschimbat luni de zile.

- 6 -

Soluţia de zahăr invertit 5 g/l (soluţie pentru verificarea tehnicii de lucru):

Într-un balon cotat de 200 ml se introduc:

− 4,75 g zaharoză pură şi uscată înainte de cântărire;

− 100 ml apă distilată;

− 5 ml acid clorhidric pur (ρ20 = 1,16 ÷1,19 g/cm3).

Introducem balonul cotat, într-o baie de apă la 60°C, aşteptând un timp

suficient pentru ca temperatura soluţiei să atingă 50°C, temperatură la care se

menţine 15 minute. Se lasă apoi balonul să se răcească spontan timp de 30 minute,

apoi răcim prin imersare într-o baie de apă rece. Se transvazează conţinutul într-un

balon cotat de 1000 ml şi se aduce la semn cu apă distilată. Această soluţie se

conservă bine timp de o lună.

În momentul folosirii, neutralizăm o cantitate de soluţie (aceasta este circa

0,06 N acidă), cu o soluţie de hidroxid de sodiu (la 10 ml soluţie se adaugă 0,44 ml

soluţie NaOH normală).

Modul de lucru Într-un balon indice iod de 300ml, se introduc:

− 25 ml soluţie cupro-alcalină (r. Luff);

− 25 ml soluţie de vin (must) defecată.

Acest volum de soluţie (probă) nu trebuie să conţină mai mult de 60 mg

zahăruri invertite.

Se adaugă câteva granule de piatră ponce în vederea uniformizării fierberii.

Balonul se ataşează la un refrigerent cu reflux, se aşează pe o sită de azbest şi se

aduce la fierbere în timp de 2-3 minute. Menţinem fierberea moderată timp de exact

10 minute.

În timpul fierberii, culoarea soluţiei din balon trebuie să alterneze între

albastru-verde închis. Dacă soluţia se înroşeşte se opreşte fierberea, se aruncă

conţinutul balonului şi se ia în lucru o nouă probă (cu un volum mai mic de soluţie

defecată decât proba iniţială). În acest sens este necesar ca în prealabil să se

efectueze o determinare a conţinutului de zaharuri prin metoda refractometrică pe

baza conţinutului de substanţă uscată solubilă a probei de analizat.

Răcim imediat proba sub un curent de apă rece. După răcire completă

(∼20°C) sub agitare energică se adaugă:

- 7 -

− 10 ml soluţie de iodură de potasiu 30 %;

− 25 ml soluţie de acid sulfuric 25 % ( la început acesta se adaugă în porţiuni

mici pentru a evita spumarea);

− 2 ml soluţie de amidon 5 g/l.

Se titrează imediat cu soluţie titrată de tiosulfat de sodiu soluţie 0,1 N de

factor cunoscut. Titrarea se consideră terminată când coloraţia albastră-murdară

trece într-o culoare albă-gălbuie.

Se notează cu n numărul de ml de tiosulfat de Na folosit la titrarea probei.

În paralel se efectuează o dozare martor identic cu cea de sus în care soluţia

defecată se înlocuieşte cu apă distilată. Se notează cu n′ numărul de ml de tiosulfat

de sodiu folosiţi la titrarea probei martor.

· Calculul şi interpretarea rezultatelor Cantitatea de zaharuri exprimată în zaharuri reducătoare (z), conţinută în

proba analizată este dată în tabelul 2 în funcţie de numărul ( n′- n ) • f de ml de

tiosulfat de sodiu utilizaţi.

Conţinutul de zaharuri reducătoare din vin (must) se exprimă în g/l cu o

zecimală ţinând cont de diluţia efectuată în timpul defecării, de volumul de soluţie

defecată luată în lucru, respectiv cantitatea de zaharuri din probă (z).

Pe baza datelor obţinute pe mai multe determinări se recomandă ca z să se

calculeze în funcţie de numărul (n′ – n) • f cuprins între 7 şi 17. În afara acestui

interval apar erori de analiză.

Astfel:

− pentru un vin sec sau demisec conţinutul de zaharuri reducătoare se

calculează cu formula:

2V1V100..

