8-4§5-5 碳水化合物的测定.ppt

授课内容 5 5碳水化合物的测定 授课班级 高职1691101授课时间 2012年3月15日授课教师 徐红梅 孙文达 任务1食品中还原糖的测定任务2总糖的测定任务3蔗糖的测定任务4淀粉的测定任务5粗纤维的测定任务6果胶物质的测定 项目 碳水化合物的测定 一 定义碳水化合物统称为糖类 是由碳 氢 氧三种元素组成的一大类化合物 糖 蛋白质 糖蛋白糖 脂肪 糖脂 一 碳水化合物定义 分类 物理性质 项目 碳水化合物的测定 碳水化合物 上海农林职业技术学院 二 碳水化合物分类 人体能消化利用 不能被人体消化利用 三 碳水化合物的理化性质 1 溶解性 可溶性糖 单糖 葡萄糖 半乳糖 果糖双糖 乳糖 麦芽糖 蔗糖不溶性糖 多糖 淀粉 纤维素 2 还原性 还原性糖 单糖 葡萄糖 半乳糖 果糖双糖 乳糖 麦芽糖非还原性糖 蔗糖多糖 淀粉 纤维素 木质素 还原性糖和非还原性糖的特点 1 因为单糖和部分双糖的分子中含有 COH 所以都能被弱氧化剂氧化 并使 Fehling 斐林试剂或 Benedict 斑氏试剂生成红色氧化亚铜沉淀 使 Tollen 多伦试剂产生银镜 2 双糖中的蔗糖和多糖没有还原性 属于非还原性糖 所以必须在一定条件下水解后才能与上述各种试剂反应 二 碳水化合物测定意义1 糖类是发酵微生物的主要碳源工业发酵中的糖类主要有淀粉 糊精 双糖 单糖等 原料中淀粉的含量是原料重要的质量指标 发酵过程中可根据糖量的变化判断发酵是否正常 发酵 如谷氨酸 啤酒 葡萄酒等 生产中 也需要测定发酵中残糖含量以确定发酵经止时间 此外 淀粉酶 糖化酶活力的测定实际上也是通过测定糖量进行计算的 2 糖类的测定是食品的主要分析项目之一 由于食品中糖类对改变 食品的形态 组织结构 物化性质以及色 香 味等感官指标起着十分重要的作用 3 糖是新生婴儿重要的营养成分婴儿消化道内含有较多的乳糖酶 这种乳糖酶能把乳糖分解成葡萄糖和半乳糖 而半乳糖是构成婴儿脑神经的重要物质 如果用蔗糖代替乳糖 婴儿大脑发育受到影响 因此我国对婴儿专用乳粉中的乳糖有特别的要求 婴儿配方乳粉 GB10766 1997 乳糖占碳水化合物量配方 90 乳糖对于成年人来说 由于体内乳糖酶减少 乳糖不易被吸收 说明 奶粉中乳糖需采用GB T5413 5方法来测定 生鲜牛乳中的乳糖用旋光法来测定 三 可溶性糖类的提取和澄清 食品中可溶性糖类通常是指葡萄糖 果糖等游离单糖及蔗糖等低聚糖 一般须将样品磨碎 浸渍成溶液 提取液 经过滤后再测定 一 提取1 提取液制备的原则 取样量与稀释倍数的确定 使 0 5 3 5mg ml 2 常用的提取剂有水及乙醇溶液 含脂肪的食品 须经脱脂后再用水提取 2 含有大量淀粉 糊精及蛋白质的食品 用乙醇溶液提取 理由 用水提取会使部分淀粉 糊精溶出 影响测定 通常用70 75 的乙醇溶液 含酒精和二氧化碳的液体样品 应先除酒精 CO2 通常蒸发至原体积1 3 1 4 以除去酒精和二氧化碳 但酸性食品 在加热前应预先用氢氧化钠调节样品溶液至中性 以防止低聚糖被部分水解 注 提取固体样品时 为提高提取效果 有时需加热 加热温度一般控制在40 50 一般不超过80 温度过高时可溶性多糖溶出 增加下步澄清工作的负担 用乙醇做提取剂 加热时应安装回流装置 二 提取液的澄清 能较完全地除去干扰物质 