📁 Обзор дела: интересное дело попадает на стол пищевых сыщиков в неожиданном месте, в пивном баре под открытым небом. Клиент обращается к ним с просьбой найти метод, позволяющий выполнить определение содержания белка в пиве в соответствии с требованиями стандартов. Сыщики рады быть полезными и демонстрируют, как использовать эталонный метод Кьельдаля для определения содержания азота и белка в образцах пива и солода.

Поздний летний вечер, пивной бар под открытым небом гудит от веселой болтовни и громкого звона пивных кружек. Последние золотые лучи солнца гладят лиственные волосы Мисс Маппл и заставляют ее краснеть от удовольствия и тепла. Пятеро сыщиков удобно расположились за деревянным столиком и вспоминают о семинаре по созданию калибровочной модели для БИК, который они только что закончили.

Человек, сидящий за соседним столиком, слышит их оживленную дискуссию и с любопытством разглядывает сыщиков. Затем он подходит к их столику и вежливо интересуется, кто они такие. Шалот Холмс с гордостью объясняет, что все они работают в частном детективном агентстве и занимаются аналитикой пищевых продуктов. Мужчина искренне заинтересован и спрашивает, может ли он поставить перед сыщиками собственную задачу по анализу продуктов питания. Если они успешно справятся с ней, он подумает о продолжении сотрудничества и обеспечении агентства новыми делами.

Сыщики переглядываются и дружно кивают в знак согласия.

Мужчина подтягивает стул и быстро излагает суть своего дела.

Он планирует открыть собственную пивоварню и поставлять качественное пиво в пивные бары, такие как этот, в котором они сейчас находятся. Но он знает, что качество алкогольных напитков определяется по строгим критериям. Особый интерес представляет определение содержания белка в образцах пива и солода для подтверждения соответствия продукции требованиям государственных стандартов. Он не имеет представления о том, как этого добиться, но хочет, чтобы это был самый точный и подходящий метод.

Мисс Маппл, к настоящему времени темно-красная от солнечного загара, берет инициативу на себя, поскольку она большая поклонница стандартных эталонных методов. Она вытаскивает ручку из одного из своих карманов, и записывает на салфетке этапы определения содержания белка в пиве:

— гомогенизируйте образец путем перемешивания или измельчения;
— добейтесь удаления СО₂ из образца пива, встряхивая или перемешивая образец;
— используйте подходящий прибор Кьельдаля для разложения образца;
— проведите перегонку и титрование пробы в установке Кьельдаля.

Она предлагает неожиданному заказчику продемонстрировать надежность этого метода на примере образцов пива и солода. Они договариваются встретиться снова, в то же время, в том же месте на следующий день. Пятеро сыщиков допивают свои напитки и отправляются домой, чтобы хорошенько выспаться.

На следующий день сыщики встречаются в офисе рано утром, чтобы уложиться в обещанный срок. Мисс Маппл уже побывала в супермаркете, где приобрела следующие образцы:

• светлое пиво I с указанным содержанием белка <0,5 г/100 мл;
• светлое пиво II с указанным содержанием белка 0,5 г/100 мл;
• солод I с содержанием белка 12,5 г/100 г;
• солод II с содержанием белка 9,0 г/100 г.

В мгновение ока она составляет протокол определения содержания белка в пиве, и сыщики готовы действовать.

Прежде всего, им нужно будет проверить этап процесса разложения образца с использованием ацетанилида. Для проведения холостого опыта они выполняют следующие действия:

