第八章 碳水化合物的测定 - 河北科技大学.ppt
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1、第九章第九章糖类物质的测定糖类物质的测定第一节第一节概述概述(一)定义和分类一)定义和分类碳水化合物统称为糖类,是由碳、氢、氧三种元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。素组成的一大类化合物。糖糖+蛋白质蛋白质糖蛋白糖蛋白糖糖+脂肪脂肪糖脂糖脂碳水化合物存在于各种食品的原料中(特别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)。是植物性原料中)。作为食品工业的主要原料和辅助材料。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。在各种食品中存在形式和含量不一。糖分为单糖、双糖、多糖。糖分为单糖、双糖、多糖。有效碳水化合物有效碳水化合物人体能消化
2、利用的单糖、人体能消化利用的单糖、双糖、多糖中的淀粉。双糖、多糖中的淀粉。无效碳水化合物无效碳水化合物多糖中的纤维素、半纤维多糖中的纤维素、半纤维素、果胶等不能被人体消化利用的。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。这些无效碳水化合物能促进肠道蠕动。四、食品中糖类物质的测定方法:四、食品中糖类物质的测定方法:相对密度法相对密度法折光法折光法旋光法旋光法物理法物理法物理法物理法化学法化学法色谱法色谱法发酵法发酵法酶酶法法重量法重量法直接滴定法法直接滴定法法(改良的兰改良的兰爱农法)爱农法)高锰酸钾法高锰酸钾法萨氏法萨氏法3,5二硝基水杨酸二硝基水杨酸酚酚硫酸法硫酸法蒽
3、酮法蒽酮法半胱氨酸半胱氨酸咔唑法咔唑法化学法化学法还原糖法还原糖法碘量法碘量法比色法比色法纸色谱纸色谱薄层色谱薄层色谱GCHPLC半乳糖脱氢酶测半乳糖、乳糖半乳糖脱氢酶测半乳糖、乳糖葡萄糖氧化酶测葡萄糖葡萄糖氧化酶测葡萄糖发酵法发酵法测不可发酵糖测不可发酵糖重量法重量法测果胶、纤维素、膳食纤维素测果胶、纤维素、膳食纤维素色谱法色谱法酶法酶法第二节第二节可溶性糖类的测定可溶性糖类的测定一、可溶性糖类的提取和澄清一、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、浸离单糖及蔗糖等低聚糖。一般须将样品磨碎、
4、浸渍成溶液(提取液),经过滤后再测定。渍成溶液(提取液),经过滤后再测定。(一)提取(一)提取1.常用的提取剂有水及乙醇溶液。常用的提取剂有水及乙醇溶液。2.提取液制备的原则提取液制备的原则取样量与稀释倍数的确定取样量与稀释倍数的确定,使使(0.53.5mg/ml)。含脂肪的食品,须经脱脂后再用水提取。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,用乙醇溶含有大量淀粉、糊精及蛋白质的食品,用乙醇溶液提取。液提取。含酒精和二氧化碳的液体样品,应先除酒精、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,还要加入提取过程如用水提取,还要加入HgCl2,防低
5、聚糖防低聚糖被酶水解。被酶水解。中性醋酸铅中性醋酸铅【Pb(CH3COO)23H2O】乙酸锌和亚铁氢化钾溶液乙酸锌和亚铁氢化钾溶液硫酸铜和氢氧化钠溶液硫酸铜和氢氧化钠溶液还有碱性醋酸铅、还有碱性醋酸铅、氢氧化铝溶液、活性炭等。氢氧化铝溶液、活性炭等。(二)(二)提取液的澄清提取液的澄清1.常用澄清剂要符合三点要求(常用澄清剂要符合三点要求(P113)。)。2.常用澄清剂的种类常用澄清剂的种类3.3.澄清剂的用量澄清剂的用量 用量必须适当,太少,达不到澄清的目的,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。太多,会使分析结果产生误差。一般先向样液中加入一般先向样液中加入1
6、13 3 ml ml 澄清剂,充分澄清剂,充分混合后静置。混合后静置。二、二、还原糖的测定还原糖的测定 根据糖分的还原性的测定方法叫还原糖法。根据糖分的还原性的测定方法叫还原糖法。(一)碱性铜盐法(一)碱性铜盐法直接滴定法(是直接滴定法(是GBGB法)法)(1)原理:将一定量的碱性酒石酸铜甲、乙液等量混原理:将一定量的碱性酒石酸铜甲、乙液等量混合,立即生成天蓝色的氢氧化铜沉淀;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。石酸钾钠铜络合物。在加热条件下,以次甲基蓝作为指示剂,用样液滴定,在加热