不吸附或沉淀被测糖分 也不改变被测糖分的理化性质 过剩的澄清剂应不干扰后面的分析操作 易于除掉 2 常用三种澄清剂 中性醋酸铅 Pb CHCOO 2 3H2O 乙酸锌和亚铁氰化钾溶液硫酸铜和氢氧化钠溶液 1 作为澄清剂必需具备以下几点要求 用量必须适当 太少 达不到澄清的目的 太多 会使分析结果产生误差 一般先向样液中加入适量澄清剂 充分混合后静置 3 澄清剂的用量 注意 使用铅盐作为澄清剂时 用量不宜过大 当试样溶液在测定过程进行加热时 铅与还原糖 果糖 反应 生成铅糖产生误差 使测得糖量降低 可加入除铅剂如草酸钾 K2CrO4 草酸钠 Na2CrO4 硫酸钠 Na2SO4 磷酸氢二钠 Na2HPO4 等来减少误差 使用时可加少量固体即可 四 测定方法 单糖和低聚糖 物理法 化学法 色谱法 纸色谱法 薄层色谱法 气相色谱法 高压液相色谱法 离子色谱法 酶法 相对密度法 折光法 旋光法 还原糖法 斐林氏法 高锰酸钾法 铁氰化钾法 碘量法 缩合反应法 多糖 淀粉 水解为单糖 再用单糖测定方法测定 果胶和纤维素 多采用重量法 适用范围 适用于各种食品中的还原糖的含量测定 不适用深色样品 适用于各种食品中的还原糖的含量测定 基本原理 样品经除去蛋白质后 在加热条件下 直接滴定标定过的碱性酒石酸铜液 以次甲基蓝作指示剂 根据试样液消耗体积 计算还原糖量 试样经除去蛋白质后 其中还原糖把铜盐还原为氧化亚铜 加硫酸铁后 氧化亚铜被氧化为铜盐 以高锰酸钾溶液滴定氧化作用后生成的亚铁盐 根据高锰酸钾消耗量 计算氧化亚铜含量 再查表得还原糖量 任务1食品中还原糖的测定 还原糖是一般糖类定量的基础 GB T5009 7 2008 食品中还原糖的测定 中有两种方法 第一法直接滴定法第二法高锰酸钾滴定法 直接滴定法测定食品中的还原糖 主要仪器 25mL酸式滴定管 可调电炉 试剂 3 试剂 碱性酒石酸铜甲液 硫酸铜 次甲基蓝 碱性酒石酸铜乙液 酒石酸钾钠 NaOH 亚铁氰化钾 乙酸锌溶液 亚铁氰化钾溶液 葡萄糖标准溶液 准确称取经98 100 干燥至恒重的无水葡萄糖 加水溶解后移入1000m1容量瓶中 加入5m1盐酸 防止微生物生长 分析检测步骤 试样处理 标定碱性酒石酸铜溶液 试样溶液预测 试样溶液测定 结果计算 试样处理 乳 乳制品及含蛋白质冷食类 取样 2 50g 5 00g 容量瓶 50mL水 5mL乙酸锌溶液 5mL10 6 亚铁氰化钾溶液 定容到250ml 过滤 滤液 100 0mL 样品 蒸发皿 中和 3 4 氢氧化钠溶液 容量瓶 定容到250ml 10 00g 20 00g 样品 容量瓶 200mL水 水浴加热 45 1h 冷却 定容到250ml 静置 沉淀 吸取200mL上清液 样品 100mL 蒸发皿 二氧化碳 容量瓶 定容到250ml 混匀 静置 测定 标定碱性酒石酸铜溶液 试样溶液预测 试样溶液测定 150mL锥形瓶 玻璃珠2粒 5 0mL碱性酒石酸铜甲液 5 0mL乙液 滴定管 9mL葡萄糖标准溶液 150mL锥形瓶 5 0mL碱性酒石酸铜甲液 5 0mL乙液 玻璃珠2粒 水10mL 2min内加热至沸 滴定管 试样溶液 溶液沸腾 150mL锥形瓶 玻璃珠2粒 水10mL 2min内加热至沸 5 0mL碱性酒石酸铜甲液 5 0mL乙液 滴定管 溶液沸腾 试样溶液 从滴定管滴加比预测体积少1mL的试样溶液 