1. Сыщики добавляют 0,1 г ацетанилида в пробирку для проб объемом 300 мл.
2. В пробирку добавляют 1 таблетку на основе титана и 10 мл серной кислоты (конц. 98%).
3. Они готовят холостые пробы на основе тех же химических реагентов без образца.
4. Затем они подключают скруббер к своей установке для разложения по методу Кьельдаля для поглощения кислотных паров.
5. Помещают держатель пробирок в вытяжной шкаф и устанавливают защитный экран.
6. Медленно приливают по стеклянной стенке пробирки 6 мл перекиси водорода (30%) с помощью дозатора.
7. Они ждут, пока прекратится образование дыма и утихнет реакция.
8. Наконец, они переносят держатель вместе с защитным экраном и образцами в положение для охлаждения.
9. Они устанавливают всасывающий модуль на образцы и запускают процесс разложения в соответствии со следующими параметрами:

Этап	Температура (⁰C)	Время (мин)
1	360	0
2	420	65
Охлаждение		25

После завершения разложения они дают образцам остыть.

Теперь сыщики готовы к проведению разложения образцов для определения содержания белка в пиве и солоде. Они помещают по 10 мл каждого образца пива и 0,4 г солода в пробирки объемом 300 мл. В каждую пробирку они добавляют 1 таблетку Titanium и 10 мл серной кислоты (концентрация 98%), наряду с этим они снова готовят холостые контрольные пробы. Затем они выполняют те же самые шаги, которые были предприняты для разложения образца ацетанилида.

По истечении времени, необходимого для разложения образцов, Нэнси Биф замечает, что реакционная смесь в одной из пробирок с образцами еще не приобрела четкого сине-зеленого цвета. Мисс Маппл предлагает продолжить процесс разложения еще в течение 15 минут при температуре 420 °C, и это решает проблему. После охлаждения образцов Яйкюль Пуаро обращает внимание на потемнение прозрачных реакционных смесей с образцами. Мисс Маппл объясняет, что это явление происходит из-за гидролиза матрицы, например, углеводов. Она уверяет Яйкюля Пуаро, что эффект затемнения не повлияет на результаты их исследований.

Теперь они готовы перейти к дистилляции и титрованию.

Мисс Маппл предлагает использовать следующие параметры для настройки системы Кьельдаля:

Объем H2O	50 мл	Титровальный раствор	H2SO4 0.05 моль/л
Объем NaOH	45 мл	Тип сенсора	Потенциометрический
Время реакции	5 сек	Режим титрования	Онлайн
Режим дистилляции	Фиксированное время	Время начала титрования	120 сек
Время дистилляции	180 сек	Режим измерения	Конечная точка pH
Скорость перемешивания во время дистилляции	5	Конечная точка pH	4.65
Мощность пара	100%	Скорость перемешивания во время титрования	7
Тип титрования	Борная кислота	Начальный объем титрования	0 мл
Объем раствора в приемнике	60 мл	Алгоритм титрования	Оптимальный

Как только аналитические процессы завершены, сыщики взволнованно смотрят на полученные данные. Но, как правильно указывает Яйкюль Пуаро, результаты отображаются в виде процентного содержания азота в образце. Чтобы определить содержание белка, полученное значение содержания азота необходимо умножить на специфический для образца белковый коэффициент. Мисс Маппл записывает расчеты, которые им необходимо сделать для определения содержания белка в пиве:

w_N : массовая доля азота

V_Sample : объем титранта на образец (мл)

V_Blank : средний объем титранта на холостую пробу (мл)

z : молярный коэффициент валентности (1 – для HCl, 2 – для H₂SO₄)

c : концентрация титранта (моль/л)

f : титрантный факторпоправочный коэффициент титранта (для коммерческих растворов обычно 1.000)
M_N : молекулярная масса азота (14.007 г/моль)

m_Sample : масса образца (г)

1000 : коэффициент пересчета (мл/л)

PF : специфический для образца коэффициент пересчета белка (6,25 для пива и солода)

Для эталонного стандартного вещества они определяют чистоту ацетанилида по следующему уравнению:

%N : массовое содержание азота в процентах

%N_Ac : массовое содержание азота в процентах с поправкой на чистоту стандартного вещества ацетанилида (%)

%P : массовое содержание белка в процентах

P : чистота стандартаного вещества ацетанилида (%)

Для начала сыщики получают таблицу результатов определения содержания азота в образцах стандарта ацетанилида и степени его извлечения. Они отмечают, что средний объем титранта, пошедшего на холостую пробу  (V_Blank), составляет 0,243 мл (n = 4), и рассматривают полученные данные.