7、条件下,以次甲基蓝作为指示剂,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;沉淀;这种沉淀与亚铁氰化钾络合成可溶的无色络合物;二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,溶液由兰色变为无色,即为滴定终点;由兰色变为无色,即为滴定终点;根据样液消耗量可计算出还原糖含量。根据样液消耗量可计算出还原糖含量。Cu2+还原糖还原糖Cu+计算还原糖的量有两种方法:计算还原糖的量有两种方法:1.用已知浓度的葡萄糖标准溶液标定的方用
8、已知浓度的葡萄糖标准溶液标定的方法。法。2.利用通过实验编制出的还原糖检索表来计算。利用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,如热源强度的操作条件,如热源强度(电炉功率电炉功率)、锥形瓶、锥形瓶规格、加热时间、滴定速度等。规格、加热时间、滴定速度等。(2)适用范围及特点)适用范围及特点本法又称快速法,它是在蓝一爱农容量法基本法又称快速法,它是在蓝一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。计算都比较简便、快速,滴定终
9、点明显。适用于各类食品中还原糖的测定。但测定酱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。常常模糊不清,影响准确性。本法是国家标准分析方法。本法是国家标准分析方法。(3)说明与讨论)说明与讨论碱性酒石酸铜甲液:硫酸铜碱性酒石酸铜甲液:硫酸铜+次甲基蓝次甲基蓝碱性酒石酸铜乙液:酒石酸钾钠碱性酒石酸铜乙液:酒石酸钾钠+NaOH+亚亚铁氰化钾铁氰化钾乙酸锌溶液乙酸锌溶液亚铁氰化钾溶液亚铁氰化钾溶液葡萄糖标准溶液:准确称取经葡萄糖标准溶液:准确称取经98100干干燥至恒重的无水葡萄糖,加水溶解后移入
10、燥至恒重的无水葡萄糖,加水溶解后移入1000m1容量瓶中,加入容量瓶中,加入5m1盐酸盐酸(防止微生物生长防止微生物生长)。澄清剂澄清剂测定方法测定方法样品处理样品处理取适量样品,按本章第二节中的原则对样品进取适量样品,按本章第二节中的原则对样品进行提取,提取液移入行提取,提取液移入250m1容量瓶中,慢慢加入容量瓶中,慢慢加入5m1乙酸锌溶液和乙酸锌溶液和5m1亚铁氰化钾溶液,加水亚铁氰化钾溶液,加水至刻度,摇匀后静置至刻度,摇匀后静置30分钟。用于燥滤纸过滤,分钟。用于燥滤纸过滤,弃初滤液,收集滤液备用。弃初滤液,收集滤液备用。碱性酒石酸铜溶液的标定碱性酒石酸铜溶液的标定准确吸取碱性酒石酸
11、铜甲液和乙液各准确吸取碱性酒石酸铜甲液和乙液各5ml,置于置于250ml锥形瓶中,加水锥形瓶中,加水10ml,加玻璃珠加玻璃珠3粒。粒。从滴定管滴加约从滴定管滴加约9ml葡萄糖标准溶液,加热使其葡萄糖标准溶液,加热使其在在2分钟内沸腾,准确沸腾分钟内沸腾,准确沸腾30秒钟,趁热以每秒钟,趁热以每2秒秒1滴的速度继续滴加葡萄糖标准溶液,直至溶液滴的速度继续滴加葡萄糖标准溶液,直至溶液蓝色刚好褪去为终点。蓝色刚好褪去为终点。记录消耗葡萄糖标准溶液的总体积。平行操记录消耗葡萄糖标准溶液的总体积。平行操作作3次,取其平均值。次,取其平均值。m1=VF10ml碱性酒石酸铜溶液相当于葡萄碱性酒石酸铜溶液相
12、当于葡萄糖的质糖的质量量,mg;葡萄糖标准溶液的浓度葡萄糖标准溶液的浓度,mgml;V标定时消耗葡萄糖标准溶液的总体积,标定时消耗葡萄糖标准溶液的总体积,ml。也可不标定,直接查表求也可不标定,直接查表求值。值。样品溶液预测样品溶液预测吸取碱性洒石酸铜甲液及乙液各吸取碱性洒石酸铜甲液及乙液各5.00ml,置于置于250m1锥形瓶中,加水锥形瓶中,加水10ml加玻璃珠加玻璃珠3粒,加粒,加热使其在热使其在2分钟内至沸,准确沸腾分钟内至沸,准确沸腾30秒钟,秒钟,趁热趁热以先快后慢的速度从滴定管中滴加样品溶液,滴以先快后慢的速度从滴定管中滴加样品溶液,滴定时要始终保持溶液呈沸腾状态。待溶液蓝色变定