注意 加热使其在2分钟内沸腾 准确沸腾30秒钟 趁热以每2秒1滴的速度继续滴加 直至溶液蓝色刚好褪去为终点 此法测得的是总还原糖量 直接滴定法测定还原糖中 碱性酒石酸铜溶液的氧化能力较强 醛糖和酮糖可被氧化 在样品处理时 不能用铜盐作为澄清剂 以免样液中引入Cu2 得到错误的结果 碱性酒石酸铜甲液和乙液应分别贮存 用时才混合 否则酒石酸钾钠铜络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 说明与讨论 滴定必须在沸腾条件下进行 其原因一是可以加快还原糖与Cu2 的反应速度 二是次甲基蓝变色反应是可逆的 还原型次甲基蓝遇空气中氧时又会被氧化为氧化型 此外 氧化亚铜也极不稳定 易被空气中氧所氧化 保持反应液沸腾可防止空气进入 避免次甲基蓝和氧化亚铜被氧化而增加耗糖量 滴定时不能随意摇动锥形瓶 更不能把锥形瓶从热源上取下来滴定 以防止空气进入反应溶液中 样品溶液预测的目的 一是本法对样品溶液中还原糖浓度有一定要求 0 1 左右 测定时样品溶液的消耗体积应与标定葡萄糖标准溶液时消耗的体积相近 通过预测可了解样品溶液浓度是否合适 浓度过大或过小应加以调整 使预测时消耗样液量在10ml左右 通过预测可知道样液大概消耗量 以便在正式测定时 预先加入比实际用量少1ml左右的样液 只留下1ml左右样液在续滴定时加入 以保证在1分钟内完成续滴定工作 提高测定的准确度 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 反应液的碱度直接影响二价铜与还原糖反应的速度 反应进行的程度及测定结果 在一定范围内 溶液碱度愈高 二价铜的还原愈快 因此 必须严格控制反应液的体积 标定和测定时消耗的体积应接近 使反应体系碱度一致 热源一般采用800w电炉 电炉温度恒定后才能加热 热源强度应控制在使反应液在两分钟内沸腾 且应保持一致 否则加热至沸腾所需时间就会不同 引起蒸发量不同 使反应液碱度发生变化 从而引入误差 沸腾时间和滴定速度对结果影响也较大 一般沸腾时间短 消耗糖液多 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 因此 测定时应严格控制上述实验条件 应力求一致 平行试验样液消耗量相差不应超过0 1ml 高锰酸钾滴定法测定食品中的还原糖 主要仪器 试剂1 碱性酒石酸铜甲液 硫酸铜 硫酸2 碱性酒石酸铜乙液酒石酸钾钠与氢氧化钠 比较一下以上两种试剂与直接滴定法配制方法相同吗 3 精制石棉 可用作填充古氏坩埚用 4 高锰酸钾标准溶液 0 1000mol L 5 氢氧化钠溶液 6 硫酸铁溶液7 盐酸 3mol L 量取30mL盐酸 加水稀释至120mL 还原糖的测定 高锰酸钾法还原糖 Cu2 Cu2O Cu2O Fe3 H Cu2 Fe2 Fe2 KMnO4 Fe3 Mn2 其过程 提取液的制备 氧化 硫酸铁 过滤 溶解 滴定 终点 微红色 空白试验 计算 计算得Cu2O量查表 还原糖量 1 高锰酸钾滴定法测定食品还原糖时 需控制好热源强度保证在在4min内加热至沸点 否则误差较大 样液与碱性酒石酸铜甲乙液加热反应 要求应在4min内溶液沸腾 并准确煮沸2min 样液加热反应后 乘热抽滤 并用60 蒸馏水洗涤烧杯及沉淀物至不呈碱性 2 