制糖工艺学实验指导手册.doc

制糖工艺学实验指导手册陈国忠 编写鲁东大学生命科学学院2011年8月实验一 食品中还原糖含量的测定（GB/T5009.72008 第一法 直接滴定法）一、实验目的1、理解直接滴定法测定还原糖的原理及操作要点；2、熟练称量、过滤、定容、滴定等基本操技术。二、实验原理 试样经除去蛋白质后，在加热条件下，以次甲基蓝作指示剂，滴定标定过的碱性酒石酸铜溶液（用还原糖标准溶液标定碱性酒石酸铜溶液），还原糖将溶液中的二价铜还原成氧化亚铜。以后稍过量的还原糖使次甲蓝指示剂褪色，表示终点到达。根据试样溶液消耗体积，计算还原糖量。反应方程式如下：CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2+Na2SO4COONa COONa CHOH CHO +Cu(OH)2= Cu +2H2OCHOH CHO COOK COOKCOONa COONa CHO CHOHCHO CHOH 2 Cu +(CHOH)4 +2H2O=2 + (CHOH)4+Cu2OCHO CHOH CH2HO CH2OHCOOK COOK亚甲蓝氧化型+还原糖亚甲蓝还原型(蓝色) （无色）三、实验试剂1、盐酸(1+1)：量取50mL盐酸，加水稀释至100mL。2、碱性酒石酸铜甲液：称取15g硫酸铜 ( CuSO45H2O) 及0.05g次甲基蓝，溶入水中并稀释至1000mL。3、碱性酒石酸铜乙液：称取50g酒石酸钾钠及75g氢氧化钠，溶于水中，再加入4g亚铁氰化钾，完全溶解后，用水稀释至1000mL，贮存于橡胶塞玻璃瓶内。4、乙酸锌溶液：称取21.9g乙酸锌，加3mL冰乙酸，加水溶解并稀释至100mL。5、亚铁氰化钾溶液：称取10.6g亚铁氰化钾，加水溶解并稀释至100mL。6、葡萄糖标准溶液：准确称取1.000g经过962干燥2h的纯葡萄糖，加水溶解后加入5mL盐酸，并以水稀释至1000mL。此溶液每mL相当于1.0mg葡萄糖。四、实验仪器1、分析天平； 2、可调电炉；3、50mL小烧杯； 4、250mL容量瓶；5、100mL量筒，1个/2组； 6、250mL锥形瓶3只；7、25mL酸式滴定管1支/组； 8、5mL移液管4支/2组；9、10mL移液管1支/2组； 10、干燥滤纸3张，漏斗1个/组；11、小玻璃棒1根/组； 12、玻璃珠：9颗/组 ；五、操作步骤（一）试样处理称取约2.50g5.00g试样，置于250mL容量瓶中，加50mL水，摇匀后慢慢加入5mL乙酸锌溶液，混匀放置片刻，加入5mL亚铁氰化钾溶液，加水至刻度，混匀，沉淀、静置30min，用干燥滤纸过滤，弃去初滤液，滤液备用。（二）标定碱性酒石酸铜溶液吸取5.0mL碱性酒石酸铜甲液及5.0mL乙液，置于150mL锥形瓶中，加水10mL，加入玻璃珠2粒，从滴定管滴加约9mL葡萄糖，控制在2min内加热至沸，趁沸以每两秒1滴的速度继续滴加葡萄糖标准溶液，直至溶液蓝色刚好褪去为终点，记录消耗葡萄糖标准溶液的总体积，同时平行操作三份，取其平均值，计算每10mL （甲、乙液各5mL）碱性酒石酸铜溶液相当于葡萄糖的质量或其他还原糖的质量 （mg）。 m1= CV式中：m110mL (甲乙各5mL)碱性酒石酸铜溶液相当于葡萄糖的质量(mg)； C葡萄糖标准溶液的浓度，mg/ mL； V标定时消耗葡萄糖标准溶液的体积，mL。（三）试样溶液预测吸取5.0mL碱性酒石酸铜甲液及5.0mL乙液，置于150mL锥形瓶中，加水10mL，加入玻璃珠2粒，控制在2min内加热至沸，趁沸以先快后慢的速度，从滴定管中滴加试样溶液，并保持溶液沸腾状态，待溶液颜色变浅时，以每两秒1滴的速度滴定，直至溶液蓝色刚好褪去为终点，记录样液消耗体积。当样液中还原糖浓度过高时应适当稀释，再进行正式测定，使每次滴定消耗样液的体积控制在与标定碱性酒石酸铜溶液时消耗的还原糖标准溶液的体积相近，约在10mL左右。提示：当浓度过低时，则采取直接加入10mL试样液，免去加水10mL，再用还原糖标准溶液滴定至终点，记录消耗还原糖标准溶液的体积。（四）试样溶液测定吸取5.0mL碱性酒石酸铜甲液及5.0mL乙液，置于150mL锥形瓶中，加水10mL，加入玻璃珠2粒，从滴定管滴加比预测体积少1mL的试样溶液至锥形瓶中，使在2min内加热至沸，趁沸继续以每两秒1滴的速度滴定，直至蓝色刚好褪去为终点，记录样液消耗体积，同法平行操作三份，得出平均消耗体积。