第六章、碳水化合物的测定.ppt

第6章碳水化合物的测定,第一节概述,一、分类,二、食品中碳水化合物的分布与含量,葡萄糖和果糖主要存在于水果和蔬菜中，含量一般为0.96%-5.82，0.85%-6.53%甘蔗和甜菜中蔗糖含量分别为10%-15%，15%-20%乳糖存在于哺乳动物的乳汁中，牛乳中乳糖含量约4.7%淀粉广泛存在于农作物的籽粒、根和块茎中纤维素主要存在于谷物的麸糠和果蔬的表皮中果胶在植物表皮中含量较高，如柿子皮,三、测定方法种类,（一）提取1.常用的提取剂水：温度在45-50，一般不超过80乙醇溶液：浓度为7585,一、可溶性糖类的提取和澄清,第二节可溶性糖类的测定,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。,2.提取液制备的原则取样量与稀释倍数的确定,使含糖量(0.53.5mg/mL)。含脂肪的食品，须脱脂后再提取。含有大量淀粉、糊精的食品，用乙醇溶液提取。含酒精和二氧化碳的液体样品，应先蒸发至1/3、1/4体积，以除去酒精、CO2。（5）酸性食品应先中和防止低聚糖部分水解.（6）提取固体样品有时需要加热，以提高提取效果。一般在4050，防止多糖溶出（7）乙醇作提取剂加热时应安装回流装置.,（二）可溶性糖类的澄清1、干扰物质2、实验室常用的澄清剂,中性乙酸铅（最常用）可除去蛋白质、单宁、果胶、有机酸等杂质，但脱色力较差；适用于浅色糖液、果蔬制品、焙烤食品等；乙酸锌亚铁氰化钾（生成氰亚铁酸锌沉淀)吸附或带去干扰物质，对除去蛋白质能力强，脱色力差；硫酸铜氢氧化钠溶液：碱性条件下，铜离子使蛋白质沉淀，适合于富含蛋白质样品，如乳品等；,碱性乙酸铅：澄清能力强，可除去胶质、蛋白质、色素、单宁等大分子物质，但可能会损失部分糖分、适用于深色糖浆、废糖蜜等；氢氧化铝（铝乳）：能凝聚胶体、吸附能力强；活性炭：吸附能力强、适用深色溶液的脱色，对糖的损失较大，不常用。,3、常用澄清剂要符合三点要求1）除干扰物质完全，不吸附被测物质糖2）过量澄清剂不影响糖的测量3）沉淀颗粒要小，操作简便4）不改变糖类的比旋光度及理化性质,（一）碱性铜盐法,直接滴定法,KMnO4法,萨氏法,蓝-爱农法,二、还原糖的测定,1、直接滴定法（GB5009.7-2010）,（1）原理,碱性酒石酸铜溶液中反应,还原糖被氧化成醛酸,终点指示剂：次甲基蓝(蓝色氧化态，无色还原态),（2）测定步骤,乳类、乳制品及含蛋白质的冷食类,样品处理,含酒精饮料,汽水等含有CO2的饮料,含多量淀粉的食品,碱性酒石酸铜溶液的标定,a.碱性酒石酸铜甲液和乙液各5mL，水10mLb.玻璃珠2粒c.加9mL葡萄糖标准溶液d.加热使其在2min内沸腾，沸腾30se.葡萄糖标液以1d/2s的速度滴至蓝色褪去,样品溶液预测,a.碱性酒石酸铜甲液和乙液各5ml，水10mLb.玻璃珠2粒c.加热使其在2min内沸腾，沸腾30sd.以先快后慢的速度滴加样品溶液，并保持溶液呈沸腾状态，待颜色变浅时，1d/2s的速度滴至蓝色褪去,样品溶液测定,a.碱性酒石酸铜甲液和乙液各5ml，水10mlb.玻璃珠2粒c.加入比预测时少1ml的样品液d.加热使其在2min内沸腾，沸腾30se.样品液以1d/2s的速度滴至蓝色褪去,(3)样品中还原糖的计算,式中m样品质量，g；m110ml碱性酒石酸铜溶液相当于葡萄糖（以葡萄糖汁）的质量，mg；V测定时平均消耗样品溶液的体积，mL；250样品溶液的总体积，mL。,此法测得的是总还原糖量,适用于各类食品中还原糖的测定。但测定酱油、深色果汁等样品时，因色素干扰，滴定终点常常模糊不清，影响准确性。在样品处理时，不能用铜盐作为澄清剂在碱性酒石酸铜乙液中加入少量亚铁氰化钾，消除氧化亚铜沉淀对滴定终点观察的干扰。,(4)说明与讨论,碱性酒石酸铜甲液和乙液应分别贮存，用时才混合。滴定必须在沸腾条件下进行样品必须预测在滴定过程中对操作条件要求严格:在沸腾溶液中进行,滴定时不能随意摆动锥形,2、高锰酸钾滴定,(1)原理,样品处理方法同直接滴定法，但所使用的澄清剂为10mL碱性酒石酸铜甲液+4mL40g/L的氢氧化钠溶液.,(2)样品处理,(3)测定方法,(4)结果计算,式中m-样品中还原糖质量相当于氧化亚铜的质量，mg；V-测定用样品溶液消耗高锰酸钾标准溶液的体积mL；V0-试剂空白消耗高锰酸钾标准溶液的体积，mL；C-高锰酸钾标准溶液的浓度，mol/L；143.08-氧化亚铜的摩尔质量，g/mol。