Bepalingen van het gehalte aan vitamine C RIS-practica revisited 1 Jan Apotheker en Alex van den Berg Rijksuniversiteit Groningen De practica van het Research Instituut Schoolscheikunde (RIS) van de RuG zijn in de jaren '70 en '80 gepubliceerd in NVOX. Later zijn ze gebundeld en via de Ledenservice van de NVON verspreid. Omdat de practica nogal eens gebruikt worden bij profielwerkstukken en praktische opdrachten vonden we het zinvol een selectie ervan te updaten. Hierbij vragen we uw hulp. Uw hulp bij het updaten We willen graag weten of de RIS-practica op school uitvoerbaar zijn door de leerlingen. Daarom vragen we u om ons uw commentaar te geven als u één van de practica hebt uitgevoerd. We zien dat graag tegemoet in de vorm van ‘tips voor de toa’ en ‘tips voor de docent’ op een formulier dat u kunt vinden op internet (bron 2). De oorspronkelijke uitgebreide versie van deze bepaling van vitamine C is op deze site te vinden. U kunt op het formulier desgewenst verder aangeven welke RIS-publicatie u de volgende keer besproken wilt hebben. Als we op die manier voldoende practica hebben verzameld, bundelen we de practica na verwerking van de commentaren. Deze bundel wordt via de NVON-Ledenservice verkocht. Als commentaargever krijgt u een presentexemplaar. De bepalingen van het vitamine C-gehalte die we als eerste bespreken komen uit RISpublicatie XV en IX.
Inleiding In Tabel 1 zijn titels van profielwerkstukken weergegeven met vitamine C als onderwerp (bron 1). Kennelijk worden de bepalingen nog voldoende gebruikt. Tabel 1. Titels van profielwerkstukken over vitamine C Vitamine C De chemische en Vitamine C-gehalte in biologische werking fruit en groente van vitamine C Vitamine C-gehalte in De invloed van Vitamine C-gehalte in verschillende temperatuur op sinaasappelsap vruchtensappen vitamine C Vitamine C / Een gezonde kijk op Vitamine C-gehalte vervolgonderzoek vitamine C meten Vitamine C-afname Haarverf / vitamine Vitamine C en tijdens het koken C mineralensupplementen Vitamine C en Het vitamine CVitamine C blaasontsteking gehalte: Bepalingen, beloftes en de waarheid Vitamine C en In de vitamine CVitamine C-bepaling in verwarming test: Hoe bereid je voedingsmiddelen aardappelen het best? Vitamine C-gehalte van Kwalitatief en Vitamine C in fruit kwantitatief babyhapjes productonderzoek vitamine C
Vitamine C in sinaasappelen Vitamine C in sinaasappelsap Vitamine C in vruchtensap Vitamine C is oké! Vitamine C-titratie
Vitamine C versus citroenzuur Vitamine C, hoe zit het daarmee?
Vitamine C in aardappelen
Vitamine C in appels
Vitamine C in citroen
Onderzoek het vitamine C-gehalte in verschillende soorten fruit- en vruchtendranken Oxidatie van vitamine C in vruchtensappen en groenten Sinaasappel of vitaminepil...het is maar net wat je wilt (alles wat je wilt weten over vitamines)
Vitamine C in spruiten en paprika
Vitamine C, wat moet je er mee?