Ацетанилид	Масса образца (г)	Объем образца (мл)	Масс. % азота (с поправкой на чистоту стандартного вещества)	Извлечение (%)
Образец 1	0,1009	7,648	10,38	100,2
Образец 2	0,1006	7,655	10,43	100,6
Образец 3	0,1091	8,264	10,40	100,4
Образец 4	0,1050	7,988	10,45	100,8
Среднее значение (%)			10,42	100,5
Среднеквадратичное отклонение (%)			0,3	0,3

Они довольны результатами, так как номинальное содержание ацетанилида составляет 10,36% азота, а степень извлечения находится в пределах спецификации 98-102%.

Затем сыщики смотрят на результаты анализа для образца пива с содержанием белка менее 0,5 г/100 мл:

Пиво I	Масса образца (г)	Объем образца (мл)	% N	% P
Образец 1	10	4,899	0,0652	0,408
Образец 2	10	4,891	0,0651	0,407
Образец 3	10	4,903	0,0653	0,408
Среднее значение (%)			0,0652	0,408
Среднеквадратичное отклонение (%)			0,1	0,1

И на результаты анализа образца пива с содержанием белка 0,5 г/100 мл:

Пиво II	Масса образца (г)	Объем образца (мл)	% N	% P
Образец 1	10	4,556	0,0604	0,378
Образец 2	10	4,590	0,0609	0,381
Образец 3	10	4,592	0,0609	0,381
Среднее значение (%)			0,0607	0,380
Среднеквадратичное отклонение (%)			0,5	0,5

Следующие данные относятся к образцу солода с заявленным содержанием белка 12,5 г/100 г:

Солод I	Масса образца (г)	Объем образца (мл)	% N	% P
Образец 1	0,4645	6,925	2,015	12,6
Образец 2	0,4079	6,107	2,014	12,6
Образец 3	0,3984	5,927	1,999	12,5
Среднее значение (%)			2,009	12,6
Среднеквадратичное отклонение (%)			0,5	0,5

И, наконец, результаты исследования образца солода с заявленным содержанием белка 9 г/100 г:

Солод II	Масса образца (г)	Объем образца (мл)	% N	% P
Образец 1	0,4226	4,655	1,463	9,14
Образец 2	0,4245	4,655	1,456	9,10
Образец 3	0,3969	4,417	1,473	9,20
Среднее значение (%)			1,464	9,15
Среднеквадратичное отклонение (%)			0,6	0,6

Сыщики хлопают друг друга по плечу. Они снова добились надежных и воспроизводимых результатов точно в срок и раскрыли своё новое дело по определению содержания белка в пиве. Результаты хорошо соответствуют указанным значениям с низкими относительными стандартными отклонениями (rsd). Для разложения образцов потребовалось 65 минут. Извлечение ацетанилида составило 100,5% (RSD = 0,3%), что находится в пределах спецификаций от 98 до 102%.

Мисс Маппл отдает должное таблеткам Кьельдаля Titanium и перекиси водорода за сокращение времени проведения исследования, поскольку эти реактивы помогли увеличить скорость процесса разложения образцов и добиться высокого извлечения. Также использование высокоавтоматизированной системы Кьельдаля значительно ускорило анализ.

Счастливые, они допивают остатки образцов пива, следуя строгому девизу «Нельзя оставлять пиво на произвол судьбы». Они снова встречают своего неожиданного заказчика в пивном баре под открытым небом. Он настолько впечатлен работой пищевых сыщиков, что обещает обеспечить их новыми делами. А Мисс Маппл предлагает своей команде ещё по стаканчику сидра. Она ведь сладкое яблоко 🍻.