第9章-蛋白质的测定--食品检验与分析-教学课件.ppt
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1、第九章蛋白质和氨基酸的测定第九章蛋白质和氨基酸的测定1.1.概述概述2.2.凯氏定氮法凯氏定氮法3.3.蛋白质的快速测定法蛋白质的快速测定法4.4.氨基酸总量的测定氨基酸总量的测定5.5.氨基酸的分离与测定氨基酸的分离与测定1.1.蛋白质的组成蛋白质的组成蛋白质的组成蛋白质的组成 蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质是是是是含含含含氮氮氮氮的的的的有有有有机机机机化化化化合合合合物物物物,分分分分子子子子量量量量很很很很大大大大。主主主主要要要要由由由由C C、HH、OO、NN、S S五五五五种种种种元元元元素素素素组组组组成成成成。某某某某些些些些蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质中中中中还还还还含含含含有有有有
2、微微微微量量量量的的的的 P P、CuCu、FeFe、II等等等等。但但但但含含含含氮氮氮氮则则则则是是是是蛋白质区别于其它有机化合物的主要标志蛋白质区别于其它有机化合物的主要标志蛋白质区别于其它有机化合物的主要标志蛋白质区别于其它有机化合物的主要标志。在在在在食食食食品品品品和和和和生生生生物物物物材材材材料料料料中中中中常常常常包包包包括括括括蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质,可可可可能能能能还还还还包包包包括括括括有有有有非非非非蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质含含含含氮氮氮氮的的的的化化化化合合合合物物物物,(如如如如核核核核酸酸酸酸、含含含含氮氮氮氮碳碳碳碳水水水水化化化化合合合合物物物物、生生生生
3、物物物物碱碱碱碱、含含含含氮氮氮氮类类类类脂脂脂脂、卟卟卟卟啉啉啉啉和和和和含含含含氮氮氮氮的的的的色素等;色素等;色素等;色素等;)。)。)。)。第一节第一节概述概述蛋白质是生命的物质基础,是构成生物体细胞组织的重要成分。propro是食品的重要组成是食品的重要组成之一,也是重要的营养物质,一个食品的营之一,也是重要的营养物质,一个食品的营养高低,主要看蛋白质含量的高低。养高低,主要看蛋白质含量的高低。propro除除了保证食品的营养价值外,在决定食品的色、了保证食品的营养价值外,在决定食品的色、香、味及结构等特征上也起着重要的作用。香、味及结构等特征上也起着重要的作用。许多食品都要求检验其
4、蛋白质含量,蛋白质是最重要的常规检测指标,如:乳制品、肉制品中蛋白质的测定。“大头儿”事件,奶粉中几乎无蛋白质。2.食品中蛋白质含量的测定意义食品中蛋白质含量的测定意义 在在在在各各各各种种种种不不不不同同同同的的的的食食食食品品品品中中中中蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质的的的的含含含含量量量量各各各各不不不不相相相相同同同同,一一一一般般般般说说说说来来来来动物性食品的蛋白质含量高于植物性食品,动物性食品的蛋白质含量高于植物性食品,动物性食品的蛋白质含量高于植物性食品,动物性食品的蛋白质含量高于植物性食品,例如例如例如例如:牛肉中蛋白质含量为牛肉中蛋白质含量为牛肉中蛋白质含量为牛肉中蛋白质含量为2
