第三章--一般成分分析

,第三章食品中一般成分分析,本章内容,第一节食品相对密度的测定第二节食品中水分的测定第三节食品中灰分的测定第四节食品中蛋白质的测定第五节食品中脂肪的测定第六节食品中糖类的测定第七节食品中维生素的测定,第一节食品相对密度的测定,相对密度的测定（determinationofrelativedensity）属于物理检验法。物理检验法根据食品的物理常数与食品的组成及含量之间的关系进行检测的方法称为物理检验法。物理检验法是食品分析及食品工业生产中常用的检测方法。,一、密度与相对密度的关系,密度物质在一定温度下，单位体积的质量。g/cm3相对密度d某一温度下物质的质量与同体积某一温度下水的质量之比。*密度与相对密度的关系。,二、相对密度的测定意义,（一）正常的液态食品，其相对密度都在一定的范围内。食品的相对密度，可反映食品的纯度和浓度，液体食品出现掺杂，固形物改变、浓度改变、品种改变时均可出现相对密度的变化。因此，测定食品相对密度可初步判断食品的浓度以及是否纯杂。例如：全脂牛奶为1.028植物油（压榨法）为0.90900.9295（二）测定出液态食品的相对密度以后，通过查表可求出其固形物的含量。,三、液态食品相对密度的测定方法,1.密度瓶法（普通密度瓶、带温度计密度瓶）2.相对密度天平（韦氏相对密度天平）法3.密度计法（普通密度计、糖锤度密度计、波美密度计、乳稠计、酒精密度计、）,（一）密度瓶法,1.原理：在20C时分别测定充满同一密度瓶的水及试样的质量即可计算出相对密度，由水的质量可确定密度瓶的容积即试样的体积，根据试样的质量及体积即可计算密度。2.分析步骤：取洁净、干燥准确称量的密度瓶，装满试样后，置20C水浴中浸0.5h，使内容物的温度达到20，盖上瓶盖，并用细滤纸条吸去支管标线上的试样，盖好小帽后取出，用滤纸将密度瓶外擦干，置天平室内0.5h，称量。再将试样倾出，洗净密度瓶，装满水，按上述方法操作。密度瓶内不能有气泡，天平室内温度不能超过20，否则不能用此法。,3.注意事项,（1）本法适用于样品量较少的液体食品，对挥发性食品也适用，结果较准确。（2）取出时不得用手直接接触密度瓶，最好戴隔热手套，拿取密度瓶的颈部或用工具夹取。（3）水浴中的水必须保持清洁无油污，防止瓶外壁污染。（4）温度超过20，会有液体外溢现象，再者影响相对密度的测定。,（二）密度计法,在食品检验中常用此法测定鲜乳、酒类和禽蛋等的相对密度。1.分析步骤：将相对密度计洗净擦干，缓缓放入盛有待测液体试样的适当量筒中，勿使碰及容器四周及底部，保持试样温度在20，待其静置后，再轻轻按下少许，然后待其自然上升，静置并无气泡冒出后，从水平位置观察与液面相交处的刻度，即为试样的相对密度。,一个封口的玻璃管，内有空气，中间略粗，下部有重锤，能浮在一定密度的液体中。,(1)(2)(3)(4)（1）普通密度计，（2）附有温度计的糖锤度密度计，（3）、（4）波美密度计根据阿基米德原理设计而成。,密度计,普通密度计直接以20时的密度值为刻度的。小于1.000为轻表，用来测量比水轻的液体；1.0002.000为重表，用来测量比水重的液体。,密度计,2.注意事项,（1）本法操作简便迅速，但准确性差，在有大量样品而不要求十分精确的测定结果时，可采用此方法，不适用于极易挥发的样品。（2）取样时，须将样品充分混合后，沿筒壁注入量筒中，避免产生气泡。（3）要求液体温度为20，若不是20，可根据液体的温度进行校正。（4）读取密度值时，相对密度计不可与量筒接触，示数应以相对密度计与液体形成弯月面下缘为准。（三）其它方法:折光法、旋光法,第二节食品中水分的测定,一、水分测定的意义水分是影响食品质量的因素，控制水分是保障食品不变质的手段。（一）水分的含量高低，影响食品的稳定性。对微生物的生长繁殖有密切的关系。可加速污染物质的扩散，不利于食品的贮存，并缩短食品的可食用期限。,（二）水分是重要的质量指标之一。食品中水分含量的多少，直接影响食品的感官性状，并可改变食品的组织比例，改变营养素及有害物质的浓度。（三）水分是一项重要的经济指标。水分测定对于计算生产中的物料平衡和实行工艺监督等方面有很重要的意义。（四）水分是掺伪的一个检测指标。由此可见，测定水分的重要性。,食品中水分存在的状态结合水（束缚水）化合水邻近水多层水自由水（体相水、游离水）滞化水毛细管水自由流动水,二、食品中水分的测定方法直接测定法和间接测定法。直接测定法：利用水分本身的物理性质和化学性质去掉样品中的水分，再对其进行定量的方法；如烘干法、化学干燥法、蒸馏法和卡尔费休法；直接测定法优点：精确度高、重复性好；缺点：花费时间较多，且主要靠人工操作。广泛应用于实验室内。间接测定法：利用食品的密度、折射率、电导率、介电常数等物理性质测定水分的方法，间接测定法不需要除去样品中的水分。间接测定法优点：测定速度快，能够自动连续测量，可用于食品工业生产过程中水分含量的自动控制。缺点：所得结果的准确度一般比直接法低，而且往往需要进行较正。,常压干燥法（此法应用广泛）1.干燥法真空干燥法（有的样品加热分解时用）红外线干燥法干燥器干燥法（干燥剂法）2.蒸馏法3.卡尔-费休法4.水分活度AW的测定,（一）直接干燥法,1.原理：食品中的水分一般是指在100C左右直接干燥的情况下，所失去的物质的总量。