【教学课件】第十章蛋白质和氨基酸的测定第一节概述.ppt
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1、第十章第十章 蛋白质和氨基酸的测定蛋白质和氨基酸的测定第一节第一节 概述概述1.蛋白质概况蛋白质概况 蛋蛋白白质质是是含含氮氮的的有有机机化化合合物物,分分子子量量很很大大。主主要要由由C、H、O、N、S五五种种元元素素组组成成。某某些些蛋蛋白白质质中还含有微量的中还含有微量的 P、Cu、Fe、I 等。等。在在食食品品和和生生物物材材料料中中常常包包括括蛋蛋白白质质,可可能能还还包包括括有有非非蛋蛋白白质质含含氮氮的的化化合合物物,(如如核核酸酸、含含氮氮碳碳水水化化合合物物、生生物物碱碱等等;含含氮氮类类脂脂、卟卟啉啉和和含含氮氮的的色色素素)。食品和其原料中蛋白质含量的测定,主要食品和其原
2、料中蛋白质含量的测定,主要(也是最常用的)用凯氏定氮法测定总氮量,然(也是最常用的)用凯氏定氮法测定总氮量,然后乘一个蛋白质换算系数。这里也包括非蛋白的后乘一个蛋白质换算系数。这里也包括非蛋白的氮,所以只能称为粗蛋白的含量(但马铃薯等非氮,所以只能称为粗蛋白的含量(但马铃薯等非蛋白氮多的要单测)。蛋白氮多的要单测)。蛋蛋白白质质是是生生命命的的物物质质基基础础,人人体体11%13%总总热热量量来来自自蛋蛋白白质质。无无论论动动物物、植植物物都都含含有有蛋蛋白白质质,只是含量及类型不同。只是含量及类型不同。蛋蛋白白质质是是食食品品的的最最重重要要质质量量指指标标,其其含含量量与与分解产物直接影响
3、食品的色、香、味。分解产物直接影响食品的色、香、味。蛋白质的测定方法分两大类: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;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、酸性和另一类是利用蛋白质中的氨基酸残基、酸性和碱性基因以及芳香基团等测定蛋白质含量。碱性基因以及芳香基团等测定蛋白质含量。具体测定方法:具体测定方法:凯氏定氮法凯氏定氮法最常用的,国内外应用普遍。最常用的,国内外应用普遍。双缩脲反应、染料结合反应、酚试剂法双缩脲反应、染料结合反应、酚试剂法国外:国外:红外分析仪红外分析仪氨基酸总量氨基酸
4、总量酸碱滴定法测定。酸碱滴定法测定。各种氨基酸的分离与定量各种氨基酸的分离与定量色谱技术。色谱技术。有多种氨基酸分析仪。有多种氨基酸分析仪。第二节第二节 蛋白质的定性测定蛋白质的定性测定一、蛋白质的一般显色反应一、蛋白质的一般显色反应电电泳泳或或纸纸层层析析之之后后用用一一些些染染料料与与蛋蛋白白质质结结合合并变色。书中列举了并变色。书中列举了 5 种染料。种染料。二、复合蛋白质的显色反应二、复合蛋白质的显色反应(一)糖蛋白的显色(一)糖蛋白的显色(3种方法)种方法)(二)脂蛋白的显色(二)脂蛋白的显色(2种方法)种方法)第三节第三节 蛋白质的定量测定蛋白质的定量测定 一一般般说说来来,动动物
5、物性性食食品品的的蛋蛋白白质质含含量量高高于于植植物物性性食食品品。例例如如牛牛肉肉中中蛋蛋白白质质含含量量为为 20.0%左左右右,猪肉猪肉 9.5%,兔肉兔肉 21%,鸡肉鸡肉 20%,牛乳牛乳 3.5%,带鱼带鱼 18.0%,大豆大豆 40%,面粉面粉 9.9%,菠菜菠菜 2.4%,黄瓜黄瓜 1.0%,苹果苹果 1.4%测测定定食食品品中中的的蛋蛋白白质质的的含含量量,对对于于评评价价食食品品的的营营养养价价值值,合合理理开开发发利利用用食食品品资资源源、提提高高产产品品质质量量、优优化化食食品品配配方方、指指导导经经济济核核算算及及生生产产过过程程控控制均具有极其重要的意义。制均具有极