5、0.0%20.0%左右,左右,左右,左右,猪肉中为猪肉中为猪肉中为猪肉中为9.5%9.5%,兔肉为兔肉为兔肉为兔肉为21%21%,鸡肉为鸡肉为鸡肉为鸡肉为20%20%,牛牛牛牛乳乳乳乳为为为为3.5%3.5%黄黄黄黄鱼鱼鱼鱼为为为为17.0%17.0%,带带带带鱼鱼鱼鱼为为为为18.0%18.0%,大大大大豆豆豆豆为为为为40%40%,稻稻稻稻米米米米 为为为为8.5%8.5%,面面面面粉粉粉粉为为为为9.9%9.9%,菠菠菠菠菜菜菜菜为为为为2.4%2.4%,黄黄黄黄瓜瓜瓜瓜为为为为1.0%1.0%,桃桃桃桃为为为为0.8%0.8%,柑柑柑柑橘橘橘橘为为为为0.9%0.9%,苹苹苹苹果果果果
6、为为为为0.4%0.4%和油菜为和油菜为和油菜为和油菜为1.5%1.5%左右。左右。左右。左右。不同的蛋白质其氨基酸构成比例及方式不同,不同的蛋白质其氨基酸构成比例及方式不同,不同的蛋白质其氨基酸构成比例及方式不同,不同的蛋白质其氨基酸构成比例及方式不同,故各种不同的蛋白质其含氮量也不同,故各种不同的蛋白质其含氮量也不同,故各种不同的蛋白质其含氮量也不同,故各种不同的蛋白质其含氮量也不同,一般蛋一般蛋一般蛋一般蛋白质含氮量为白质含氮量为白质含氮量为白质含氮量为16%16%,即一,即一,即一,即一 份氮素相当于份氮素相当于份氮素相当于份氮素相当于6.256.25份蛋白质,此数值(份蛋白质,此数值
7、(份蛋白质,此数值(份蛋白质,此数值(6.256.25)称为蛋白质系数)称为蛋白质系数)称为蛋白质系数)称为蛋白质系数。不同种类食品的蛋白质系数有所不不同种类食品的蛋白质系数有所不同,如玉米,荞麦,青豆,鸡蛋等同,如玉米,荞麦,青豆,鸡蛋等为为6.25,花生为,花生为5.46,大米为,大米为5.95,大豆及其制品为,大豆及其制品为5.71,小麦粉为,小麦粉为5.70,牛乳及其制品为,牛乳及其制品为6.38。3.蛋白质数系蛋白质数系4.蛋白质的测定方法蛋白质的测定方法蛋白质的测定方法分两大类:蛋白质的测定方法分两大类: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
8、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;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。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:具体测定方法:具体测定方法:凯氏定氮法
9、凯氏定氮法凯氏定氮法凯氏定氮法GBGB经典法。最常用的,国内外应用普遍。经典法。最常用的,国内外应用普遍。经典法。最常用的,国内外应用普遍。经典法。最常用的,国内外应用普遍。双缩脲反应双缩脲反应双缩脲反应双缩脲反应 酚试剂法酚试剂法酚试剂法酚试剂法 紫外分光光度法紫外分光光度法紫外分光光度法紫外分光光度法快速测定法快速测定法快速测定法快速测定法 染料结合反应染料结合反应染料结合反应染料结合反应 考马斯亮蓝考马斯亮蓝考马斯亮蓝考马斯亮蓝G250G250法法法法 国外:国外:国外:国外:红外分析仪红外分析仪红外分析仪红外分析仪第二节凯氏定氮法方法特点:1.测定样品中的总含氮量,再乘以相应的蛋白质换
10、算测定样品中的总含氮量,再乘以相应的蛋白质换算系数,而求出蛋白质含量。不同食品的蛋白质系数有所不系数,而求出蛋白质含量。不同食品的蛋白质系数有所不同。同。2.2.凯氏定氮法凯氏定氮法是是测定总有机氮量较为准确测定总有机氮量较为准确、操作较为操作较为简单的方法之一,简单的方法之一,可同时测定多个样品,故国内外应用较为普遍,是个可同时测定多个样品,故国内外应用较为普遍,是个经典分析经典分析方法,至今仍方法,至今仍 被作为标准检验方法。被作为标准检验方法。适用范围:适用范围:适用范围:适用范围:此法可应用于各类食品中蛋白质含量测定。此法可应用于各类食品中蛋白质含量测定。此法可应用于各类食品中蛋白质含
