[工学]07酸度的测定.ppt

1 第七章酸度的测定第一节概述 一 酸度的概念1 食品中的几种酸度 总酸度 可滴定酸度 指食品中所有酸性成分的总量 包括在测定前已离解成H 的酸的浓度 游离态 也包括未离解的酸的浓度 结合态 酸式盐 其大小可借助标准碱液滴定来求取 MeasurementofAcidity 2 有效酸度 指被测溶液中H 的浓度 反映的是已离解的酸的浓度 常用pH值表示 其大小由pH计测定 pH的大小与总酸中酸的性质与数量有关 还与食品中缓冲物的质量与缓冲能力有关 活度 强电解质 因为总离子浓度高 离子间的力大 参加化学反应的有效浓度要比它的实际浓度低 所以 活度 浓度 3 人的味觉只对H 有感觉 所以 总酸度高 口感不一定酸 在一定的pH下 人类对酸味的感受强度不同 如 醋酸 甲酸 乳酸 草酸 盐酸一般食品在pH 3 0 难以适口 pH 5为酸性食品 pH5 6无酸味感觉 食品色香味化学 黄梅丽等编轻工出版社 4 挥发酸 指食品中易挥发的有机酸 如甲酸 乙酸 醋酸 丁酸等低碳链的直链脂肪酸 其大小可以通过蒸馏法分离 再借标准碱液来滴定 挥发酸包含游离的和结合的两部分 5 外表酸度 指刚挤出来的新鲜牛乳本身所具有的酸度 主要来源于酪蛋白 白蛋白 柠檬酸盐 磷酸盐等 约占牛乳的0 15 0 18 以乳酸计 外表酸度 固有酸度 真实酸度 发酵酸度 牛乳总酸度由两部分组成 牛乳酸度 6 真实酸度 发酵酸度 指牛乳在放置过程中 在乳酸菌作用下使乳糖发酵产生了乳酸而升高的那部分酸度 若牛乳中含酸量超过0 15 0 20 即表明有乳酸存在 因此习惯上将0 2 以下含酸量的牛乳称为新鲜牛乳 若达0 3 就有酸味 0 6 就能凝固 7 牛乳酸度表示法牛乳除按乳酸表示总酸外 还有一种表示法 用 T表示 滴定酸度简称 酸度 牛乳 T 指滴定100mL牛乳样品 消耗0 1mol LNaOH溶液的mL数 或滴定10mL样品 结果再乘10 新鲜牛乳的酸度常为16 18 T 8 二 酸度测定的意义 有机酸影响食品的色 香 味及稳定性 食品中有机酸的种类和含量是判断其质量好坏的一个重要指标 利用食品中有机酸的含量和糖含量之比 可判断某些果蔬的成熟度 9 一 食品中常见的有机酸种类见80页表7 1 7 2 二 食品中常见的有机酸含量见81页表7 3 7 5 10 果蔬及其食品中常见的有机酸 11 12 13 三 食品中酸的来源 P80 生产加工不当 贮藏 运输中污染 原料带入 加工过程中人为加入 生产中有意让原料产酸 各种添加剂带入 14 滴定法测定总酸度 电位法 pH 测定有效酸度 分光光度法测定有效酸度 蒸馏法测定挥发酸 酸度的测定方法 15 第二节酸度的测定 一 总酸度的测定 滴定法 一 原理用标准碱液滴定食品中的酸 中和生成盐 用酚酞做指示剂 当滴定终点 pH 8 2 指示剂显红色 时 根据耗用的标准碱液的体积 计算出总酸的含量 反应式 RCOOH NaOH RCOONa H2O 16 试剂 0 1mol LNaOH标准溶液 可按GB601配制 补充 质量 体积浓度 注意 正确配制 准确标定 妥善保存 1 酚酞指示剂称取酚酞1g溶解于100ml95 乙醇中 变色范围pH 8 2 10 0 17 为何以pH8 2为终点而不是pH7 因为食品中有机酸均为弱酸 用强碱滴定生成强碱弱酸盐 显碱性 一般pH8 2左右 故选酚酞为指示剂 此盐在水解时生成金属阳离子 弱酸 OH 故显碱性 例 CH3COONa H2O CH3COOH Na OH 18 二 操作方法 样液的制备 固体样品 干鲜果蔬 蜜饯及罐头样品用粉碎机或高速组织捣碎机粉碎 混合均匀 取适量样品 约25g 精确至0 01g 最后用碱量 5ml 最好在10 15ml 用150ml水将样品移入250ml容量瓶中 