高锰酸钾滴定法测定还原糖时 样品除去蛋白质 还原糖把铜盐还原为氧化亚铜 3 高锰酸钾滴定法测定食品还原糖时 需要做试剂空白 4 高锰酸钾滴定法测定食品还原糖时 测定用样液含糖浓度应调整到0 01 0 45 范围内 浓度过大或过小都会带来误差 5 高锰酸钾滴定法测定食品还原糖时 两次平行测定结果的绝对差值应不超过算术平均值的10 说明 任务2总糖的测定 食品中的总糖通常是指具有还原性的糖 葡萄糖 果糖 乳糖 麦芽等 和在测定条件下能水解为还原性单糖的蔗糖的总量 总糖是食品生产中常规分析项目 是麦乳精 糕点 果蔬罐头 饮料等许多食品的重要质量指标 它反映的是食品中可溶性单糖和低聚糖的总量 其含量高低对产品的色 香 味 组织形态 营养价值 成本等有一定影响 总糖的测定通常是以还原糖的测定方法为基础的 常用的是直接滴定法 此外还有蒽酮比色法等 总糖的测定的原理是样品经除去蛋白质后 加稀盐酸在加热条件下使蔗糖水解转化为还原糖 再以直接滴定法或高锰酸钾法测定 1 原理 2 仪器 恒温水浴 其他同还原糖测定 4 测定方法样品处理 沉淀蛋白 取滤液 水解 盐酸 调pH 氢氧化钠 滴定 计算 样品处理 按还原糖测定法中的方法进行 样品中总糖量测定 吸取50ml样品处理液于100mL容量瓶中 加6mol L盐酸5mL 在68 70 水浴中加热15min 冷却后加2滴甲基红指示剂 用200g L 体积分数 氢氧化钠中和至中性 加水至刻度 混匀 按还原糖测定方法中直接滴定法进行测定 说明与讨论 总糖测定结果一般以转化糖计 但也可以以葡萄糖计 要根据产品的质量指标要求而定 如用转化糖表示 应该用标准转化糖溶液标定碱性酒石酸铜溶液 如用葡萄糖表示 则应该用标准葡萄糖溶液标定 在营养学上 总糖是指能彼人体消化 吸收利用的糖类物质的总和 包括淀粉 这里所讲的总糖不包括淀粉 因为在测定条件下 淀粉的水解作用很微弱 蔗糖是葡萄糖和果糖组成的双糖 没有还原性 不能用碱性铜盐试剂直接测定 但在一定条件下 蔗糖可水解为具有还原性的葡萄糖和果糖 转化糖 因此 可以用测定还原糖的方法测定蔗糖含量 对于纯度较高的蔗糖溶液 其相对密度 折光率 旋光度等物理常数与蔗糖浓度都有一定关系 故也可用物理检验法测定 这里介绍还原糖法 任务3蔗糖的测定 在食品生产过程中 测定蔗糖含量的作用 食品加工原料的成熟度 鉴别白糖 蜂蜜原料品质 糖果 果脯产品的质量 1 原理样品经除去蛋白质等杂质 再用盐酸进行水解 使蔗糖转化为还原糖 然后按还原糖测定方法分别测定水解前后样品液中还原糖含量 两者差值即为由蔗糖水解产生的还原糖量 乘以一个换算系数即为蔗糖含量 2 试剂 用0 1 转化糖标准溶液标定斐林试剂 GB T5009 8 2008 食品中蔗糖的测定 第二法酸水解法 3 测定方法取一定量样品 按直接滴定法或高锰酸钾滴定法中的样品处理方法处理 吸取处理后的样液2份各50ml 分别放入l00ml容量瓶中 一份加入5ml6mol L盐酸溶液 置68 70 水浴中加热15分钟 取出迅速冷却至室温 加2滴甲基红指示剂 用NaOH溶液中和至中性 加水至刻度 混匀 另一份直接用水稀释到100m1 然后按直接滴定法或高锰酸钾滴定法测定还原糖含量 注意 当样品加酸水浴后 应迅速冷却 以防止果糖分解 样品水解后 用碱调节pH时 可用胶头滴管滴加 水解条件的选择 试验证明 在蔗糖发生水解的条件下 