6、其重要的意义。一些蛋白质的含氮量一些蛋白质的含氮量 一般为一般为 15%17.6%,有的上下浮动,有的上下浮动可以测出总氮可以测出总氮 N一、一、凯氏定氮法凯氏定氮法由由Kieldhl于于1833年提出,现发展为常量、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。微量、自动定氮仪法,半微量法及改良凯氏法。书中只介绍前三种。书中只介绍前三种。=N6.25=蛋白质含量蛋白质含量(一)常量凯氏定氮法(一)常量凯氏定氮法1.原理原理 样样品品与与浓浓硫硫酸酸和和催催化化剂剂一一同同加加热热消消化化,使使蛋蛋白白质质分分解解,其其中中碳碳和和氢氢被被氧氧化化为为二二氧氧化化碳碳和和水水
7、逸逸出出,而而样样品品中中的的有有机机氮氮转转化化为为氨氨与与硫硫酸酸结结合合成成硫硫酸铵。然后加碱蒸馏,使氨蒸出。酸铵。然后加碱蒸馏,使氨蒸出。用用H3BO3吸吸收收后后再再以以标标准准HCl溶溶液液滴滴定定。根根据标准酸消耗量可以计算出蛋白质的含量。据标准酸消耗量可以计算出蛋白质的含量。也也可可以以用用过过量量的的标标准准H2SO4或或标标准准HCl溶溶液液吸收后再以标准吸收后再以标准NaOH滴定过量的酸。滴定过量的酸。整个过程分三步:消化、蒸馏、吸收与滴定整个过程分三步:消化、蒸馏、吸收与滴定1.消化消化 总反应式:总反应式:加硫酸钾加硫酸钾 作为增温剂,提高溶液沸点,作为增温剂,提高溶
8、液沸点,纯硫酸沸点纯硫酸沸点 340,加入硫酸钾之后可以提高,加入硫酸钾之后可以提高至至400以上。也可加入硫酸钠,氯化钾等提以上。也可加入硫酸钠,氯化钾等提高沸点,但效果不如硫酸钾。高沸点,但效果不如硫酸钾。2NH2(CH2)2COOH+13H2SO4 (NH4)2SO4+6CO2+12SO2+16H2O一定要用浓硫酸(一定要用浓硫酸(98%)加硫酸铜加硫酸铜 作为催化剂。还可以作消化终点作为催化剂。还可以作消化终点指示剂(做蒸馏时碱性指示剂)。还可以加氧指示剂(做蒸馏时碱性指示剂)。还可以加氧化汞、汞(均有毒,价格贵)、硒粉、二氧化化汞、汞(均有毒,价格贵)、硒粉、二氧化钛。钛。加氧化剂加
9、氧化剂 如双氧水、次氯酸钾等加速有机如双氧水、次氯酸钾等加速有机 物氧化速度。物氧化速度。仪器:仪器:219页页 要防止爆沸。要防止爆沸。另外:介绍另外:介绍“自动回流消化自动回流消化仪仪”2.蒸馏蒸馏 消化液消化液+40%氢氧化钠加热氢氧化钠加热蒸馏,放出氨蒸馏,放出氨气。气。3.吸收与滴定吸收与滴定用用4%硼酸吸收,用盐酸标准溶液滴定,指示硼酸吸收,用盐酸标准溶液滴定,指示剂用混合指示剂(甲基红剂用混合指示剂(甲基红溴甲基酚绿混合指溴甲基酚绿混合指示剂)国标用亚甲基兰示剂)国标用亚甲基兰+甲基红。甲基红。指示剂指示剂 红色红色 绿色绿色 红色红色(酸)(酸)(碱)(碱)(酸)(酸)用过量的
10、用过量的 H2SO4 或或 HCl 标准溶液吸收,再标准溶液吸收,再用用 NaOH 标准溶液滴定过剩的酸液,用甲基红标准溶液滴定过剩的酸液,用甲基红指示剂。指示剂。吸收吸收滴定滴定 操作方法:操作方法:158页,其中讲页,其中讲“以奈氏试以奈氏试 剂剂”检查氨是否全部蒸完,检查氨是否全部蒸完,以奈氏试剂以奈氏试剂Nessler试剂,试剂,K2(HgI4)检验检验NHNH4 4+离子,遇铵根,离子析离子,遇铵根,离子析 出黄色或红棕色沉淀。出黄色或红棕色沉淀。配制配制方方法法1 1、3.5 3.5 g g KI KI+1.3 1.3 g g HgClHgCl2 2 溶溶于于70 70 毫毫升升水
11、水。加加3030毫毫升升4 4 mol/Lmol/L氢氢氧氧化化钠钠(或或氢氢氧氧化化钾钾)溶溶液,必要时过滤,并存于玻璃瓶中盖紧口。液,必要时过滤,并存于玻璃瓶中盖紧口。方法方法2 2、溶解溶解11.5 g HgI11.5 g HgI2 2+KI 10 g+KI 10 g于适量少于适量少许水,后加水稀释至许水,后加水稀释至50 ml,50 ml,静置后,取其澄清液,静置后,取其澄清液,弃去沉淀,储存于棕色瓶中。弃去沉淀,储存于棕色瓶中。结果计算:结果计算:158页页 注意:注意:F氮换算为蛋白质的系数,一般为氮换算为蛋白质的系数,一般为 6.25 也可查表。也可查表。说明:说明:所用试剂溶液