Vitamine C in vruchtensap
Vitamine C; gezond, gezonder, gezondst
De bepaling van het vitamine C-gehalte in paprika's
Vitamine C-gehalte in fruit
Achtergrondinformatie Vitamine C komt in groentes en fruit voor. Tabel 2 geeft voor enkele fruit- groentesoorten weer hoeveel dat is. De gegevens van de fruitsoorten zijn ontleend aan bron 3, die van de groenten aan bron 4. Door extractie met 5% azijnzuuroplossing extraheer je de vitamine C. Het zuur gebruik je, omdat vitamine C in zuur milieu relatief stabiel is. Tabel 2. Gehalte aan vitamine C bij bepaalde soorten fruit en groente Soort fruit mg vitamine C Soort fruit / groente mg vitamine C per 100 gram fruit per 100 gram fruit / groente Aardbei 57 Mango 28 Abrikoos 10 Meloen 10-42 Ananas 15 Papaja 62 Appel 6 Peer 4 Avocado 8 Perzik 7 Banaan 9 Sinaasappel 53 Citroensap 46 Tomaat 19 Framboos 23-32 Zwarte bessen 155-215 Grapefruit 34 Groene paprika 80 Kiwi groen 98 Gek. broccoli 65 Kiwi geel 120-180 Gek. boerenkool 41
Extractie Voor de extractie snij je fruit of groente klein. Weeg 100 gram van de groente of het fruit af, en extraheer met vier porties van 25 mL 5% azijnzuur. Verzamel de porties azijnzuur in een maatkolf van 250 mL. Vul aan tot de merkstreep. Met behulp van bovenstaande tabel bepaal je hoeveel vloeistof gepipetteerd moet worden, zodat bij de titratie rond de 20 mL titratievloeistof nodig is. Dit toegevoegde zuur stoort uiteraard de zuur-basetitratie. Het zuur is echter nodig om het enzym ascorbinezuuroxidase te inactiveren. In plaats van 5% azijnzuur kun je ook 2% trimetafosforzuur, (HPO3)3 , of 2% oxaalzuur gebruiken. Vitamine C kan ook aan eiwit gebonden zijn. Het trimetafosforzuur maakt dit vitamine C ook vrij. Fe2+ en Cu2+ kunnen kennelijk de oxidatie van vitamine C versnellen. Door het toevoegen van trimetafosforzuur worden deze ionen weggenomen. In figuur 1 zijn
de verschillende vormen van fosforzuur weergegeven, om duidelijk te maken wat trimetafosforzuur is.
Figuur 1. De verschillende vormen van fosforzuur.
Reacties In figuur 2 zijn de reacties weergegeven die gebruikt worden voor de titratie van vitamine C. Daaruit blijkt, dat zowel een zuur-basetitratie als een redoxtitratie gebruikt kan worden. Daarnaast bestaat ook nog een coulometrische bepaling.
Figuur 2. Reacties van ascorbinezuur.
Bepalingen Zuur-base titratie De molmassa van C6H8O6 is 176. Eén tablet vitamine C bevat 50 mg vitamine C. Dat is 0,28 mmol. Als je 0,1 M NaOH gebruikt voor de titratie, is er per tablet 2,8 mL loog nodig. 200 mg vitamine C is 1,14 mmol vitamine C en vraagt ongeveer 11, 4 mL 0,1 M loog. Dat lijkt voldoende voor een redelijke bepaling. Er moet rekening mee gehouden worden dat de meeste fruitsoorten ook zuur bevatten. Dit zuur stoort uiteraard de bepaling.
Redoxtitraties Je kunt voor de titratie verschillende soorten oxidatoren gebruiken. Titratie 1 Een oplossing van I2 in KI kan als oxidator worden gebruikt: Reactie : I3-(aq) → 3 I-(aq). Er zijn twee opties voor het gebruik van het jood. De eerste is een directe titratie met 0,05 M I2, met zetmeel als kleurindicator. Voor 20 mg vitamine C is 22,8 mL 0,05 M I2-oplossing nodig. Titratie 2 Het alternatief is het toevoegen van een overmaat I2 en een terugtitratie met 0,1 M Na2S2O3. Voeg ongeveer 0,5 g I2 toe aan 200 mg vitamine C. Dan is ongeveer 16 mL 0,1 M thio nodig voor de terugtitratie, ook weer met zetmeel als indicator. Titratie 3 Een andere oxidator die je kunt gebruiken is kaliumjodaat. Kaliumjodaat reageert met jood als volgt: IO3-(aq) + 5 I-(aq) + 6 H+ → 3 I2(aq)+ 3 H2O(l) Het jood dat ontstaat, reageert met vitamine C. Gebruik ongeveer 3 mL 2 M zwavelzuuroplossing en 2 mL 2 M kaliumjodide-oplossing. Voor 200 mg vitamine C is ongeveer 19 mL 0,02 M KIO3 nodig, met zetmeel als indicator. Titratie 4 In figuur 2 is de halfreactie weergegeven van 2,6 dichloorindofenol (DNP) als oxidator. Daarbij treedt een kleurverandering op van blauw naar lichtroze. Deze reactie kun je ook gebruiken voor het titreren van vitamine C. Voor 1 tablet vitamine C dat 50 mg vitamine C bevat is 76 mg DNP nodig. Er wordt hiertoe een oplossing van DNP in 100 mL water gemaakt. De oplosbaarheid is niet erg hoog. De oplossing kun je licht basisch maken om de oplosbaarheid te verbeteren. In de RIS-practica wordt een oplossing van 50 mg in 100 mL water gebruikt. Voor één tablet vitamine C is dan ruim 150 mL nodig. Het zal duidelijk zijn dat deze oplossing alleen geschikt is voor lagere concentraties vitamine C.