以原样质量-干燥后质量=水分质量2.干燥法的前提条件样品本身要符合三项条件水分是唯一的挥发性物质，不含或含其它挥发性成分极微。,水分的排除很完全，即含胶态物质、含结合水量少。因为常压很难把结合水除去，只好用真空干燥除去结合水。食品中其他组分在加热过程中发生化学反应引起的重量变化非常小，可忽略不计，对热稳定的食品。,3.操作条件的选择（1）称量瓶的选择（铝制、玻璃）玻璃称量皿能耐酸碱，不受样品性质的限制，常用于常压干燥法。铝制称量盒质量轻，导热性强，但对酸性食品不适宜，常用于减压干燥法或原粮水分的测定。选择称量皿的大小要合适，一般样品1/3高度。,称量瓶,称量皿放入烘箱内，盖子应该打开，斜放在旁边，取出时先盖好盖子，用纸条取，放入干燥器内，冷却后称量。,称量瓶,称样量样品一般控制在干燥后的残留物为1.53g；固态、浓稠态样品控制在35g；含水分较高的样品控制在1520g。干燥设备烘箱电热烘箱有各种形式，对流式、强力循环通风式。普通；真空,干燥器,干燥条件干燥温度：一般是95105；对含还原糖较多的食品应先（5060）干燥然后再105加热。2.对热稳定的谷物可用120130干燥。3.对于脂肪高的样品，后一次质量可能高于前一次（由于脂肪氧化），应用前一次的数据计算。,干燥器,(5)干燥时间恒量最后两次称量相差2mg。基本保证水分蒸发完全。规定时间根据经验，准确度要求不高的。对于易结块或形成硬皮的样品要加入定量的海砂。海砂作用：防止表面硬皮形成；使样品分散增大受热与蒸发面积。海砂可用硅藻土替代。,4.样品的预处理（对分析结果影响较大）,5.分析步骤烘箱预热称量皿恒量m3准确称样+称量皿重m1干燥1h冷却30min称量干燥1h冷却30min称量反复至恒量准确称样+称量皿质量m2。水分的计算：水分%=(m1-m2)/(m1-m3)100%,（二）减压干燥法,1.原理：食品中水分在一定的温度及减压的情况下失去物质的总量，适用于胶状样品，高温易分解的样品及含水分较多而挥发较慢的样品中水分的测定，如含糖、味精等易分解的食品。2.操作：将准确称好的样品放入真空干燥箱内，打开真空泵抽出烘箱内空气至所需的压力。,（三）蒸馏法,1.原理：基于两种互不相容的液体二元体系的沸点低于各组分的沸点这一基本原理，把不溶于水的有机溶剂和试样共同放入蒸馏式水分测定装置中加热蒸馏，试样中的水分与有机溶剂一同蒸发，冷凝并收集溜出液于接收管内，由于密度不同，溜出液在接收管内分层，根据液体中水的体积计算水分质量分数。食品中的水分与甲苯或二甲苯共同蒸出，收集馏出液于接收管内，根据体积计算含量。适用于含水分较多又有较多其它挥发性物质的食品，如油脂、香辛料等。,2.仪器：水分测定器,水分测定仪,1锥形瓶；2水分接收管，有刻度；3冷凝管,3.操作方法：准确称2.005.00g样品于250mL水分测定蒸馏瓶中加入约5075mL有机溶剂接蒸馏装置徐徐加热蒸馏至水分大部分蒸出后再加快蒸馏速度至刻度管水量不在增加读数。4.注意事项：（1）甲苯或二甲苯，先以水饱和后，分去水层，进行蒸馏，收集馏出液备用。（2）对热不稳定的食品，应选用低沸点的溶剂。,（四）、卡尔-费休法,卡尔费休法是（Karl.Fischer）在1935年提出的一种利用容量分析测定水分的方法，是一种迅速而准确的水分测定法，它属于碘量法，被广泛应用于多种水分的测定，此法快速准确不需要加热，很多场合用于微量水分的标准分析方法。食品分析中，凡是用常压干燥法得到异常结果的样品，或是用减压干燥法测定结果的样品，都可采用本标准法测定。,原理基于水分存在时，碘和二氧化硫的氧化还原反应：2H2O+SO2+I22HI+H2SO4上述反应是可逆的，当硫酸的浓度高于0.05%时，发生可逆反应。要使反应顺利的进行，需要在体系中加入适当的碱性物质如吡啶和甲醇，中和反应过程中生成的酸。H2O+SO2+I2+3C5H5N2C5H5NHI+C5H5NSO3C5H5NSO3+CH3OHC5H5NHSO4CH3,在测定中，如果没有甲醇共存，水或其它任何含活泼氢的化合物都能够代替甲醇与中间化合物反应，干扰该化学计量的关系。从上述反应可知，1mol的水需要与1mol的碘、二氧化硫、甲醇和3mol的吡啶反应，生成2mol氢碘酸吡啶和1mol甲基硫酸吡啶，反应完毕后，多余的碘游离出来，溶液呈棕黄色或红棕色，即可确定达到终点；现在所用的卡尔费休水分测定仪采用“时间滞留”法作为终点判断的准则。根由碘、二氧化硫、吡啶和甲醇组成的混合液，称作费休试剂。据上述关系，可以根据消耗卡尔费休试剂的量来计算试样中水分的含量。适用范围：含有1或更多水分的样品，如砂糖、可可粉、茶叶、乳粉、炼乳及香料等。测定的准确度比直接干燥法要高，它也是测定脂肪和油类物品中微量水分的理想方法。,2.说明若要萃取完全，样品的颗粒大小非常重要。通常样品细度约为40目，最好用粉碎机处理，不要用研磨机一方止水分损失；另外，样品粉碎时保持含水量的均匀性。空气湿度对测定影响很大，外界的空气不允许进入反应室中。滴定操作过程中，可以借通入的惰性气体（氮气或二氧化碳）驱除空气。所用的玻璃器皿必须充分干燥；,食品中含有氧化剂、还原剂、碱性氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硼酸等都会与卡尔费休试剂发生反应，干扰测定。