11、量测定。此法可应用于各类食品中蛋白质含量测定。凯氏定氮法分:常量微量自动蛋白质分析仪三种,它们的测定原理相同。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硫酸结合成硫酸铵。与硫酸结合成硫酸铵。2NH2(CH2)2COOH+13H2SO4=(NH4)2SO4+6CO2+12SO2+16H2O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
12、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。加硫酸铜加硫酸铜加硫酸铜加硫酸铜作为催化剂作为催化剂作为催化剂作为催化剂。还可以作消化终点指。还可以作消化终点指。还可以作消化终点指。还可以作消化终点指示剂(消化终点不再有硫酸亚铜生成,溶液呈现示剂(消化终点不再有硫酸亚铜生成,溶液呈现示剂(消化终点不再有硫酸亚铜生成,溶液呈现示剂(消化终点不再有硫酸亚铜生成,溶液呈现清澈的蓝绿色)。(做蒸馏时碱性指示剂)。清澈的蓝绿色)。(做蒸馏时碱性指示剂)。清澈的蓝绿色)。(做蒸馏时碱性指示剂)。清澈的蓝绿色)。(做蒸
13、馏时碱性指示剂)。还可以加氧化汞、汞(均有毒,价格贵)、硒粉、还可以加氧化汞、汞(均有毒,价格贵)、硒粉、还可以加氧化汞、汞(均有毒,价格贵)、硒粉、还可以加氧化汞、汞(均有毒,价格贵)、硒粉、二氧化钛。二氧化钛。二氧化钛。二氧化钛。加氧化剂加氧化剂如双氧水、次氯酸钾等加速如双氧水、次氯酸钾等加速有机有机物氧化速度。物氧化速度。常量蒸馏终点的判断:常量蒸馏终点的判断:常量蒸馏终点的判断:常量蒸馏终点的判断:NH3NH3的检查的检查的检查的检查:以奈氏试剂检查。:以奈氏试剂检查。:以奈氏试剂检查。:以奈氏试剂检查。奈氏试剂的配制奈氏试剂的配制奈氏试剂的配制奈氏试剂的配制:P220P220 微量蒸
14、馏的终点:蒸馏微量蒸馏的终点:蒸馏微量蒸馏的终点:蒸馏微量蒸馏的终点:蒸馏10min10min常常常常量量量量蒸蒸蒸蒸馏馏馏馏结结结结束束束束必必必必须须须须检检检检查查查查NH3NH3是是是是否否否否蒸蒸蒸蒸完完完完全全全全,微微微微量量量量蒸蒸蒸蒸馏馏馏馏以时间判断终点,因它的以时间判断终点,因它的以时间判断终点,因它的以时间判断终点,因它的NH3NH3含量少。含量少。含量少。含量少。操作方法:整个过程分三步:整个过程分三步:消化消化蒸馏蒸馏吸收与滴定吸收与滴定样品消化2NH2(CH2)2COOH+13H2SO4 (NH4)2SO4+6CO2+12SO2+16H2O一定要用浓硫酸(一定要用
15、浓硫酸(98%)消化装置:P219P219原始的装置原始的装置vv自动回流消化装置自动回流消化装置vv红外线消煮炉红外线消煮炉仪器:仪器:219页页 要防止爆沸。要防止爆沸。蒸馏:蒸馏:在消化完全的样品溶液中加入浓氢氧化钠使呈在消化完全的样品溶液中加入浓氢氧化钠使呈在消化完全的样品溶液中加入浓氢氧化钠使呈在消化完全的样品溶液中加入浓氢氧化钠使呈碱性,加热蒸馏,即可释放出氨气,反应方程式如下:碱性,加热蒸馏,即可释放出氨气,反应方程式如下:碱性,加热蒸馏,即可释放出氨气,反应方程式如下:碱性,加热蒸馏,即可释放出氨气,反应方程式如下:2N2Na aOHOH (NH(NH4 4)2 2SOSO4
16、4 2NH2NH3 3 NaNa2 2SOSO4 4 2H2H2 2O O蒸馏装置:常量与微量凯氏定氮法有所不同。常量凯氏定氮法:常量凯氏定氮法:常量凯氏定氮法:常量凯氏定氮法:直接加热蒸馏直接加热蒸馏直接加热蒸馏直接加热蒸馏消化液消化液消化液消化液+40%+40%氢氧化钠加热蒸氢氧化钠加热蒸氢氧化钠加热蒸氢氧化钠加热蒸馏,放出氨气。馏,放出氨气。馏,放出氨气。馏,放出氨气。微量凯氏定氮法:水蒸汽蒸馏见实验动画注意事项:注意事项:注意事项:注意事项:(1 1)所用试剂应用所用试剂应用无氨蒸馏水无氨蒸馏水无氨蒸馏水无氨蒸馏水配制。配制。(2 2)消化过程应注意消化过程应注意转动转动转动转动 凯氏