其他还原性双糖均不水解 根据标准方法规定 50ml样品处理液 加入6moL L盐酸5mL 68 70 水浴中加热15min 便可使蔗糖水解完全 而其他双糖及淀粉在此条件下不水解 从而避免了干扰 故在水解时特别要注意水解的酸度 温度和时间等条件一致 如果水分因蒸发减少时应及时补充 严格控制的操作条件是 A 酸的浓度与用量 B 样品溶液体积C 水解温度与时间 计算公式为 即水解后所测得的还原糖量减去水解前所测得还原糖的含量 再乘以校正因子0 95 便可求得蔗糖的含量 食品中蔗糖测定时 两次平行测定结果的绝对差值应不超过算术平均值的10 乳制品中蔗糖测定时 两次平行测定结果的绝对差值应不超过算术平均值的1 5 根据水解反应 C12H22O11 H2OC6H12O6 C6H12O6蔗糖葡萄糖果糖342180180蔗糖的相对分子量为342 水解后生成2分子单糖 其相对分子质量之和为360 故由还原糖的含量换算成蔗糖含量时应以校正因子0 95 GB5413 5 2010食品安全国家标准婴幼儿食品和乳品中乳糖 蔗糖的测定 第二法莱因 埃农氏法 注意 蓝 爱农 Lane Eynon 法比直接法的试剂中少亚铁氰化钾 终点为红色 原理乳糖 试样经除去蛋白质后 在加热条件下 以次甲基蓝为指示剂 直接滴定已标定过的费林氏液 根据样液消耗的体积 计算乳糖含量 蔗糖 试样经除去蛋白质后 其中蔗糖经盐酸水解为还原糖 再按还原糖测定 水解前后的差值乘以相应的系数即为蔗糖含量 乳制品蔗糖测定中 沉淀剂是乙酸铅与草酸钾 磷酸氢二钠 乳制品蔗糖测定中 样液的预 精滴定过程中 须加入的指示剂是次甲基蓝 淀粉是一种多糖 它广泛存在于植物的根 茎 叶 种子等组织中 是人类食物的重要组成部分 也是供给人体热能的主要来源 淀粉是由葡萄糖单位构成的聚合体 按聚合形式不同 可形成两种不同的淀粉分子 直链淀粉和支链淀粉 任务4淀粉的测定 淀粉的主要性质 水溶性 直链淀粉不溶于冷水 可溶于热水 支链淀粉常压下不溶于水 只有在加热并加压时才能溶解于水 醇溶性 不溶于浓度在30 以上的乙醇溶液 水解性 在酸或酶的作用下可以水解 最终产物是葡萄糖 旋光性 淀粉水溶液具有右旋性 20为 201 5 205 与碘有呈色反应 是碘量法的专属指示剂 稳定剂 雪糕 冷饮食品增稠剂 肉罐头胶体生成剂保湿剂乳化剂粘合剂填充料 糖果 淀粉的作用 淀粉的测定方法有多种 部是根据淀粉的理化性质而建立的 常用的方法有 酸水解法酶水解法旋光法酸化酒精沉淀法 GB T5009 9 2008 食品中淀粉的测定 1 酶解酸解测定还原糖2 酸水解测定还原糖 淀粉 starch 是食品中主要的碳水化合物 属于非还原性糖 利用淀粉不溶于水 可以用水除去所有水溶性的单糖和双糖 使淀粉与其他糖类物质分开 将淀粉进行水解 得到淀粉的最终水解产物 葡萄糖 采用测定还原糖的方法 来测定淀粉水解生成的葡萄糖 乘以校正因子0 90 便可测得淀粉含量 样品经乙醚除去脂肪 乙醇除去可溶性糖类后 用盐酸水解淀粉为葡萄糖 按还原糖测定方法测定还原糖含量 再折算为淀粉含量 二 适用范围及特点此法适用于淀粉含量较高 而半纤维素等其他多糖含量较少的样品 该法操作简单 应用广泛 但选择性和准确性不及酶法 一 原理 酸水解法 C6H10O5 n nH2OnC6H12O6 淀粉 葡萄糖 162 nn 180 酶水解法 一 