在75 80 水浴上加热半小时 冷却 加水至刻度 用干燥滤纸过滤 弃去初液 收集滤液备用 19 含CO2的饮料 酒类 要先除CO2 调味品及不含CO2的饮料 酒类 直接取样 咖啡样品 粉碎 加乙醇 放置过夜 固体饮料 加水研磨 定容 过滤 20 测定滴定用移液管吸取滤液50ml 注入三角瓶中 加入酚酞指示剂3 5滴 用0 1mol L的NaOH溶液滴定至浅 微 红色且30秒不褪色 记录消耗的NaOH量 注 用碱式滴定管 先用水洗净 检查是否漏液 排气泡 再使用 21 三 计算P82因食品中含有多种有机酸 总酸度的测定结果通常以样品中含量最多的那种酸表示 要在结果中注明以哪种酸计 K值的变化见公式下边说明 22 23 四 讨论1 上述方法适用于各种浅色食品的总酸的测定 2 如果是深色样品可采取以下措施 滴定前把 50ml样液已放入三角瓶内的 再用无CO2水稀释一倍 若还不行 在上述快到终点时 用小烧杯取出2 3ml液体 再加入20ml水稀释 观察 如果样液颜色过深或浑浊 则宜用电位滴定法 经测pH值来定终点 一边滴定 一边电磁搅拌 到规定的pH值时为终点 24 二 有效酸度 pH 值的测定 在食品酸度测定中 有效酸度 pH值 的测定 往往比测定总酸度更有实际意义 更能说明问题 表示食品介质的酸碱性 测H 的活度 近似认为是浓度 pH值的测定方法 电位法 pH计法 比色法 试纸法和标准管比色法 化学法 利用蔗糖的转化速度重氮基醋酸乙酯或乙缩醛的分解速度来求pH值 25 电位法 pH计法 1 原理以玻璃电极为指示电极 饱和甘汞电极为参比电极 插入待测样液中 组成原电池 该电池电动势的大小 与溶液pH值有直线关系 E E 0 0591pH 25 26 2 适用范围本方法适用于各种饮料 果蔬及其制品 以及肉 蛋类等食品中pH值的测定 测定值可准确到0 01pH单位 3 仪器 酸度计pHS 29A型 手提式 pHS 2型 实验中使用的 pHS 25型 老型号 pHS 3C型 数字显示 Ph HJ90B型 盒式 27 231型或221型玻璃电极玻璃电极头部是由特殊的敏感玻璃薄膜制成 是电极的主要部分 仅对氢离子有作用 里边为Ag AgCl泡在0 1mol L盐酸溶液中 a 231型玻 232型甘汞电极 可测试pH0 14 221型玻 222型甘汞电极 可测试pH1 9 b 新电极或很久未用的干燥电极 必须先浸在蒸馏水或0 1mol L的盐酸溶液中24小时以上 c 每换一次样液 须将电极用蒸馏水清洗一次 擦干再用 28 232型或222型甘汞电极甘汞电极内装HgHg2Cl2KCl 饱 a 甘汞电极的两个橡胶小帽 使用时应摘下 用完后还应戴上 b 检查内部KCl是否能接近侧口 不能有气泡存在 c 安装时要让内部KCl液面高于外边被测样的液面 29 现有复合电极将两个电极装在一起 有保护措施 E 201 0型试剂 缓冲溶液 标准 注意使用温度是20 自己配制要用优级纯试剂 也可购买配好的药品 溶解后使用 色谱纯 优级纯 分析纯 化学纯 工业纯 30 4 操作方法 1 样品制备 一般液体样品摇匀后可直接取样测定 含CO2的液体样品 除CO2后再测 方法同总酸 果蔬样品 榨汁后 取汁液直接测pH 果蔬干制品 取适量样品加数倍的无CO2水 于水浴上加热30分钟 捣碎 过滤 取滤液测定 31 肉类制品 称取10克已除去油脂并捣碎的样品 加入100ml无CO2蒸馏水 浸泡15分钟 随时摇动 取滤液测定 制备好的样品不宜久存 马上测定 2 pHS 2型酸度计 pHS 3C型的使用 32 三 挥发酸的测定食品中的挥发酸主要是低碳链的脂肪酸 主要是醋酸和痕量的甲酸 丁酸等 不包括乳酸 琥珀酸 山梨酸及CO2 SO2等 正常生产的食品中 其挥发酸的含量较稳定 若生产中使用了不合格的原料或违反正常的工艺操作 