含有强还原物的物料如抗坏血酸可以与卡尔费休试剂反应，使水分含量测定值偏高；羰基化合物与甲醇发生缩醛反应生成水，从而使水分含量测定值偏高，（而且这个反应会使终点消失）；不饱和脂肪酸和碘反应也会使水分含量测定值偏高。卡尔费休试剂的有效浓度取决于碘的浓度，但有效浓度会不断降低。试剂本身含有水分，此外还有一些副反应消耗了部分碘。为此，新鲜配制的卡尔费休试剂混合后应放置一定的时间（24h）后才能使用，同时每次临用前均应标定。,（五）几种方法的优缺点,（1）设备简单，操作方便1.直接干燥法优点（2）适合多数样品，特别是了较干食品的水分测定（3）结果准确（1）时间较长缺点（2）有些食品不适应：胶体、高脂肪、为高糖、含有较多高温下易氧化易挥发的了解到食品。,（1）时间短：能使水分迅速离开物料表面，加快蒸发速度（2）温度较低：防止含糖高的样品高温下脱水炭化，成分分解，高脂肪食品氧化（3）适应范围广：胶状、高温易分解、水分较多挥发较慢的样品（4）结果较准确,2.减压干燥法优点,蒸馏法与干燥法有较大差别，干燥法是以烘烤后减失的质量为依据，而蒸馏法是以蒸馏收集到的水量为准，避免了挥发性物质减失的质量对水分测定的误差。,（1）热交换充分（2）受热后发生化学反应比重量法少（3）设备简单，操作方便，便于管理（4）时间短。含水较多又有较多挥发性成分的食品（1）水与有机溶剂易发生乳化现象（2）样品中水分可能没有完全挥发出来（3）水分有时附着在冷凝管壁上，造成读数误差（4）精确度差：最小刻度为0.1mL，100mg以下质量为估计值,3.蒸馏法优点,缺点,（六）其它方法,微波干燥法内部加热，避免一般加热过程出现的表面硬化和内外干燥不均的现象。干燥速度快、干燥时间短。化学干燥法利用某种对水蒸气具有强烈吸附作用的化学药品与含水样品放入同一个干燥器内，通过等温扩散以及吸附作用使样品达到干燥恒重，然后根据失重计算水分质量分数。,红外吸收光谱法红外线0.751000m波长的光，分为三部分：近红外区，0.752.5m；中红外区，2.525m；远红外区，251000m。水分对三个区域的光波均有选择吸收作用，根据水分对某一光波的吸收强度与其在样品中的质量分数存在一定的关系，建立了水分的红外光谱测定方法。介电容量法依据样品中水分含量与含水率的关系，以含水食品作为测量电极间的充填介质，通过电容的变化达到对食品水分质量分数的测定。气相色谱法,第三节食品中灰分的测定,一、食品中灰分的测定意义（一）食品的总灰分含量是控制食品成品或半成品质量的重要依据。总灰分是食品的一项有效控制指标，各种食品具有不同范围的灰分。例：面粉生产，往往在分等级时要用灰分指标，因小麦麸皮的灰分含量比胚乳高20倍。富强粉应为0.30.5%，标准粉应为0.60.9%，,（二）评定食品是否卫生、污染，判断食品是否掺假。如果原料中有杂质或加工过程中混入了一些泥沙，则测定灰分时可检出。生产明胶、果胶类胶制品，灰分是它胶冻性能的标志。（三）评价营养的参考指标（可通过测各种元素）从营养学和卫生学角度出发均有必要，测定灰分对食品生产和加工具有指导意义。（四）测定植物性原料的灰分可以反映植物生长的成熟度和自然条件对其的影响，测定动物性原料的灰分可以反映动物品种、饲料组分对其的影响。,二、灰分的概念,食品中除含有大量有机物质外，还含有丰富的无机成分，这些无机成分在维持人体的正常生理功能，构成人体组织有着十分重要的作用。它包括人体的无机盐等。其中含量较多的有Ca、Mg、Na、S、P、Cl等七种，约占总灰分的80%；此外，还含有少量的微量元素如Fe、Cu、Zn、Mn、I、Fe、Co和Se等。食品经灼烧后所残留的无机物质称为灰分。一般食品中的灰分是指总灰分而言。,食品的组成不同，灼烧条件不同，残留物亦各不相同。残留物与食品中原有的无机物不完全相同，因此，灰分不完全或不确切地代表无机物的总量。严格地说应该把灼烧后的残留物称为粗灰分。如某些金属氧化物会吸收有机物分解产生的CO2而形成碳酸盐，有些成分挥发（如Cl、I、Pb为易挥发元素。P、S等也能以含氧酸的形式挥发散失）。从这个观点出发通常把食品经高温灼烧后的残留物称为粗灰分（总灰分）。,酸溶性灰分酸不溶性灰分,总灰分,水溶性灰分水不溶性灰分,三、总灰分的测定,（一）原理：食品样品经过炭化后置于500600的高温炉内燃烧，食品中的水分以及挥发物质以气态放出，有机物质中的碳、氢、氮等元素与有机物质本身的氧以及空气中的氧生成二氧化碳、氮的氧化物及水分而散去，无机物以硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐、氯化物等无机盐和金属氧化物的形式残留下来，这些残留物即为灰分，称量残留物的质量即可计算出样品中总灰份的含量。,（二）灰化条件的选择1.灰化容器坩埚。坩埚盖子与埚要配套。坩埚材质有多种：(1)素瓷(2)铂(3)黄金(4)石英(5)铁(6)镍等个别情况也可使用蒸发皿。,坩埚,取样量根据试样种类和性状来定，一般控制灼烧后灰分为10100mg。通常：乳粉、麦乳精、大豆粉、调味料、水产品等取12g。谷物及制品、肉及制品、糕点、牛乳等取35g。蔬菜及制品、砂糖及制品、蜂蜜、奶油等取510g。