,式中：w-试样中还原糖的含量，%m1-查表得还原糖质量，mgm2-试样质量或体积，g或mLV-测定用试样溶液的体积，mL250-试样处理后的总体积，mL,适用于各类食品中还原糖的测定，有色样液不受限制此法所用碱性酒石酸铜溶液是过量的，煮沸后的反应液应呈蓝色(酒石酸钾钠铜络离子)。如不呈蓝色，说明样液含糖浓度过高，应调整样液浓度。所用的碱性酒石酸铜溶液与直接法不同。在过滤及洗涤氧化亚铜沉淀的整个过程中，应使沉淀始终在液面以下，避免氧化亚铜暴露于空气中而被氧化。,（5）说明与讨论,3、萨氏法,Cu2+还原糖Cu2OCu2O+H2SO42Cu+SO42+H2OKIO3+5KI+3H2SO43K2SO4+3H2O+3I22Cu+I22Cu2+2II2+2Na2S2O3Na2S4O6+2NaI,原理,结果计算,（1）该法是微量法，检出量为0.015-3mg。灵敏度高，重现性好。（2）萨氏试剂中的NaSO4的作用是降低反应液中的溶解氧，避免生成的Cu2O重新被氧化。（3）在加热和冷却时，要防止生成的Cu2O由于空气的对流再次被氧化，用玻璃球盖上试管口可以阻碍Cu2O的氧化。,说明与注意事项,（4）由于不同的还原糖的还原能力及反应速度不同，反应时所需加热时间也不同（见下表）（5）注意淀粉的加入时间（6）碘化钾不加在萨氏试剂中，使用前在加入,本法以Fe3+在碱性条件下与还原糖起反应：2K3Fe(CN)6+R-CHO+2KOH=2K4Fe(CN)6+R-COOH+H2O（亚铁氰化钾）（糖酸）,（二）铁氰化钾法,2K3Fe(CN)6+2KI+8CH3COOH=2K4Fe(CN)6+I2+8CH3COOK2Na2S2O3+I2=2NaI+Na2S4O6,不能根据上述反应式直接计算出还原糖含量。而是首先按公式计算出氧化还原糖时所用去的铁氰化钾的量，再通过查经验表的方法即可查得试样中还原糖的百分数样品处理时，不能用乙酸锌和亚铁氰化钾作为澄清剂，以免亚铁氰化钾氧化引入Fe3+。可用中性乙酸铅澄清样品。,（三）其他方法（比色法）还原糖（或其反应产物）+显色剂显色物质比色测定,应用得较多有：1、酚-硫酸法葡萄糖或糖类物质糠醛或糖醛衍生物（单糖或多糖）黄至橙色化合物,2、3，5二硝基水杨酸（DNS）比色法还原糖+DNS有色物(黄色)(棕红色)3、半胱氨酸-咔唑法糠醛或其衍生物+半胱氨酸咔唑试剂有色络合物（560nm最大吸收）适用于葡萄糖、果糖共存时的果糖测定。,NaOH,丙三醇,三、蔗糖的测定,蔗糖属非还原性糖，但可水解为一个葡萄糖和一个果糖，称为转化糖，可用还原糖法测。,对于纯度较高的蔗糖溶液，也可用相对密度法、析光法，旋光法等物理法测定。,（一）盐酸水解法（GB/T5009.8)C12H22O11+H2O2C6H12O6（蔗糖，342）（转化糖，360）故由转化糖的含量换算成蔗糖含量时，应乘以系数：342/360=0.95,1、原理,2、测定步骤,3、结果计算（1）直接滴定法,式中m1-10ml酒石酸钾钠铜溶液相当于转化糖的质量，mg；V2-测定时消耗未经水解的样品稀释液体积，ml；V1-测定时消耗经过水解的样品稀释液体积，ml；m2-样品质量，g；0.95-转化糖换算为蔗糖的系数。,（2）高锰酸钾法,说明在本法条件下，蔗糖完全水解，而其他双糖（乳糖、麦芽糖）和淀粉等水解作用可忽略。严格控制水解条件，如酸用量，时间，温度等，以防果糖分解及其它糖转化。只能用HCl水解，否则水解生成的还原糖的还原能力改变用直接法时应采用标准转化糖溶液（配制：纯蔗糖经水解后中和成中性，计算转化糖浓度）标定碱性铜盐溶液；用KMnO4法时，应查检索表中的转化糖项，以减少误差。,2、酶比色法蔗糖+H2O葡萄糖+果糖葡萄糖酸+H2O2有色物质(比色测定)详见GB/T16286-1996，用专用试剂盒，高选择性。,-D-果糖苷酶,-FS,显色剂,过氧化氢酶,葡萄糖氧化酶(GOD),四、总糖的测定（一）概念食品中的总糖通常是指具有还原性的糖（葡萄糖、果糖、乳糖、麦芽糖等）和在测定条件下能水解为还原性单糖的蔗糖的总量。（二）测定方法1、直接滴定法2、蒽酮比色法,1、直接滴定法,2蒽酮比色法,（1）原理,（2）操作步骤,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。