则会由于糖的发酵 而使挥发酸含量增加 降低食品的品质 因此挥发酸的含量是某些食品的一项质量控制指标 33 1 直接滴定法 通过水蒸气蒸馏或溶剂萃取 把挥发酸分离出来 然后用标准碱液滴定 特点 操作方便 较常用于挥发酸含量较高的样品 2 间接法测定 将挥发酸蒸发排除后 用标准碱滴定不挥发酸 最后从总酸中减去不挥发酸 即得挥发酸含量 总酸 挥发酸 不挥发酸特点 适用于样品中挥发酸含量较少 或在蒸馏操作的过程中蒸馏液有所损失或被污染 34 水蒸汽蒸馏法测总挥发酸 一 原理样品经适当的处理后 加适量磷酸使结合态挥发酸游离出来 用水蒸气蒸馏分离出总挥发酸 经冷却 收集后 以酚酞做指示剂 用标准碱液滴定至微红色 30秒不褪色为终点 根据标准碱的消耗量计算出样品总挥发酸含量 反应式同 总酸度的测定 35 适用范围 适用于各类饮料 果蔬及其制品 发酵制品 酒等中间挥发酸含量的测定 试剂 0 1mol LNaOH标准溶液 配法同前 1 酚酞乙醇溶液 配法同前 10 磷酸溶液 称取10 0g磷酸 用少许无CO2水溶解 并稀释至100ml 二 仪器 水蒸气蒸馏装置 P86图7 1 见下页 36 37 电磁搅拌器除含CO2样品中的CO2 三 样品处理方法 一般果蔬及饮料可直接取样 含CO2的饮料 发酵酒类 须排除CO2 固体样品 如干鲜果蔬及其制品 及冷冻 粘稠等制品 取可食部分 加定量水 捣碎机粉碎 38 四 测定 样品蒸馏取样品2 3g或25ml移到蒸馏瓶中 加50ml无CO2的水和1ml10 H3PO4溶液 连接水蒸汽蒸馏装置打开冷凝水 加热蒸馏至馏出液约300ml为止 于相同条件下作一空白试验 烧瓶内加50ml水代替样品 39 滴定将馏出液加热至60 65 加入3滴酚酞指示剂 用0 1mol L的NaOH滴定至微红30秒不褪色 记录数据 五 结果计算食品中总挥发酸通常以醋酸的重量百分数表示 计算如下 40 X V1 V2 C 0 06 100 m式中 X 以醋酸计 g 100g ml 样品 N 标准碱液的浓度 mol L V1 样品蒸馏液滴定时所消耗的0 01mol LNaOH溶液的ml数 V2 对空白蒸馏液滴定时消耗的标准碱的量 m 样品质量或体积 g或ml 0 06 换算为醋酸的系数 41 六 说明 样品中挥发酸如采用直接蒸馏法比较困难 因挥发酸与水构成有一定百分比的混溶体 并有固定的沸点 在一定沸点下 蒸汽中的酸与溶液中的酸之间有一个平衡关系 即蒸发系数x 在整个平衡时间内x不变 故一般不采用直接蒸馏法 而水蒸气蒸馏中 挥发酸和水蒸气分压成比例地自溶液中一起蒸馏出来 加速挥发酸的蒸馏速度 42 在蒸馏前应先将水蒸气发生器中的水煮沸10分钟 或在其中加入2滴酚酞指示剂并加NaOH至呈浅红色 以排除其中的CO2 并用蒸汽冲洗整个装置 溶液中总挥发酸包括游离态与结合态2种 而结合态挥发酸又不容易挥发出来 所以要加少许磷酸 使结合态挥发酸挥发出来 43 在整个蒸馏装置中 蒸馏瓶内液面要保持恒定 不然会影响测定结果 另外 整个装置连接要好 防止挥发酸泄露 滴定前 将蒸馏液加热至60 65 为了使终点明显 加速滴定反应 缩短滴定时间 减少溶液与空气接触的机会 以提高测定精度 若样品中含SO2还要排除它对测定的干扰 测定食品中各种挥发酸的含量 还可使用纸色谱法和气相色谱法 44 第三节食品中有机酸的分离与定量 食品科学研究发展需要 了解特定的酸的含量或者解全部有机酸的组成 有机酸不仅作为酸味成分 而且在食品的加工 贮存 品质管理 质量评价以及生物化学等广泛领域 被认为是重要的成分 因此对于有机酸的分离与定量具有现实意义 45 二 有机酸的分离与定量方法简介 硅胶色谱法纸色谱法及薄层色谱法常用方法 气相色谱法 离子交换色谱法 高效液相色谱法 46 色谱法简介 