13、时要始终保持溶液呈沸腾状态。待溶液蓝色变浅时以每浅时以每2秒秒1滴的速度滴定,直至溶液蓝色刚滴的速度滴定,直至溶液蓝色刚好褪去为终点。记录样品溶液消耗的体积。好褪去为终点。记录样品溶液消耗的体积。样品溶液测定样品溶液测定吸取碱性洒石酸铜甲液及乙液各吸取碱性洒石酸铜甲液及乙液各5.00ml,置于置于250ml锥形瓶中,加玻璃珠锥形瓶中,加玻璃珠3粒,从滴定管中加粒,从滴定管中加入比预测时样品溶液消耗总体积少入比预测时样品溶液消耗总体积少1ml的样品溶的样品溶液,加热使其在液,加热使其在2分钟内沸腾,准确沸腾分钟内沸腾,准确沸腾30秒钟,秒钟,趁热以每趁热以每2秒秒1滴的速度继续滴加样液,直至蓝色
14、滴的速度继续滴加样液,直至蓝色刚好褪去为终点。刚好褪去为终点。记录消耗样品溶液的总体积。同法平行操作记录消耗样品溶液的总体积。同法平行操作3份,份,取平均值。取平均值。m1m2m2m16说明与讨论说明与讨论此法测得的是总还原糖量。此法测得的是总还原糖量。在样品处理时,不能用铜盐作为澄清剂,以免在样品处理时,不能用铜盐作为澄清剂,以免样液中引入样液中引入Cu2+,得到错误的结果。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,使试剂有件下
15、会慢慢分解析出氧化亚铜沉淀,使试剂有效浓度降低。效浓度降低。滴定必须在沸腾条件下进行滴定必须在沸腾条件下进行,其原因一是可以其原因一是可以加快还原糖加快还原糖与与Cu2+的反应速度;二是次甲基蓝的反应速度;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,氧化亚铜也氧时又会被氧化为氧化型。此外,氧化亚铜也极不稳定,极不稳定,易被空气中氧所氧化。保持反应液沸腾可防止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空气进入,避免次甲基蓝和氧化亚铜被氧化而增加耗糖量。增加耗糖量。滴定时不能随意摇动
16、锥形瓶,更不能把锥形瓶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从热源上取下来滴定,以防止空气进入反应溶液中。中。样品溶液预测的目的;一是本法对样品溶液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中还原糖浓度有一定要求(0.1%左右左右),测定时,测定时样品溶液的消耗体积应与标定葡萄糖标准溶液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,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使预测时消耗样液量在10ml左
17、右;左右;二是通过预测可知道样液大概消耗量,以便在正二是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式测定时,预先加入比实际用量少1ml左右的左右的样液,只留下样液,只留下1ml左右样液在续滴定时加入,左右样液在续滴定时加入,以保证在以保证在1分钟内完成续滴定工作,提高测定的分钟内完成续滴定工作,提高测定的准确度。准确度。影响测定结果的主要操作因素是反应液碱度、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、反应进行直接影响二价铜与还原糖反应的速度、反应进行的程
18、度及测定结果。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。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。消耗的体积应接近,使反应体系碱度一致。热源一般采用热源一般采用800w电炉,电炉温度恒定后才电炉,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,不同,引起蒸发量
19、不同,使反应液碱度发生变化,从而引入误差。从而引入误差。沸腾时间和滴定速度对结果影响也较大沸腾时间和滴定速度对结果影响也较大,一般沸一般沸腾时间短,消耗糖液多。反之,消耗糖液少;滴腾时间短,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。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一致。平行试验样液消耗量相差不应超过0.1ml。(二二)高锰酸钾滴定法高锰酸钾滴定法1原理原理将一定量的样液与一定量过量的碱性酒石酸铜将一定量的样液与一定量过量的碱性酒石酸铜