水果及制品取20g、油脂取50g。,3.灰化温度灰化温度的高低对灰分测定结果影响很大。由于各种食品中无机成分的组成、性质及含量各不相同，灰化温度也应有所不同，一般为525600，谷类的饲料达600以上。700仅适合于添加乙酸镁的快速法。温度太高，将引起K、Na、Cl等元素的挥发损失，磷酸盐、硅酸盐也会熔融，将碳粒包藏起来，无法氧化。,温度太低，则灰化速度慢，时间长，不宜灰化完全，也不利于除去过剩的碱性食物吸收的CO2。所以要在保证灰化完全的前提下，尽可能减少无机成分的挥发损失、缩短灰化时间。加热速度不可太快，防急剧干馏时灼热物的局部产生大量气体，而使微粒飞失、易燃。,4.灰化时间,一般不规定灰化时间，而是观察残留物（灰分）为全白色或浅灰色。应指出，对某些样品即使灰化完全，残灰也不一定呈白色或浅灰色，如铁含量高的食品，残灰呈褐色。锰、铜含量高的食品，残灰呈蓝绿色。内部无残留的碳块，并达到恒量为止。两次结果相差0.5mg。对于已做过多次测定的样品，可根据经验限定时间。总的时间一般为25h，个别样品规定温度、时间。,1.瓷坩埚的准备,根据取样量的大小、样品的性质（如易膨胀等）选取坩埚的大小。有时样品太多，宜选素瓷蒸发皿。使用容器大会使称量的误差增大（有的蒸发皿在光电天平中放不下）。(1)将坩埚用（1+4）的HCl煮沸12h，洗净凉干。,(2)在坩埚外壁及盖子上编号。(3)坩埚灼烧打开马福炉，用坩埚钳夹住，先放在炉口预热，因炉内各部位的温度不一致，假如设定600，炉内热电偶附近为60010，中间部位为59010，前面部分56010，不论炉子大小，门口部分温度最低。,2.高温炉（马福炉、马弗炉）的准备箱式电阻炉、温度控制仪。接通电源，调好要使用的温度，电线容量要大，因为功率为2000-4000W，不然会失火。如室内配电容量小，其他电器都不得与它同时使用。,(四)灰化炭化后，把坩埚移入已达规定温度的高温炉口，稍停片刻，再慢慢移入炉膛内，以下操作同坩埚恒量时一样，至恒量。,式中：m1坩埚质量，gm2样品+坩埚质量，gm3残灰+坩埚质量，gB空白试验残灰重，g。,(五)结果,有的样品如面粉等粮食样品是以干物质的灰分来计算的，从总质量中减去水分。（六）注意事项1.样品灰化前要先进行炭化处理，以防温度过高，试样中的水分急剧蒸发使试样飞扬，防止易发泡膨胀的物质在高温下发泡而溢出，减少炭粒被包裹的可能性。炭化时应先用小火，避免样品溅出。炭化操作一般在电炉上进行，半盖坩埚盖，小心加热使样品在通气情况下逐渐炭化，直至无烟。对易膨胀、发泡的如含糖多的，含蛋白多的样品，可在样品上加数滴辛醇或橄榄油，再进行炭化。,2.加速灰化的方法对于难以灰化的样品，可改变操作方法来加速灰化。样品经初步灼烧后，取出冷却，从灰化容器边缘慢慢加入(不可直接洒在残灰上，以防残灰飞扬)少量无离子水，使水溶性盐类溶解，被包住的碳粒暴露出来，在水浴上蒸发至于，置于120。130烘箱中充分干燥，再灼烧致恒重。添加硝酸、乙醇、碳酸铵、双氧水，这些物质经灼烧后完全消失不至于增加残灰的质量。样品经初步灼烧后，加入上述物质如硝酸(1：1)或双氧水，蒸干后再灼烧到恒重，利用它们的氧化作用来加速碳粒灰化，也可加人10碳酸铵等疏松剂，在灼烧时分解为气体逸出，使灰分呈现松散状态，促进未灰化的碳粒灰化。,硫酸灰化法：对于糖类制品如白糖、绵白糖、葡萄糖、始糖等制品，以钾等为主的阳离子过剩，灰化后的残灰为碳酸盐，通过添加硫酸使阳离子全部以硫酸盐形式成为一定组分。采用硫酸的强氧化性加速灰化，结果用硫酸灰分来表示。加入乙酸镁、硝酸镁等助灰化剂。谷物及其制品中，磷酸一般过剩于阳离子，随着灰化进行，磷酸将以磷酸二氢钾的形式存在，容易形成在比较低的温度下熔融的无机物，因而包住未灰化的碳造成供氧不足，难以完全灰化。因此采用添加灰化辅助剂，如乙酸镁或硝酸镁(通常用醇溶液)等，使灰化容易进行。这些镁盐随着灰化进行而分解，与过剩的磷酸结合，残灰不熔融，成白色松散状态，避免碳粒被包裹，可大大缩短灰化时间。此法应做空白实验，以校正加入的镁盐灼烧后分解产生MgO的量。3.灰化后的残渣可留作Ca、P、Fe等成分的分析。4.用过的坩埚，应把残灰及时倒掉，初步洗刷后，用粗HCl(废）浸泡1020min，再用水冲刷洗净。,四、水溶性灰分和水不溶性灰分的测定向测定总灰分所得残留物中加入25mL。无离子水，加热至沸，用无灰滤纸过滤，用25mL热的无离子水分多次洗涤坩埚、滤纸及残渣，将残渣连同滤纸移回原坩埚中，在水浴上蒸发至于涸，放入干燥箱中干燥，再进行灼烧，冷却，称重，直至恒重。计算水不溶性灰分=（m4-m1)/(m2-m1)100%式中：m4不溶性灰分和坩埚的质量，g；其他符号同总灰分的计算。水溶性灰分()总灰分()水不溶性灰分()五、酸不溶性灰分的测定向总灰分或水不溶性灰分中加入25rnL浓度为0.1mol/L的盐酸，以下操作同水不溶性灰分的测定，计算。,六、灰分的快速测定,(一)微波快速灰化法原理及特点微波加热是利用样品内部分子间产生强烈的振动和碰撞，导致加热物体内部温度急剧升高。无论在密闭环境或开放环境内，用微波湿法消化器与马福炉相比较缩短了灰化的时间，同时可以控制真空度和温度，如面粉的灰化只需要1020min。同时，在一个密闭系统中微波消化是安全的。微波灰化40min，马福炉达到同样的效果至少要4h。