被认为是迄今为止对混合物最有效的分离分析方法 据统计 目前分析任务的一半工作是由色谱完成的 应用广泛 食品安全 石油化工 生理生化 环境保护 医药卫生甚至空间探索等 47 48 49 50 如对天然有机化合物的分离 分析 结构测定 大气 水中有机污染物的测定 农产品 食品中农药残留量的测定 产品质量检测 遗传密码的破译 兴奋剂检测 天然物质中抗癌活性组分的分离分析 宇宙空间有机物质寻找 参考网站 中国色谱网 51 52 色谱法的特点 缺点 优点 三高 一快 一广 高选择性 可将性质相似的组分分开高效能 反复多次利用组分性质的差异产生很好分离效果高灵敏度 10 11 10 13g 适于痕量分析分析速度快 几 几十分钟完成分离 一次可以测多种样品应用范围广 气体 液体 固体物质 53 固定相 CaCO3颗粒stationeryphase流动相 石油醚 mobilephase 叶片的石油醚萃取液动画 Chromatography 54 色谱法共同的基本特点 具备两个相 其中的一相固定不动 称为固定相 另一相是携带试样混合物流过此固定相的流体 气体或液体 称为流动相 由于Tswett的开创性工作 因此人们尊称他为 色谱学之父 而以他的名字命名的Tswett奖液成为了色谱界的最高荣誉奖 色谱法是一种分离技术 对于复杂有机混合物试样具有极高的分离效率 也是色谱法不同于其他分析方法的显著特点 到21世纪色谱科学将在生命科学等前沿科学领域发挥不可代替的重要作用 55 GLC GSC LLC LSC SFC CPBC TLC 56 色谱流出曲线 色谱图 chromatogram 试样中各组分经色谱柱分离后 按先后次序经过检测器时 检测器就将流动相中各组分浓度变化转变为相应的电信号 由记录仪所记录下的信号 时间曲线或信号 流动相体积曲线 称为色谱流出曲线 或色谱图 57 三 气相色谱法 GC法 GasChromatography流动相 气体 由载气带着物料气体 一般用高压气瓶供给 N2 He 固定相固体 固体吸附剂液体 担体 固定液 58 gaschromatographicinstruments 59 gaschromatographicinstruments 60 61 气相色谱应用范围 低沸点 易挥发的有机物和无机物 主要是气体 一般只要在450 以下有1 5KPa 10KPa的蒸汽压且热稳定性好的有机及无机化合物都可用气液色谱分离 据统计 气相色谱法可以分析有机物中20 30 而这些有机物正是应用最广的一部分 62 目前由于使用了高效能的色谱柱 高灵敏度的检测器及微处理机 使得气相色谱法成为一种分析速度快 灵敏度高 应用范围广的分析方法 如气相色谱与质谱 GC MS 联用 气相色谱与Fourier红外光谱 GC FTIR 联用 气相色谱与原子发射光谱 GC AES 联用等 到现在最先进的气相色谱仪已实现了全自动化和计算机控制 并可通过网络实现远程诊断和控制 便携式超电子鼻 4200型zNose是一个使用了一个表面声波谐振感应器 快速气相色谱柱 内置进样泵及预浓缩器的便携式气相色谱 在10秒钟内4200型能够完成捕集一个挥发物样品 注入 通过一个气相色谱柱 并测定挥发物中化合物浓度的完整过程 63 气相色谱结构流程processofgaschromatograph动画 1 载气钢瓶 2 减压阀 3 净化干燥管 4 针形阀 5 流量计 6 压力表 4 针形阀 5 流量计 6 压力表 9 热导检测器 10 放大器 11 温度控制器 12 记录仪 气路系统 进样系统 色谱柱 检测和放大记录系统 温控系统 64 层析柱和检测器1 检测器有多种 热导池检测器 TCD 在气相色谱中应用最早 最广泛的检测器 灵敏度为100ppm 原理 不同组分和载气有不同的导热系数 