原理含淀粉糊精 麦芽糖样品葡萄糖 二 适用范围及特点 因为淀粉酶有严格的选择性 它只水解淀粉而不会水解其他多糖 水解后通过过滤可除去其他多糖 所以该法不受半纤维素 多缩戊糖 果胶质等多糖的干扰 适合于这类多糖含量高的样品 分析结果准确可靠 但操作复杂费时 样品处理 样品先用乙醚或石油醚进行浸泡淋洗 以除去脂肪 再用10 85 的乙醇水溶液洗去可溶性糖类 各种单糖和双糖 然后用淀粉酶使淀粉水解成麦芽糖 加酸则进一步水解成葡萄糖 调整溶液的PH后 加入蛋白质沉淀 过滤 除去蛋白质和纤维素等固形物 溶液按测定还原糖的方法进行操作 并同时作空白试验 旋光法1 原理淀粉具有旋光性 在一定条件下旋光度的大小与淀粉的浓度成正比 用氯化钙溶液提取淀粉 使之与其他成分分离 用氯化锡沉淀提取液中的蛋白质后 测定旋光度 即可计算出淀粉含量 2 适用范围及待点本法适用于淀粉含量较高 而可溶性糖类含量很少的谷类样品 如面粉 米粉等 操作简便 快速 任务5粗纤维的测定 粗纤维是植物性食品的主要成分之一 广泛存在于各种植物体内 化学上不是单一组分 是混合物 1 粗纤维 主要成分是纤维素 半纤维素 木质素及少量含N物 集中存在于谷类的麸 糠 秸杆 果蔬的表皮等处 对稀酸 稀碱难溶 人体不能消化利用的部分 2 纤维素 构成植物细胞壁的主要成分 是葡萄糖聚合物 由 1 4糖苷键连接 人类及大多数动物利用它的能力很低 不溶于水 但能吸水 3 半纤维素 一种混合多糖 不溶于水而溶于碱 稀酸加热比纤维素易水解 水解产物有木糖 阿拉伯糖 甘露糖 半乳糖等 4 木质素 不是碳水化合物 是一种复杂的芳香族聚合物 是纤维素的伴随物 难以用化学手段或酶法降解 在个别有机溶剂中缓慢溶解 5 膳食纤维 食物纤维 它是指食品中不能被人体消化酶所消化的多糖类和木质素的总和 它包括纤维素 半纤维素 戊聚糖 本质素 果胶 树胶等 至于是否应包括作为添加剂添加的某些多糖 羧甲基纤维素 藻酸丙二醇等 还无定论 膳食纤维比粗纤维更能客观 准确地反映食物的可利用率 因此有逐渐取代粗纤维指标的趋势 纤维是人类膳食中不可缺少的重要物质之一 在维持人体健康 预防疾病方面有着独特的作用 已日益引起人们的重视 食品中纤维的测定提出最早 应用最广泛的是称量法 此外还有中性洗涤纤维法 酸性洗涤纤维法 酸解重量法等分析方法 这些方法各有优 缺点 分别介绍如下 一 粗纤维的测定 称量法1 原理在热的稀硫酸作用下 样品中的糖 淀粉 果胶等物质经水解而除去 再用热的氢氧化钾处理 使蛋白质溶解 脂肪皂化而除去 然后用乙醇和乙醚处理以除去单宁 色素及残余的脂肪 所得的残渣即为粗纤维 如其中含有无机物质 可经灰化后扣除 2 适用范围及特点 该法操作简便 迅速 适用于各类食品 是应用最广泛的经典分析法 目前 我国的食品成分表中 纤维 一项的数据都是用此法测定的 但该法测定结果粗糙 重现性差 由于酸碱处理时纤维成分会发生不同程度的降解 使测得值与纤维的实际含量差别很大 这是此法的最大缺点 3 分析步骤 样品处理 称样 酸处理 碱处理 干燥 结果计算 乙醚乙醇处理 灰化 称取一定量的样品捣碎混匀 加入1 25 硫酸200mL煮沸30min 用水洗净至不显酸性 再加1 25 氢氧化钠200mL煮沸30min 用水洗净不显碱性 然后依次用乙醇和乙醚洗涤一次 于105 烘箱中烘干称重 再移入高温炉中灼烧