微波灰化的处理的样品数量有限。,微波快速灰化系统（微波马福炉）美国CEM公司和我国上海屹尧公司均生产出了微波马福炉，介绍一些设备特点：最大8阶段独立升温，几分钟内可以由室温升至10001200，升温快速且易控制；无需炭化直接灰化；大部分样品可以在10min之内可以完全灰化，马福炉需要数小时甚至几十个小时；灰化完成后只需要几十秒即可冷却，传统方法需要1h甚至更长时间；兼容各种坩埚；内部的安全锁定机制可在发生意外时，自动停止仪器运作，精确、安全。,（二）其它近红外分析仪灰分测定近红外技术在30年代得到不断改进和发展，80年代中期，成为测定谷物成分的标准方法。优点：需要样品量少、重复性好、不用化学试剂、整个过程20s。电导法测定面粉中的灰份,第四节食品中蛋白质的测定,一、食品中蛋白质测定的意义（一）蛋白质是生命的物质基础。如果缺乏蛋白质，生物就不能维持其生命活力。（二）食品中蛋白质含量的多少关系着人体的健康。蛋白质是重要的营养物质，人和动物只能从食物中得到蛋白质及其分解产物来构成自身的蛋白质。所以食品中蛋白质的含量是评价其营养价值的重要指标。（三）蛋白质是食品最重要的质量指标，其含量与分解产物直接影响食品的色、香、味。,二、食品中蛋白质的测定方法,蛋白质的测定方法分两大类：一类是利用蛋白质的共性即含氮量、肽键和折射率等测定蛋白质含量；另一类是利用蛋白质中的氨基酸残基、酸性和碱性基团以及芳香基团等测定蛋白质含量。,具体测定方法：凯氏定氮法最常用的，国内外应用普遍。双缩脲反应、染料结合法、Folin-酚试剂法、紫外吸收法国外：红外分析仪,氨基酸总量酸碱滴定法测定。各种氨基酸的分离与定量色谱技术。有多种氨基酸分析仪。,（一）凯氏定氮法,蛋白质的测定通常采用凯氏定氮法。凯氏定氮法是测定蛋白质的经典方法，具有应用范围广、灵敏度较高、回收率较好等优点。凯氏定氮法是测定总有机氮的最准确、最简单和最基本的方法。本法最低可测出0.05mg的氮，约相当于0.3mg的蛋白质，可用于所有动植物食品的分析，因国内应用较普遍，迄今被定为法定的标准检验方法。,食品中蛋白质的含氮量一般为15%17.6%，有的上下浮动可以测出总氮N,凯氏定氮法由Kieldhl于1833年提出，现发展为常量、微量、自动定氮仪法，半微量法及改良凯氏法。这里只介绍前三种。,=N6.25=蛋白质含量,1.常量凯氏定氮法,(1)原理样品与浓硫酸和催化剂一同加热消化，使蛋白质分解，其中碳和氢被氧化为二氧化碳和水逸出，而样品中的有机氮转化为氨与硫酸结合成硫酸铵。然后加碱蒸馏，使氨蒸出。用H3BO3吸收后再以标准HCl溶液滴定。根据标准酸消耗量可以计算出蛋白质的含量。也可以用过量的标准H2SO4或标准HCl溶液吸收后再以标准NaOH滴定过量的酸。,(2)操作步骤整个过程分三步：消化、蒸馏、吸收与滴定,消化总反应式：,要防止爆沸。,消化装置,蒸馏消化液+40%氢氧化钠加热蒸馏，放出氨气。,全量法凯氏定氮装置,吸收与滴定a.用4%硼酸吸收，用盐酸标准溶液滴定，指示剂用混合指示剂（甲基红溴甲基酚绿混合指示剂）或者用亚甲基兰+甲基红。指示剂红色绿色红色（酸）（碱）（酸）b.用过量的H2SO4或HCl标准溶液吸收，再用NaOH标准溶液滴定过剩的酸液，用甲基红指示剂。,吸收,滴定,(3)计算,式中：X试样中蛋白质的含量，g/100g或g/100mL；V1试样消耗硫酸或盐酸标准滴定液的体积，mL；V1试剂空白消耗硫酸或盐酸标准滴定液的体积，mL；c硫酸或盐酸标准滴定溶液浓度，mol/L；0.01401.0mL硫酸c(1/2H2SO4)=1.000mol/L或盐酸c(HCl)=1.000mol/L标准滴定溶液相当于氮的质量，g；m试样的质量或体积，g或mL；F氮换算为蛋白质的系数，一般为6.25。计算结果保保留三位有效数字。,(4)注意事项所用试剂溶液应用无氨蒸馏水配制。消化时不要用强火，应保持和缓沸腾，以免粘附在凯氏瓶内壁上的含氮化合物在无硫酸存在的情况下消化不完全而造成氮损失。消化时应注意不时转动凯氏烧瓶，以便利用冷凝酸液将附在瓶壁上的固体残渣洗下，并促进其消化完全。,样品中若含脂肪较多时，消化过程中易产生大量泡沫，为防止泡沫溢出瓶外，开始消化时小火加热，并时时摇动；或者加入少量辛醇或液体石蜡或硅油等消泡剂，同时注意控制热源强度。当样品消化液不易澄清透明时，可将凯氏烧瓶冷却，加入30过氧化氢23mL后继续加热消化。若取样量较大，如干试样超过5g可按每克试样5mL的比例增加硫酸用量。,般消化至呈透明后，继续消化30min即可，但对于含有特别难以氨化的氮化合物样品。如含赖氨酸、组氨酸、色氨酸、酪氨酸或脯氨酸等时，需适当延长消化时间。有机物如分解完全，消化液呈蓝色或浅绿色，但含铁量多时，呈较深绿色。蒸馏装置不能漏气。蒸馏前若加碱量不足，消化液呈蓝色不生成氢氧化铜沉淀，此时需增加氢氧化钠用量。氢氧化铜在7090时发黑。蒸馏完毕后，应先将冷凝管下端提离液面清洗管口，再蒸1min后关掉热源否则可能造成吸收液倒吸。,2.微量凯氏定氮法,(1)原理及适用范围同前(2)与常量法不同点：加入硼酸量有50mL10mL,滴定用盐酸浓度由0.1mol/L0.01mol/L,可用微量滴定管。(3)蒸馏装置图3-12。