12、应用无氨蒸馏水配制。所用试剂溶液应用无氨蒸馏水配制。消消化化时时不不要要用用强强火火,应应保保持持和和缓缓沸沸腾腾,以以免免粘粘贴贴在在凯凯氏氏瓶瓶内内壁壁上上的的含含氮氮化化合合物物在在无无硫硫酸酸存存在的情况下消化不完全而造成氮损失。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,并促进其消凝酸液将附在瓶壁上的固体残渣洗下,并促进其消化完全。化完全。样品中若含脂肪较多时,消化过程中易产生大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,在开始消化时量泡沫,为防止泡沫溢出瓶
13、外,在开始消化时应用小火加热,并时时摇动;或者加入少量辛应用小火加热,并时时摇动;或者加入少量辛醇或液体石蜡或硅油消泡剂,并同时注意控制醇或液体石蜡或硅油消泡剂,并同时注意控制热源强度。热源强度。当样品消化液不易澄清透明时,可将凯氏烧瓶当样品消化液不易澄清透明时,可将凯氏烧瓶冷却,加入冷却,加入30过氧化氢过氧化氢 23 m1 后再继续加后再继续加热消化热消化。若取样量较大,如干试样超过若取样量较大,如干试样超过5 g 可按每克试可按每克试样样5 m1的比例增加硫酸用量。的比例增加硫酸用量。般消化至呈透明后,继续消化般消化至呈透明后,继续消化30分钟即可,分钟即可,但对于含有特别难以氨化的氮化
14、合物的样品如但对于含有特别难以氨化的氮化合物的样品如含赖氨酸、组氨酸、色氨酸、酪氨酸或脯氨酸等含赖氨酸、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,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,呈较深消化液呈蓝色或浅绿色,但含铁量多时,呈较深绿色。绿色。蒸馏装置不能漏气。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,此时需再增加氢氧化钠用量。氧化铜沉淀,此时需再增加氢氧化钠用量。氢氧化铜在氢氧化铜在7090时发黑。时发黑。蒸馏完毕后,应先将冷凝管下端提离液面清洗蒸馏完毕
15、后,应先将冷凝管下端提离液面清洗管口,再蒸管口,再蒸1分钟后关掉热源否则可能造成吸分钟后关掉热源否则可能造成吸收液倒吸。收液倒吸。二、二、微量凯氏定氮法微量凯氏定氮法1、原理及适用范围同前、原理及适用范围同前2、与常量法不同点:、与常量法不同点:加入硼酸量加入硼酸量有有50 ml 10 ml,滴定用盐酸浓度由滴定用盐酸浓度由0.1 mol/L 0.01 mol/L,可用微量滴定管。可用微量滴定管。3、蒸馏装置见、蒸馏装置见 159 页图页图 10-2。10-210-2三、三、自动凯氏定氮法自动凯氏定氮法1 1、原理及适用范围同前原理及适用范围同前 2 2、特点:特点:(1)消化装置用优质玻璃制
16、成的凯氏消化瓶,红)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。外线加热的消化炉。(2)快速:一次可同时消化)快速:一次可同时消化8个样品,个样品,30分钟可消分钟可消化完毕。化完毕。(3)自动:自动加碱蒸馏,自动吸收和滴定,自)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,动数字显示装置。可计算总氮百分含量并记录,12分钟完成分钟完成1个样。个样。北京福德泰和科技有限公司北京福德泰和科技有限公司产品名称:产品名称:凯氏定氮仪凯氏定氮仪二、双缩脲法二、双缩脲法 传传统统的的凯凯氏氏定定氮氮法法应应用用范范围围广广,灵灵敏敏度度高高、准准确,不要大仪
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