六、数据记录与计算（一）数据记录123平均值标定时葡萄糖用量，mL10mL碱性酒石酸铜相当于葡萄糖的量，mg测定时消耗试样溶液的量，mL称取试样质量，g（二）结果计算试样中还原糖(以葡萄糖计)的含量为： 式中：X试样中还原糖(以葡萄糖计)含量，g/100g；m110mL碱性酒石酸铜溶液 (甲、乙液各5 mL) 相当于葡萄糖的质量，mg； m试样质量，g；V测定时平均消耗试样溶液体积，mL；当浓度过低时试样中还原糖(以葡萄糖计)的含量按下式计算：式中：m2标定时体积与加入样品后消耗的还原糖标准溶液体积之差相当于葡萄糖的质量，mg。还原糖含量10g/100g时计算结果保留3位有效数字；还原糖含量10g/100g时，计算结果保留2位有效数字。七、注意事项此实验影响测定结果的主要操作因素是反应液碱度、热源强度，煮沸时间和滴定速度，一般煮沸时间短消耗糖多，反之，消耗糖液少；滴定速度过快，消耗糖量多，反之，消耗糖量少。另外溶液碱度愈高，二价铜的还原愈快，因此必须严格控制反应的体积，使反应体系碱度一致。（1）热源一般采用800W电炉，反应液在2秒内沸腾。（2）控制锥形瓶内液体在2min内加热至沸腾。（3）1min内滴定结束；（4）整个滴定过程一直保持沸腾状态；（5）平行实验误差不超过0.1mL。（6）加热沸腾后，要始终保持在微沸状态下滴定。继续滴定至终点的体积（mL），应控制在0.5至1 mL以内。2、平行试验试样溶液的消耗量相差不应超过0.1mL。滴定时，先将所需体积的绝大部分先加入至碱性酒石酸铜试剂中，使其充分反应，仅留1 mL左右用滴定方式加入，其目的是使绝大多数试样溶液与碱性酒石酸铜在完全相同的条件下反应，减少因滴定操作带来的误差，提高测定精度。3、试样液中还原糖的浓度不宜过高或过低，根据预测试验结果，调节试样中还原糖的含量在1mg/mL。4、滴定终点蓝色褪去后，溶液呈现黄色，此后又重新变为蓝色，不应再进行滴定。因为亚甲蓝指示剂被糖还原后蓝色消失，当接触空气中的氧气后，被氧化重现蓝色。5、碱性酒石酸铜甲液和乙液应分别配制，分别贮存，不能事先混合贮存。否则酒石酸钾钠铜配合物长期在碱性条件下会慢慢分解析出氧化亚铜沉淀，使试剂有效浓度降低。八、思考题 为什么滴定操作必须在加热至沸的情况下进行？实验二 粮食中淀粉含量的测定（GB/T 55142008）一、实验目的掌握粮食中淀粉含量测定的原理、试剂、仪器设备及操作要点。二、实验原理 试样经除去脂肪及可溶性糖类后，其中淀粉用淀粉酶水解成二糖，再用盐酸水解成具有还原性的单糖，最后按还原糖测定，并折算成淀粉含量。三、实验试剂1. 淀粉酶溶液：称取-淀粉酶0.5g，加100mL水溶解，加入数滴甲苯或三氯甲烷，防止长霉。2. 碘溶液：称取3.6g碘化钾溶于20mL水中，加入1.3g碘，溶解后加水稀释至100mL。3. 85%乙醇。4. 6mol/L盐酸：取盐酸50mL加水至100mL。5. 200g/L氢氧化钠溶液。6. 甲基红指示液：称取0.1g甲基红用95%乙醇溶液定容至100mL。7. 乙醚。8. 蒸馏水。四、仪器设备1、 粉碎磨：40目筛。2、 天平：分度值0.01g。3、 锥形瓶：250mL。4、 回流冷凝装置：与250mL锥形瓶匹配。5、 容量瓶：250mL。6、 抽滤装置。7、 恒温水浴锅。五、操作步骤待测样品，用粉碎磨粉碎至全部通过40目筛，充分混合，保存备用。试样水分含量的测定：105烘干至恒重，计算。1、 称取试样约25g（精确至0.01g），置于放有滤纸的漏斗内，先用50mL乙醚分5次洗涤去除脂肪，再用约100mL乙醇洗涤除去可溶性糖类，将残留物移入250mL烧杯，并用50mL水洗滤纸及漏斗，洗液并入烧杯内。2、 将烧杯置于沸水浴加热15min，使淀粉糊化。3、 将糊化的试样，放置冷却至60以下，加20mL -淀粉酶溶液，在恒温水浴锅中5560保温水解1h，并经常搅拌。4、 取酶解液1滴加1滴碘溶液，应不显蓝色，否则再加热糊化并加适量酶溶液，继续保温，直至加碘不显蓝色为止。5、 将酶解液加热至沸，冷却后移入250mL容量瓶加水定容至刻度，混匀，过滤，弃去初滤液。