,1电炉；2水蒸气发生器（2L平底烧瓶）；3螺旋夹；4小玻杯及棒状玻塞；5反应室；6反应室外层；7橡皮管及螺旋夹；8冷凝管；9蒸馏液接收瓶,定氮蒸馏装置,（二）自动凯氏定氮法,1.原理及适用范围同前2.特点：（1）消化装置用优质玻璃制成的凯氏消化瓶，红外线加热的消化炉。（2）快速：一次可同时消化8个样品，30min可消化完毕。（3）自动：自动加碱蒸馏，自动吸收和滴定，自动数字显示装置。可计算总氮百分含量并记录，12min完成1个样。,（三）双缩脲法传统的凯氏定氮法应用范围广，灵敏度高、准确，不需要大仪器，但费时间，有环境污染。双缩脲与碱及少量硫酸铜溶液作用生成紫红色地配合物，此反应称为双缩脲反应。由于蛋白质分子中含有肽键（CO-NH-），与双缩脲结构相似，故也能呈现此反应而生成紫红色配合物，在一定条件下其颜色深浅与蛋白质含量成正比，据此可用吸光度法来测定蛋白质含量，该配合物地最大吸收波长为560nm。本法灵敏度较低，但操作简单快速，故在生物化新领域中测定蛋白质含量时常用此法。,（三）紫外吸收法1原理：蛋白质的降解产物（胨、肽、氨基酸）的芳香环残基【NH-CH(R)-CO-】在紫外线区对一定波长的光有选择吸收。在波长280nm，吸光度与蛋白质质量浓度（38mg/ml）成直线关系。因此，通过测定蛋白质溶液的吸光度，即可求出样品的蛋白质质量分数。,染料结合法、水杨酸比色法等。,三、氨基酸的测定方法,（一）定性测定利用各种显色反应（二）氨基酸的一般定量测定1.甲醛滴定法原理：氨基酸含有羧基（COOH）和碱性的氨基（NH2）它们相互作用而使氨基酸成为中性的内盐。当加入甲醛溶液时，-NH2与甲醛结合，从而使其碱性消失。这样就可以用标准强碱溶液来滴定-COOH，并用间接方法测定氨基酸总量。方法特点：简单易行、快速方便。,2.茚三酮比色法原理：氨基酸在碱性溶液中能与茚三酮作用，生成蓝紫色化合物（除脯氨酸外均有此反应），可用吸光光度法测定。该蓝紫色化合物的颜色深浅与氨基酸含量成正比，其最大吸收波长为570nm，据此可以测定样品中氨基酸含量。(三）氨基酸自动分析仪法（四）氨基酸的分离与测定薄层色谱法（薄层层析法TLC法）,第五节脂肪的测定,一、概述脂肪（真脂）类脂质（脂肪酸、磷脂、糖脂等）油脂的伴随物。大多数动、植物食品都含有天然脂肪或类脂化合物，但含量各不相同。,食品中的脂类物质和脂肪含量,植物性或动物性油脂中脂肪含量最高，而水果蔬菜中脂肪含量很低。几种食物100g中脂肪含量(g)如下：猪肉(肥)90.3核桃66.6花生仁39.2青菜0.2柠檬0.9苹果0.2牛乳3以上香蕉0.8全脂炼乳8以上全脂乳粉2530这些含量是指用乙醚提取的脂类总量。,二、脂肪的测定意义,（一）食品中脂肪是人类重要的营养物质之一，具有重要的重要的生理功能。1.富含热量，是体内贮存能量和供给能量的主要物质。每克脂肪在体内可提供37.62kJ(9kcal)热量，比糖类和蛋白质高一倍以上。2.是组成人体组织细胞的重要成分。必须脂肪酸在体内参与磷脂的合成，磷脂对人和动物生长发育非常重要。3.调节体温，保护内脏，防止热能散发。4.营养作用。提供必需的脂肪酸，是脂溶性维生素的良好溶剂。,（二）加工方面脂肪能改善食品的感官性状，增加风味。脂肪在食品加工中对色、香、味起着重要作用。（三）测定食品中脂肪含量，可以掌握食品的基础数据。是食物中能量最高的营养素。脂肪含量高低评价食品质量好坏，是否掺假、脱脂，以质论价。对衡量食品的营养价值，实行工艺监督等方面具有重要的意义。但是摄入过量对人体健康不利！脂肪=甘油（丙三醇）+脂肪酸是食品质量管理中的一项重要指标。食品中脂肪含量的测定是理化检验的必检项目。,三、脂肪的测定,脂肪的测定项目很多，我们只介绍脂类总量的测定。不同来源的食品所含的脂肪在结构上有许多差异，所以也没有一种通用的提取剂。脂类的共同特点是在水中的溶解度非常小，能溶于脂溶性溶剂中，再根据相似相溶的原理具体选择。,（一）常用测定脂类的有机溶剂1.乙醚溶解脂肪的能力强，应用最多。国标中关于脂肪含量的测定方法都用它作提取剂。乙醚可饱和2%的水。含水乙醚在萃取脂肪的同时，会抽提出糖分等非脂成分。所以必须用无水乙醚作提取剂，被测样品也要事先烘干。,2.石油醚石油醚的沸点比乙醚高，不太易燃，溶解脂肪能力比乙醚弱，吸收水分比乙醚少，允许样品含微量的水分。有时也采取乙醚+石油醚共用。但乙醚、石油醚都只能提取样品中游离态的脂肪。对于结合态的脂类，必须预先用酸或碱及乙醇破坏脂类与非脂类的结合后，才能提取。,3.氯仿甲醇一种有效的溶剂，对脂蛋白、磷脂提取效率较高。特别适用于水产品、家禽、蛋制品中脂肪的提取。,（二）样品的预处理,1.固体样品要粉碎，颗粒大小要合适，注意粉碎过程中的温度，防止脂肪氧化。2.样品要干燥温度低酶活力高，脂肪易降解。温度高脂肪易氧化成结合态。有的样品含水量较高，可加入适量无水硫酸钠，使样品成粒状。较理想的方法是冷冻干燥法。3.酸水解对于乙醚不能渗入内部的或含结合态脂肪。4.有的样品易结块，可加入46倍量的海砂。,（三）脂类的测定方法,索氏提取法、酸分解法、罗兹哥特里法、巴布科克氏法、盖勃氏法和氯仿甲醇提取法等。1.索氏提取法（1）原理将经前处理的、分散且干燥的样品用乙醚或石油醚等溶剂抽提后，蒸去溶剂后所得的物质，称为粗脂肪。