⋅⋅= zrZ (g/L), unde:

z - zaharurile reducătoare (mg/probă) conform tabelului 2;

V1- volumul de vin luat pentru defecare - diluţie (ml);

V2 - volumul de soluţie defecată-diluată, luată în lucru (ml).

- 8 -

Tabelul 2 Corespondenţa dintre volumul de soluţie de tiosulfat de sodiu 0,1N şi cantitatea de zaharuri

reducătoare (z). (n′-n)•f

ml Na2S2O3 0,1N Zaharuri reducătoare

(z) mg/probă Diferenţa

1 2,4 2,4 2 4,8 2,4 3 7,2 2,5 4 9,7 2,5 5 12,2 2,5 6 14,7 2,6 7 17,2 2,6 8 19,8 2,6 9 22,4 2,6

10 25,0 2,6 11 27,6 2,7 12 30,3 2,7 13 33,0 2,7 14 35,7 2,8 15 38,5 2,8 16 41,3 2,9 17 44,2 2,9 18 47,2 2,9 19 50,0 3,0 20 53,0 3,0

f- factorul soluţiei de Na2S2O3 0,1N

Pentru must, mistel şi vin dulce, conţinutul de zaharuri reducătoare se

calculează cu formula:

3V2V100

1V100 = ..

⋅⋅⋅z rZ (g/l), unde:

z - zaharurile reducătore (mg/probă) conform tabelului 2;

V1 - volumul de produs luat pentru diluţie (ml);

V2 - volumul de vin diluat luat pentru defecare (ml);

V3- volumul de soluţie defecată luată în lucru (ml).

Ca rezultat al determinării se ia media aritmetică a două determinări efectuate

în paralel, dacă sunt îndeplinite condiţiile de repetabilitate (diferenţa dintre rezultatele

a două determinări efectuate în paralel, de aceeaşi persoană în cadrul aceluiaşi

laborator, pe aceeşi probă nu trebuie să depăşească 0,5 g zaharuri reducătoare pe

litru produs).

- 9 -

Exemplu:

Pentru un vin alb dulce cu densitatea (ρ20 = 1,02 g/cm3), conţinutul de

zaharuri reducătoare se calculează în funcţie de două determinări astfel:

Determinarea 1

V1 = 20 ml, volumul de vin luat pentru diluţie;

V2 = 20 ml, volumul de vin diluat luat pentru defecare;

V3 = 10 ml, volumul de soluţie defecată luată în lucru;

n′ = 24,8 ml Na2S2O3 0,1N, folosiţi la titrarea probei martor;

n = 12,3 ml Na2S2O3 0,1N, folosiţi la titrarea probei luată în lucru;

f = 1,0125, factorul soluţiei de Na2S2O3 0,1N;

(n′ - n) • f = (24,8-12,3) • 1,0125 = 12,65 ml Na2S2O3 0,1N.

z = 32,05 mg zaharuri reducătoare din proba luată în lucru conform tabelului 1

calculat astfel:

z = 30,3 (pentru 12 ml) + 1,75 (pentru 0,65 ml) = 32,05 mg

g/l 80,2=1020

10020

10032,05=3V2V

100

1V100 z=.r.

⋅⋅⋅

⋅⋅⋅Z

Determinarea 2

V1, V2, V3, n′ şi f sunt identice ca la determinarea 1

n = 12,35 ml Na2S2O3 0,1N;

(n′ - n)•f = (24,8 - 12,35) • 1,0125 = 12,61 ml Na2S2O3 0,1N;

z = 31,52 mg, calculat identic ca la prima determinare.

z = 30,3 (pentru 12ml) + 1,65 (pentru 0,61ml) = 31,95 mg

g/l 79,9=1020

10020

10031,95=3V2V

100

1V100z=.r.

⋅⋅⋅

⋅⋅⋅Z

Condiţia de repetabilitate este îndeplinită: 80,2 - 79,9 = 0,3 g/l (sub 0,5 g/l)

Făcând media aritmetică a celor două determinări obţinem:

80,12

79,9+80,2= g/l zaharuri reducătoare