Figuur 3. Halfreactie van dichloorfenol als oxidator.
Coulometrische bepaling Deze bepaling is gebaseerd op een eindexamenopgave uit mei 1975. Aan een oplossing van ascorbinezuur wordt kaliumbromide toegevoegd. Bij de elektrolyse treden de volgende reacties op: (-) pool: 2 H+ + 2 e- → H2(g) (+) pool: 2 Br -(aq) → Br2(aq) + 2 eHet gevormde broom reageert met vitamine C. Als het vitamine C op is, wordt de oplossing bruin door het gevormde Br2(aq). Als indicator gebruik je methyloranje, dat in zuur milieu door broom geoxideerd wordt tot een kleurloos product. Door de tijd en de stroomsterkte te meten, kan bepaald worden hoeveel coulomb door de oplossing is geleid. Dit kan herleid worden tot het aantal mol vitamine C. 100 mg vitamine C is 0,57 mmol vitamine C. Daarvoor is 1,14 mmol elektronen nodig. Deze hebben een lading van 110 C. Uitgaand van een tijdsduur van ongeveer 300 seconden, levert dat een stroomsterkte op van 0,37 A. Het lijkt verstandig, in verband met mogelijke warmteontwikkeling om de stroomsterkte met een factor 10 te verlagen naar circa 40 mA. Door de stroomsterkte met Scienceworkshop of met IP-Coach te meten, kun je nauwkeurig de doorgevoerde lading bepalen (oppervlakte onder de curve). In de RIS-publicatie wordt 100 mg vitamine C opgelost in water tot 100 mL in een maatkolf. Van deze oplossing wordt 10,0 mL gemengd met 10 mL KBroplossing(100 g/L) en 20 mL gedestilleerd water. Als indicator kun je 0,5 mL ijsazijn en enkele druppels methyloranje, 0,5 mL ijsazijn en enkele druppels methylrood, of 0,5 mL 10% KI, met 0,5 mL stijfseloplossing nemen. Als spanningsbron wordt een spanningsbron van 10 tot 20 V gebruikt. Als elektroden worden platina-elektroden gebruikt. De stroomsterkte wordt op ongeveer 40 mA gehouden. Tijdens de elektrolyse moet geroerd worden. De duur van de elektrolyse zal ongeveer 5 minuten moeten zijn. Voor vrijwel alle oplossingen in dit artikel geldt dat ze redelijk vers moeten zijn. In het algemeen loopt de concentratie vrij sterk terug in 24 uur (vitamine C ongeveer 15%). Jan Apotheker is vakdidacticus scheikunde aan de RuG en Alex van den Berg is de coördinator van het Bètasteunpunt. Contactadres:
[email protected] Literatuur en bronnen 1. http://www.tweedefase-loket.nl/downloaden/ 2. Volledige RIS-publicaties (nr. 2 en nr. 8) en formulier om commentaar in te vullen: http://www.rug.nl/fwn/informatievoor/scholieren/betasteunpunt/onderwerp/scheikundigeb epalingen 3. http://www.naturalhub.com/natural_food_guide_fruit_vitamin_c.htm 4. http://www.nal.usda.gov/fnic/foodcomp/Data/SR18/nutrlist/sr18list.html 5. P.J. de Rijke, W. v.d.Veer: RIS-publicaties