粗脂肪残留物中除脂肪外，还含有色素、树脂、蜡、挥发油等物。抽提法所测得的脂肪为游离脂肪。,(2)适用范围与特点,适用于脂类含量较高，结合态脂类含量少或经水解处理过的，（结合态已转变成游离态），样品应能烘干，磨细，不易吸湿结块。此法经典，对大多数样品的测定结果比较可靠。但费时长（816h）溶剂用量大，需要专门的仪器，索氏提取器。,（3）测定方法,滤纸筒的制备样品处理a.固体样品：精密称取干燥并研细的样品25g（可取测定水分后的样品)，必要时拌以海砂，无损地移入滤纸筒内。b.半固体或液体样品：称取5.010.0g于蒸发皿中，中，加入海砂约20g于沸水浴上蒸干后，再于95105烘干、研细，全部移入滤纸筒内，蒸发皿及粘附有样品的玻璃棒都用沾有乙醚的脱脂棉擦净，将棉花一同放进滤纸筒内。,抽提将滤纸筒或滤纸包放入索氏抽提器内，连接已干燥至恒量的接受瓶，由冷凝管上端加入无水乙醚或石油醚（3060沸程），加量为接受瓶的2/3体积，于水浴上(夏天65，冬天80左右)加热使乙醚或石油醚不断的回流提取，一般视含油量高低提取612h，至抽提完全为止（用滤纸试）。称量取下接受瓶，回收乙醚或石油醚，待接受瓶内乙醚剩12mL时，在水浴上蒸干，再于100105干燥2h，取出放干燥器内冷却30min，称量，并重复操作至恒量。,(4)计算脂肪()(m2-m1)/m100m2接受瓶和脂肪的质量，g；ml接受瓶的质量，g；m样品的质量(如为测定水分后的样品质量计)，g。,(5)注意及说明样品应干燥后研细，样品含水分会影响溶剂提取效果，而且溶剂会吸收样品中的水分造成非脂成分溶出。装样品的滤纸筒一定要严密，不漏样品，但也不要包得太紧影响溶剂渗透。滤纸筒的高度不要超过回流弯管，否则超过弯管的样品中的脂肪不能提尽，造成误差。,对含多量糖及糊精的样品，要先以冷水使糖及糊精溶解，经过滤除去，将残渣连同滤纸一起烘干，再一起放入抽提管中。抽提用的乙醚或石油醚要求无水、无醇、无过氧化物，挥发残渣含量低。因水和醇可导致水溶性物质溶解，如水溶性盐类、糖类等，使得测定结果偏高。过氧化物会导致脂肪氧化，在烘干时也有引起爆炸的危险。,乙醚中过氧化物的检查方法：,取6mL乙醚，加2mL10%的碘化钾溶液，用力振摇，放置1min，若出现黄色，则证明有过氧化物存在。过氧化物如:H2O2、Na2O2、CaO2、BaO2、ZnO2、MgO2等,提取时水浴温度不可过高，以每分钟从冷凝管滴下80滴左右，每小时回流612次为宜，提取过程应注意防火。在抽提时，冷凝管上端最好连接一个氯化钙干燥管，这样，可防止空气中水分进入，也可避免乙醚挥发在空气中，如无此装置可塞一团干燥的脱脂棉球。抽提是否完全，可凭经验，也可用滤纸或毛玻璃检查，由抽提管下口滴下的乙醚滴在滤纸或毛玻璃上，挥发后不留下油迹表明已抽提完全。,在挥发乙醚或石油醚时，切忌用火直接加热，应该用电热套，电水浴等。烘前应驱除全部残余的乙醚，因乙醚稍有残留，放入烘箱时，有发生爆炸的危险。反复加热会因脂类氧化而增重。重量增加时，以增重前的质量作为恒量。因为乙醚是麻醉剂，要注意室内通风。,2.酸水解法,(1）原理试样经酸水解后用乙醚和石油醚提取，除去溶剂即得总脂肪含量。酸水解法测得的为游离及结合脂肪的总量。（2）适用范围与特点此法适用于各种状态食品中的脂肪测定。特别是加工后的混合食品，易吸湿，不好烘干的，用索氏提取法不适用的样品，效果更好。,本法不适于测定含磷脂高的食品，如：鱼、贝、蛋品等。因为在盐酸加热时，磷脂几乎完全分解为脂肪酸和碱，当只测定前者时，使测定值偏低。本法也不适于测定含糖高的食品，因糖类遇强酸易炭化而影响测定。GB/T5009.62003食品中脂肪的测定1.索氏提取法2.酸水解法,（2）注意事项,操作时注意掌握水解时酸的浓度，防止大量水分损失，使酸的浓度升高。乙醇可以使一切溶于乙醇的物质留在溶液内，但乙醇既可溶于水也可溶于乙醚，妨碍分层，适量加入石油醚可帮助分层，促使乙醇进入水层。醚水分层后应透明清亮，若出现混浊，可记录醚层体积后，将其取出，加入无水Na2SO4脱水，过滤后，再取出一定体积，放入已恒量的锥形瓶中，烘干称量。,3.两种方法的比较,(1)索氏提取法优点：经典方法，比较准确。缺点：浪费时间和溶剂，且需专门的抽提器。此法适用于脂类含量较高、结合脂肪含量少的食品。此法原则上应用于风干或经干燥处理的试样，但某些湿润状态的食品，添加无水Na2SO4脱水后，也可用此法测定。此法测得的脂肪是游离脂肪。,(2)酸水解法适用于各类食品中脂肪的测定。对固体、半固体、液体等均不受限制，特别是加工后的混合食品。结合脂肪用乙醚提取法不能提取出来，而用此法能使结合脂肪游离出来，容易用溶剂提取，对于容易吸湿、结块，不易烘干的食品，当不能用索氏提取法时，用此法效果较好。此法测得的是食品中的总脂肪。,第七节食品中糖类的测定,一、概述(一）定义和分类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+脂肪糖脂碳水化合物存在于各种食品的原料中（特别是植物性原料中）。作为食品工业的主要原料和辅助材料。,在各种食品中存在形式和含量不一。糖分为单糖、双糖、多糖。有效碳水化合物人体能消化利用的单糖、双糖、多糖中的淀粉。无效碳水化合物多糖中的纤维素、半纤维素、果胶等不能被人体消化利用的。