17、烧瓶,凯氏烧瓶,利用冷凝酸液将附在瓶壁上的炭粒冲利用冷凝酸液将附在瓶壁上的炭粒冲下下消化完全。消化完全。(3 3)若样品含脂肪或糖较多时,应注意若样品含脂肪或糖较多时,应注意发发生生的大量的大量的的泡沬泡沬泡沬泡沬可加入可加入 少量辛醇或液体石蜡,或硅少量辛醇或液体石蜡,或硅消泡剂,防止其溢出瓶外,并注意适当控制热消泡剂,防止其溢出瓶外,并注意适当控制热源强度源强度。(4 4)若样品消化液不易澄清透明,可将凯氏烧)若样品消化液不易澄清透明,可将凯氏烧瓶冷却,加入瓶冷却,加入300300g/Lg/L2323mlml过氧化氢过氧化氢过氧化氢过氧化氢后再加后再加热。热。一般消化至透明后,继续消化一般
18、消化至透明后,继续消化30min即可即可,但当含有特别难以氨化的氮化合物的样品,如含赖氨酸或组氨酸时,消化时间需适当延长,因为这两种氨基酸中的氮在短时间内不易消化完全,往往导致总氮量偏低。有机物如分解完全,分解液呈蓝色或浅绿色。但含铁量多时,呈较深绿色。(8)蒸馏过程应注意接头处无松松漏漏 现象,蒸馏完毕,先将蒸馏出口离开液面,继续蒸馏1min,将附着在尖端的吸收液完全洗入吸收瓶内,再将吸收瓶移开,最后关闭电源,绝不能先关闭电源,否则吸收液将发生倒吸。(9)硼硼酸酸吸吸收收液液的的温温度度不应超过40C,否则氨吸收减弱,造成损失,可置于冷水浴中。(1010)混混合合指指示示剂剂在在碱碱性性溶溶
19、液液中中呈呈绿绿色色 ,在在中中性性溶溶液液中中呈呈 灰灰色色 ,在在酸酸性性溶溶液中呈液中呈 红色红色 。K氏自动定氮仪:氏自动定氮仪:其装置内具有自动其装置内具有自动加碱蒸馏装置,自加碱蒸馏装置,自动吸收和滴定装置动吸收和滴定装置以及自动数字显示以及自动数字显示装置,消化装置:装置,消化装置:由优质玻璃制成的由优质玻璃制成的K氏消化瓶以及红氏消化瓶以及红外线装置的消化炉。外线装置的消化炉。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第三节蛋白质的快速测定法蛋白质快速测定法:包括:双缩脲法福林酚比色法紫外分光光度法考马斯亮蓝染料比色法双缩脲法原理原
20、理当当脲脲(尿尿素素)NH2CONH2被被小小心心地地加加热热至至150160时时,两两分分子子缩缩和和成成双双缩脲。缩脲。NH2CONH2+NH2CONH2NH2CONHCONH2 +NH3 双缩脲能和硫酸铜的碱性溶液生成双缩脲能和硫酸铜的碱性溶液生成紫色络合紫色络合物物,这种反应叫,这种反应叫双缩脲反应双缩脲反应。(缩二脲反应)。(缩二脲反应)蛋白质分子中含有肽键蛋白质分子中含有肽键CONH与双缩脲结构相似。在同样条件下也有呈色与双缩脲结构相似。在同样条件下也有呈色反应,在一定条件下,反应,在一定条件下,其颜色深浅与蛋白质其颜色深浅与蛋白质含量成正比含量成正比,可用分光光度计来测其吸光度,
21、可用分光光度计来测其吸光度,确定含量。(确定含量。(560nm)方法特点及应用范围方法特点及应用范围本法本法灵敏度较低灵敏度较低,但,但操作简单快速操作简单快速,故在生物化学领域中测定蛋白质含量时常故在生物化学领域中测定蛋白质含量时常用此法。本法亦适用于用此法。本法亦适用于豆类、油料、米谷豆类、油料、米谷等作物种子及肉类等样品测定。等作物种子及肉类等样品测定。另外,采用此法测定蛋白质样品不用另外,采用此法测定蛋白质样品不用消化。比色所用标准蛋白质采用凯氏定氮消化。比色所用标准蛋白质采用凯氏定氮法测出的样品。法测出的样品。二、紫外吸收法二、紫外吸收法原理原理利用蛋白质的特有基团,利用蛋白质的特有
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