当通过热导池的气体组成及浓度发生变化时 可引起热敏元件上温度的变化 由此而产生阻值变化 可衡量组分的含量 65 氢火焰离子化检测器 FID 灵敏度比热导池检测器高1000倍 可在室温至300 范围内使用 原理 以H2 燃烧气 和空气 助燃气 的火焰为能源 在氢火焰附近装置两个电极 收集极 发射极 两个电极之间外加100 350V电压 当样品组分从色谱柱馏出后 由载气携带 与H2汇合 从喷嘴流出 与空气相遇 经引燃就燃烧 在氢火焰高温能源作用下 样品组分 电离成正 负离子 66 在直流电场的作用下 离子向电极移动产生电流 这微小的电流经放大器放大后输入记录器 得出色谱峰信号 氢焰检测器 与单位时间内进入火焰组分的质量成正比 是典型的质量型检测器 对大多数有机物都很灵敏 但对在氢火焰中不电离的或电离很少的物质如N2 NO CO CO2 SO2 NH3 H2O SiCl4 SiF4 HCN等 及无机物不能用这种检测器 67 电子捕获鉴定器 ECD 是一种具有选择性和灵敏度很高的色谱检测器 放射源 以同位素Ni63和3H为 射线放射源 将载气电离产生正离子和慢速低能量的电子 他们在恒定的电场作用下向极性相反的电极移动形成恒定的电流 基始电流 当具有电负性的组分进入检测器时 它捕获了电子 变成带负电离子 并与载气产生的正离子结合成中性化合物 被载气带出检测器 结果使基始电流降低产生信号 形成峰值 68 这种检测器是对具有电负性的物质 如含有卤素 S P N的物质 产生信号 且电负性越强 产生的灵敏度越高 有机氯农药含有卤素Cl 所以非常适合 也属浓度型检测器 另外还有火焰光度检测器 FPD 测含S P化合物 在氢火焰中燃烧测其中发光情况 69 2 层析柱 色谱柱 直径2 3mm 长1 2m 特殊的达十几米 玻璃 尼龙 金属 有机氯在高温下易挂壁 产生催化分解和吸附现象 干扰分析 气液色谱固定相 担体 固定液 要求 担体 化学惰性 与溶质之间不起任何化学作用 买来后往往要自己处理 经酸洗水洗至中性 干燥后在硅烷化处理 固定液 常用OV系列 可在350 下使用 热稳定性好等 都属硅酮类含甲基 氟等 要让固定液很好的涂在但体上 70 气相色谱法测定有机酸 一 原理在硫酸的催化下 使有机酸成为丁酸衍生物 用气相色谱法定量 二 适用范围本法适用于水果 蔬菜 腌制的农产品 清凉饮料 酒精饮料 酱油 蛋黄酱 咖啡等 71 气相色谱法测定有机酸 可分别定量的有机酸有甲酸 乙酸 丙酸 异丁酸 正丁酸 乳酸 异戊酸 正戊酸 异己酸 正己酸 乙酰丙酸 草酸 丙二酸 琥珀酸 反丁烯二酸 苹果酸 酒石酸 反内烯酸以及柠檬酸等 分析时需要的酸的最小含量 因酸的种类不问而异 甲酸 乙酸等低相对分子质量酸为1mg 苹果酸 柠檬酸等约10mg 酒石酸若少于10mg便不能获得高精度分析结果 72 73 测定制样 酯化 酯的提取 分析 74 液相色谱仪器HPLC highperformanceliquidchromatograph 75 液相色谱仪 2 76 液相色谱仪 3 77 液相色谱仪 4 78 四 高效液相色谱法 HPLC HPLC highperformanceliquidchromatographHPLC highpressureliquidchromatograph 高速液相色谱法 高压液相色谱法 由经典的液相层析法发展来的 始于1906年 比气相色谱分析法早四十多年 但一度停滞 因其流动相靠自身的重力流过色谱柱 效率低 分析周期长 缺乏自动灵敏的检测装置 70年代后 又吸取气相经验迅速发展 79 高效液相色谱的特点 应用范围广只要能制成溶液的样品都能分析 不受试样挥发性的约束 对无法用气相分离的沸点高 热稳定性差 分子量大的聚合物及离子形物质 具有很大的适用性 都可用它来进行分离 分析 高压供液压力