这些无效碳水化合物能促进肠道蠕动。,（二）糖类的测定意义,1.糖类是食品中的重要成分，具有重要的生理功能。(1)是人和动物体的主要供能物质。糖类在人体内可转变成糖原和脂肪而作为营养储备。实际上糖原在体内经常处于合成储备与分解消耗的动态平衡之中，如同营养储备的机动库。(2)糖类也是构成机体组织器官的一种重要物质，参与许多生命过程。如对体内蛋白质消化起保护作用，并与机体的解毒作用有关。,2.加工中的作用。改善食品形态、组织结构、性状风味或为了适应人们的习惯及提高营养价值的需要而人为加入各种糖。在焙烤食品中，糖与蛋白质发生美拉德反应。使焙烤制品产生金黄色的颜色。这种颜色可增加人们的食欲感。同时也增加了食品的色、香、味。各种食品原料和各种食品中所含的糖类的品种及数量上有较大差异。糖类总量反映了食品营养素组成，反映食品质量，是食品营养成分分析必须测定的项目之一。,二、食品中糖类的测定,（一）糖类的测定方法直接法根据糖的物理化学性质为分析原理的各种分析方法，包括：物理法、化学分析法、色谱法、酶法、电泳法、生物传感器法、仪器分析法。间接法根据测定的水分、粗脂肪、粗蛋白灰分等含量，利用差减法计算出来，以总碳水化合物或无氮抽提物来表示。物理法：相对密度法（锤度计）；折光率、旋光法、重量法；,直接滴定法法(改良的兰爱农法）高锰酸钾法萨氏法3，5二硝基水杨酸酚硫酸法蒽酮法半胱氨酸咔唑法,化学法,还原糖法,碘量法,比色法,纸色谱薄层色谱GCHPLC半乳糖脱氢酶测半乳糖、乳糖葡萄糖氧化酶测葡萄糖发酵法测不可发酵糖称量法测果胶、纤维素、膳食纤维素,色谱法,酶法,（二）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。1.提取(1)常用的提取剂有水及乙醇溶液。水：4050提取效果好；高于50，能提取相当量的可溶性淀粉、糊精；水还可提取除糖外的色素、蛋白质、可溶性果胶、有机酸等干扰物质。对于水果及其制品，含有很多有机酸，为防止蔗糖等低聚糖在加热时被分解，提取液应调为中性。乙醇水溶液：7075；不溶解蛋白质、淀粉、糊精等。对于含大量淀粉、糊精的样品宜用乙醇提取。例如粮食谷物类食品。,(2)提取液制备的原则取样量与稀释倍数的确定(0.53.5mg/mL)。含脂肪的食品，须经脱脂后再用水提取含有大量淀粉、糊精及蛋白质的食品，用乙醇溶液提取。含酒精和二氧化碳的液体样品，应先除酒精、CO2。提取过程如用水提取，还要加入HgCl2，防低聚糖被酶水解。,2.提取液的澄清,除杂：色素、蛋白质、可溶性果胶、可溶性淀粉、有机酸、氨基酸、单宁等。使溶液带颜色、呈现浑浊、影响终点判断；果胶影响过虑；影响分析结果的准确性；加澄清剂除去这些物质。(1)常用澄清剂要符合三点要求除去干扰物质完全。过量澄清剂不影响以后的操作，或易于除去。不吸附或沉淀被测糖分，不改变被测糖类的理化性质。,中性醋酸铅【Pb(CH3COO)23H2O】,乙酸锌和亚铁氰化钾溶液,硫酸铜和氢氧化钠溶液,还有碱性醋酸铅、氢氧化铝溶液、活性炭等。,（2）常用澄清剂的种类,（3）澄清剂的用量用量必须适当，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13mL澄清剂，充分混合后静置。,（三）还原糖的测定根据糖分还原性的测定方法叫还原糖法。Cu2+还原糖Cu+,计算还原糖量有两种方法：1.用已知浓度的葡萄糖标准溶液标定的方法。2.通过实验编制出的还原糖检索表来计算。在测定过程中要严格遵守标定或制表时所规定的操作条件，如热源强度(电炉功率)、锥形瓶规格、加热时间、滴定速度等。,1.直接滴定法（GB）,(1)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），根据样液消耗体积计算还原糖量。将一定量的甲、乙液等量混合，立即生成天蓝色的氢氧化铜沉淀；这种沉淀很快与酒石酸钾反应，生成深蓝色的可溶性酒石酸钾钠铜络合物。反应式:,酒石酸钾钠铜具有氧化性，在加热条件下，能将还原糖氧化成醛酸，本身则还原为氧化亚铜沉淀。,反应终点用次甲基蓝指示，它是一种氧化还原指示剂，其氧化型为蓝色，还原型为无色。次甲基蓝的氧化能力比Cu2+弱，待还原糖将二价铜全部还原后，稍过量的还原糖则可把次甲基蓝还原，溶液由蓝色变为无色，即为滴定终点。,（蓝色氧化态）（无色还原态）,在加热条件下，以次甲基蓝作指示剂，用样液滴定，样液中的还原糖与酒石酸钾钠铜反应，生成红色的氧化亚铜沉淀；这种沉淀与亚铁氰化钾络合成可溶的无色络合物；二价铜全部被还原后，稍过量的还原糖把次甲基蓝还原，溶液由蓝色变为无色，即为滴定终点；根据样液消耗量可计算出还原糖含量。,(2)适用范围及特点本法又称快速法，它是在蓝爱农容量法基础上发展起来的，其特点是试剂用量少，操作和计算都比较简便、快速，滴定终点明显。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。本法是国家标准分析方法。,(3)测定方法样品处理取适量样品，按本章中的原则对样品进行提取，提取液移入250mL容量瓶中，慢慢加入5mL乙酸锌溶液和5mL亚铁氰化钾溶液，加水至刻度，摇匀后静置30min。用干燥滤纸过滤，弃去初滤液