,第三节淀粉的测定,显微镜鉴别不同品种的淀粉,淀粉的主要性质：水溶性：直-溶于热水；支-加热并加压时才溶。醇溶性：淀粉不溶于30%以上浓度的乙醇溶液。与碘呈色:直-深蓝色；支-蓝紫色。旋光性：淀粉水溶液具有旋光性，比旋光度为+201.5。+205。水解性：可在酸或酶的作用下水解，最终产物是葡萄糖。,（一）盐酸水解法样品处理后用酸水解为葡萄糖，按还原糖测定方法测定葡萄糖含量，折合成淀粉含量。故由葡萄糖的含量换算成淀粉含量时，应乘以系数：160/180=0.9,一、淀粉总量的测定,淀粉含量=还原糖含量0.9,原理,（1）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。（2）样品含有可溶性糖类时，回使结果偏高，可用85%乙醇分次洗涤。脂肪含量高时，要先脱脂。（3）要严格控制水解条件,说明与注意事项,（二）酶水解法（GB5009.9-2003法）如含有非淀粉成分较多的麸皮、米糠、粗淀粉应选用酶水解法。,该法不受纤维素、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。,原理,说明与注意事项,（1）利用淀粉酶水解样品，具有专一性和选择性（2）淀粉粒具有晶格结构，淀粉酶难以水解，可采用加热糊化破坏晶格结构（3）常用的液化淀粉酶是麦芽淀粉酶。（4）酶在使用前应确定其活力及水解加入量。,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。,（三）旋光法,（四）其他方法加压硫酸水解法酶比色法蒽酮比色法等,二、直链淀粉含量比例的测定,原理：直链淀粉与碘溶液形成深蓝色复合物，支链淀粉则生成棕红色复合物，在淀粉总量一定，改变直链支链淀粉的比例，可制成一系列由深蓝到紫红的不同色阶，在620nm测吸光度制作标准曲线，可得出样品中直链淀粉的质量分数。,三、淀粉化度的测定淀粉糊化淀粉吸水溶胀，破坏晶格结构，变成粘度很大的淀粉糊，使其易被淀粉酶作用。淀粉的化度也叫糊化程度，即食植物性食品（方便面）有此指标。方便快餐食品经化后，复水性强，好消化。,已糊化淀粉可被淀粉酶水解生成还原糖，而生淀粉（未糊化）不被淀粉酶作用（不能生成还原糖），可被过滤除去。将样品糊化与不糊化，酶解、测糖，可计算出淀粉的化度,第四节粗纤维的测定,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。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。粗纤维的概念：表示食品中不能被稀酸、稀碱所溶解，不能为人体所消化利用的物质。,它仅包括食品中部分纤维素，半纤维素，木质素及少量含氮物质，不能代表食品中纤维的全部内容。,膳食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、木质素、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，有逐渐取代粗纤维指标的趋势。,一、称量法1.原理,乙醇和乙醚处理,2、操作方法,3、说明与注意事项,（1）样品中脂肪含量1%时，先脱脂，否则结果偏高（2）实验证明：样品的细度、加热回流时间、沸腾的状态及过滤时间等因素对结果有影响。样品过粗影响消化，结果偏高；过细偏低且过滤困难（3）回流处理后必须用亚麻布过滤，过滤时间不能太长，一般不超过10min，否则应适量减少秤样量。（4）恒重要求为烘干1mg，灰化0.5mg。,二、纤维素测定仪法,二、不溶性膳食（中性洗涤）纤维的测定,样品经热的中性洗涤剂浸煮后，残渣用热的蒸馏水洗涤，除去蛋白质、糖、淀粉等，加入-淀粉酶分解结合态的淀粉，再用蒸馏水、丙酮洗涤，去除残存脂肪，烘干。,适用于谷物及其制品，不适于蛋白质、淀粉含量高的样品，易形成大量泡沫，造成过滤困难。,结果比较：膳食纤维中性洗涤纤维（不包括水溶性的）酸性洗涤纤维（不包括半纤维素）粗纤维,一、概述果胶物质由半乳糖醛酸、乳糖、阿拉伯糖、葡萄糖醛酸等组成的高分子聚和物，一种植物胶。平均分子量达530万。存在于果蔬类植物组织中，是构成植物细胞的主要成分之一。果胶物质的三种形态：原果胶、果胶酯酸、果胶酸。,第五节果胶物质的测定,二、测定果胶的方法,称量法,咔唑比色法,果胶酸钙滴定法,蒸馏滴定法,原理：利用果胶酸钙不溶于水的特性，