20、溶液反应,还原糖将二价铜还原为氧化亚铜,经溶液反应,还原糖将二价铜还原为氧化亚铜,经过滤,得到氧化亚铜沉淀,加入过量的酸性硫酸过滤,得到氧化亚铜沉淀,加入过量的酸性硫酸铁溶液将其氧化溶解,而三价铁盐被定量地还原铁溶液将其氧化溶解,而三价铁盐被定量地还原为亚铁盐,用高锰酸钾标准溶液滴定所生成的亚为亚铁盐,用高锰酸钾标准溶液滴定所生成的亚铁盐,根据高锰酸钾溶液消耗量可计算出氧化亚铁盐,根据高锰酸钾溶液消耗量可计算出氧化亚铜的量,再从检索表中查出与氧化亚铜量相当的铜的量,再从检索表中查出与氧化亚铜量相当的还原糖量,即可计算出样品中还原糖含量。还原糖量,即可计算出样品中还原糖含量。(447452页)页
21、)2适用范围及特点适用范围及特点本法是国家标准分析方法,适用于各类食品中本法是国家标准分析方法,适用于各类食品中还原糖的测定,有色样液也不受限制。方法的准还原糖的测定,有色样液也不受限制。方法的准确度高,重现性好,准确度和重现性都优于直接确度高,重现性好,准确度和重现性都优于直接滴定法。但操作复杂、费时,需使用特制的高锰滴定法。但操作复杂、费时,需使用特制的高锰酸钾法糖类检索表。酸钾法糖类检索表。163页页古式坩埚古式坩埚垂融漏斗垂融漏斗(三三)萨氏萨氏(Somogyi)法法1.原理原理将一定量的样液与过量的碱性铜盐溶液共热,样液将一定量的样液与过量的碱性铜盐溶液共热,样液中的还原糖定量地将二
22、价铜还原为氧化亚铜,生成中的还原糖定量地将二价铜还原为氧化亚铜,生成的氧化亚铜在酸性条件下溶解为一价铜离子,并能的氧化亚铜在酸性条件下溶解为一价铜离子,并能定量地消耗游离碘,碘被还原为碘化物,而一价铜定量地消耗游离碘,碘被还原为碘化物,而一价铜被氧化为二价铜。剩余的碘用硫代硫酸钠标准溶液被氧化为二价铜。剩余的碘用硫代硫酸钠标准溶液滴定,同时做空白试验,根据硫代硫酸钠标准溶液滴定,同时做空白试验,根据硫代硫酸钠标准溶液消耗量可求出与一价铜反应的碘量,从而计算出样消耗量可求出与一价铜反应的碘量,从而计算出样品中还原糖含量。各步反应式如下:品中还原糖含量。各步反应式如下:2Cu+I2=2Cu2+2I
23、-I2+2Na2S2O3=Na2S4O6+2NaI3.试剂试剂0.5淀粉指示剂:称取淀粉指示剂:称取1g可溶性可溶性淀粉,淀粉,加少量水搅匀,缓缓倾入加少量水搅匀,缓缓倾入200ml沸水中,沸水中,搅拌成透明液。长期存放要加入搅拌成透明液。长期存放要加入2滴甲醛。滴甲醛。(四四)其他方法简介其他方法简介1.碘量法碘量法(1)原理原理样品经处理后,取一定量样液于碘量瓶中,加样品经处理后,取一定量样液于碘量瓶中,加入一定量过量的碘液和过量的氢氧化钠溶液,样入一定量过量的碘液和过量的氢氧化钠溶液,样液中的醛糖在碱性条件下被碘氧化为醛糖酸钠,液中的醛糖在碱性条件下被碘氧化为醛糖酸钠,由于反应液中碘和氢
24、氧化钠都是过量的,两者作由于反应液中碘和氢氧化钠都是过量的,两者作用生成次碘酸钠残留在反应液中,当加入盐酸使用生成次碘酸钠残留在反应液中,当加入盐酸使反应液呈酸性时,析出碘,用硫代硫酸钠标准溶反应液呈酸性时,析出碘,用硫代硫酸钠标准溶液滴定析出的碘,则可计算出氧化醛糖消耗的碘液滴定析出的碘,则可计算出氧化醛糖消耗的碘量,从而计算出样液中醛糖的含量。量,从而计算出样液中醛糖的含量。醛糖醛糖+I2+3NaOH=醛糖酸钠醛糖酸钠+2NaI+2H2OI2+2NaOH=NaIO+NaI+H2ONaIO+NaI+2HCl=I2+2NaCl+H2O(2)适用范围适用范围本法用于醛糖和酮糖共存时单独测定醛糖。
25、适本法用于醛糖和酮糖共存时单独测定醛糖。适用于各类食品,如硬糖、异构糖、果汁等样品中用于各类食品,如硬糖、异构糖、果汁等样品中葡萄糖的测定。葡萄糖的测定。2.蓝蓝爱农(爱农(LaneEynon)法法比直接法的试剂中少亚铁氰化钾,终点为红色。比直接法的试剂中少亚铁氰化钾,终点为红色。GB/T5009.72003食品中还原糖的测定食品中还原糖的测定1.直接滴定法(先标定再测定)直接滴定法(先标定再测定)2.高锰酸钾法高锰酸钾法三、蔗糖的测定三、蔗糖的测定蔗糖是葡萄糖和果糖组成的双糖,没有还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,但在一定原性,不能用碱性铜盐试剂直接测定
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