6、 取50mL滤液，置于250mL锥形瓶中，加5mL盐酸，装上回流冷凝管，在沸水浴中回流1h。冷却后加2滴甲基红指示液，用氢氧化钠溶液中和至中性，溶液转入100mL容量瓶，洗涤锥形瓶，洗液并入100mL容量瓶中，加水定容至刻度，混匀备用。用处理好的试样按实验一的方法操作，测定还原糖含量。同时量取50mL水及与试样处理时相同量的-淀粉酶溶液，按同一方法作试剂空白试验。六、结果计算试样中淀粉的干基含量（X）以质量分数表示，按下式计算：式中：X试样中淀粉的干基含量，%；m1转化后测得的还原糖质量（以葡萄糖计），mg； m2试剂空白相当于还原糖质量（以葡萄糖计），mg；m0试样质量，g；V转化后稀释为100mL，测定还原糖的体积，mL；w试样水分，%；0.9还原糖（以葡萄糖计）换算成淀粉的换算系数。每份样品应平行测定2次，平行试样测定的结果符合重复性要求时，取其算术平均值作为结果，测定结果保留到小数点后2位。对同一被测对象，相互独立进行测定获得的两次独立测定结果差得绝对值不大于这两个测定值的算术平均值的5%。七、思考题 实验过程中有哪些因素最容易影响最终检测结果？实验三 淀粉的液化糖化一、实验目的掌握淀粉液化糖化的原理、试剂、仪器设备及操作要点。二、实验原理 发酵过程中，有些微生物不能直接利用淀粉，因此，当以淀粉为原料时，必须先将淀粉水解成葡萄糖，才能供发酵使用。一般将淀粉水解为葡萄糖的过程称为淀粉的糖化，所制得的糖液称为淀粉水解糖。发酵生产中，淀粉水解糖液的质量，与生产菌的生长速度及产物的积累直接相关。可以用来制备淀粉水解糖的原料主要有薯类(木薯、甘薯)淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉、大米淀粉等，根据原料淀粉的性质及采用的水解催化剂的不同，水解淀粉为葡萄糖的方法可分为酸解法、酸酶结合法和酶解法。实验室中常采用酶解法制备淀粉水解糖。酶解法是指利用淀粉酶将淀粉水解为葡萄糖的过程。酶解法制葡萄糖可分为两步：第l步是利用-淀粉酶将淀粉液化为糊精及低聚糖，使淀粉的可溶性增加，这个过程称为液化；第2步是利用糖化酶将糊精或低聚糖进一步水解，转变为葡萄糖的过程，在生产上称为糖化。淀粉的液化和糖化都是在酶的作用下进行的，故也称为双酶水解法。酶法液化原理淀粉的酶法液化是以-淀粉酶为催化剂，该酶作用于淀粉的-1,4糖苷键，从内部随机地水解淀粉，从而迅速将淀粉水解为糊精及少量麦芽糖，所以也称内切淀粉酶。淀粉受到-淀粉酶的作用后，其碘色反应发生如下变化：蓝紫红浅红不显色(即碘原色)。酶法糖化原理淀粉的糖化是以糖化酶为催化剂，该酶从非还原末端以葡萄糖为单位顺次分解淀粉的-1,4糖苷键或-1,6糖苷键。因为是从链的一端逐渐地一个个地切断为葡萄糖，所以称为外切淀粉酶。淀粉糖化的理论收率因为在糖化过程中，水参与反应，故糖化的理论收率为111.11，如下所示：（C6H10O5)n+H2OnC6H12O6 162 18 180 100.00 111.11DE值用DE值表示淀粉水解的程度或糖化程度。糖化液中还原性糖以葡萄糖计，占干物质的百分比称为DE值。液化DE值与糖化DE值的关系液化程度应控制适当，太低或太高均不利。原因是液化程度低，则粘度大，难操作；同时，由于液化程度低，底物分子少，水解机会少，影响糖化速度；液化程度低，易发生老化；但液化超过一定程度，则不利于糖化酶与糊精生成络合结构，影响催化效率，造成糖化液的最终DE值低。一般液化DE值应控制在12-18。糖化时间与糖化酶用量关系表糖化时间（h）68101624324872糖化酶用量（U/g淀粉）480400320240180150120100为加快糖化速度，可以提高酶用量，缩短糖化时间。但酶用量太高，反而使复合反应严重，最终导致葡萄糖值降低。在实际生产中，应充分利用糖化罐的容量，尽量延长糖化时间，减少糖化酶用量。三、仪器设备 （1）玉米粉（2）高温-淀粉酶（3）糖化酶（4）量筒（5）水桶（6）水浴锅（7）滴定管（8）电炉（9）白瓷板（10）三角瓶（11）pH试纸（12）烘箱四、实验步骤4.1液化称取2.0g左右的淀粉原料置于250mL烧杯中，加入50mL水，搅拌均匀配制成淀粉乳，将烧杯置于沸水浴加热15min，使淀粉糊化。将糊化的试样，放置冷却至60以下，调节pH值至6.5，加入0.5%液化酶溶液20mL，60水