糖类物质的测定课件.ppt
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1、第六章 糖类物质的测定,第一节 概述第二节 可溶性糖类的测定*第三节 淀粉的测定*第四节 粗纤维的测定第五节 果胶物质的测定(自学),可溶性糖类的提取与澄清。直接滴定法、高锰酸钾法的测定原理?蔗糖的测定方法?淀粉的测定方法?,第六章 重点,第一节 概述,一、糖类物质的定义和分类二、食品中糖类物质的分布与含量三、食品中糖类物质测定意义四、食品中糖类物质的测定方法,一、糖类物质的定义和分类定义糖类物质过去常被称为碳水化合物,这是因为在其分子结构中是由碳、氢、氧三种元素组成,且氢与氧的比例数和水一样,故名,但是也有例外,所以称为糖类物质比较准确一些。,糖类物质是食品工业主要原料和辅助材料,也是大多数
2、食品的主要成分之一。 包括: 单糖:葡萄糖、果糖、半乳糖(6C);木糖、核糖、阿拉伯糖(5C)等。 低聚糖:蔗糖、麦芽糖、乳糖、麦芽低聚糖、低聚果糖、低聚半乳糖等。 多糖同多糖:由同一种单糖构成的多聚糖,如淀粉、糊精、纤维素等;杂多糖:由不同单糖分子和糖醛酸分子组成的多聚糖,如果胶、黄原胶、半纤维素等。,如以能否被人类消化利用来分类,则可分为:(1)有效糖类物质(有效碳水化合物)葡萄糖、果糖等单糖、普通低聚糖及淀粉等多糖;(2)无效糖类物质(无效碳水化合物)果胶、半纤维素、纤维素等多聚糖及有些低聚糖,如水苏糖等。,二、食品中糖类物质的分布与含量糖类物质的自然界分布很广,在各种食品中存在的形式和
3、含量不同。葡萄糖、果糖是食品中最主要的单糖,主要存在于水果蔬菜中,含量差别很大。新疆的葡萄,单糖含量可达10%以上,蜂蜜中的单糖含量可达75%。,蔗糖普遍存在于具有光合作用的植物中,含量最高的为甘蔗及甜菜,可达8%-15%(15%-20%);果蔬中也大多含有,如西瓜、菠萝含量可达4%-8%。乳糖仅存在于哺乳动物中,乳汁中可达4%以上。麦芽糖自然界中并不存在,由淀粉水解产生。,其它低聚糖,如低聚果糖、低聚木糖、低聚半乳糖等在自然界中含量均很少,大多通过酶法合成。属功能性成分。淀粉广泛存在农作物中,主要分布在籽粒、根茎和块茎中,水果中以香蕉含量较高。纤维素、半纤维素、果胶:麸糠、麸皮等存在于组织中
4、。,三、食品中糖类物质测定意义1、食品中主要含量指标;2、标志着食物的热量;3、食品中的风味物质(质构、形态、口感、物化性质等);4、食品工业生产中重要控制参数和指标。,四、食品中糖类物质的测定方法直接法:根据糖类物质的理化性质作为分析原理制定的各种分析方法。间接法:根据已知食品的组成,扣除测定的水分、蛋白质、粗脂肪、总灰分等含量以后,利用差减法计算出来的,通常以总碳水化合物来表示。,直接法比间接法更基本更实际,主要包括:,直接滴定法 (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 GC HPLC
5、 糖离子色谱法 淀粉酶测定淀粉含量; 葡萄糖氧化酶测定葡萄糖; -半乳糖脱氢酶测定乳糖、半乳糖等。,色谱法,酶法,利用酶的专一性,其它方法电泳法、生物传感器法等。 电泳法:对食品中各种可溶性糖分进行分离和定量。如葡萄糖、果糖、乳糖、棉籽糖等常用纸上电泳法和薄层电泳法进行检验。生物传感器:简单、快速、可实现在线分析,如用葡萄糖生物传感器可以在线检测混合样品中葡萄糖的含量。,第二节 可溶性糖类的测定,一、可溶性糖的提取和澄清二、还原糖的测定三、蔗糖的测定四、总糖的测定五、可溶性糖类的分离与定量,一、可溶性糖的提取和澄清 可溶性糖通常是指葡萄糖、果糖等游离单糖及蔗糖、乳糖、麦芽糖等低聚糖。,提取,纯
6、化,测定,(一)提取的目的:将被测组分(可溶性糖)提取完全,非糖成分(干扰组分)尽量排除。常用提取剂: 1、水(40-50) 2、70%-75%乙醇溶液,主要考虑:1、提取液含糖量最好控制在0.53.5 mg/mL;2、含脂肪样品,如乳酪、巧克力、蛋黄酱、调味品等,需先经脱脂后再用水提取;3、含有大量淀粉及糊精的食品,用水提取时,应避免糊精和淀粉的溶出(用70%75%乙醇溶液最适宜);,4、鲜活产品,如谷物、薯类、果蔬等,应避免提取过程中淀粉酶的水解(先经灭酶);5、含酒精和二氧化碳的样品,通常先经蒸发浓缩,除去酒精和二氧化碳后再处理,对于酸性样品应防止低聚糖(蔗糖)被部分水解(调为中性)。,
7、(二)澄清目的:除去提取液中存在的干扰物质。可能存在的干扰物:色素、蛋白质、单宁、有机酸、氨基酸、果胶质、可溶性淀粉等。,1、对选用的澄清剂的要求(1)能充分除去干扰物质;(2)对被测糖分不改变其含量和理化性质;(3)不干扰后面的分析测定。,2、可供选用的澄清剂: (1)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; (2)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; (3)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;,(4)碱性乙酸铅:澄清能力
8、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; (5)氢氧化铝(铝乳):能凝聚胶体、吸附能力强; (6)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、澄清剂的用量:用量适当,用量太少,杂质除去不完全;用量太多可能造成较大误差。除铅!(用Pb(Ac)2做澄清剂时 ),除铅剂有:K2C2O4、Na2C2O4、Na2SO4等,二、还原糖的测定 还原糖是指具有还原性的糖类。在糖类中,分子中含有游离醛基或酮基的单糖和含有游离的半缩醛羟基的双糖都具有还原性。 根据糖分的还原性的测定方法叫还原糖法。 还原糖的测定方法很多,最常用的有碱
9、性铜盐法、铁氰化钾法、碘量法、比色法及酶法等。,(一)碱性铜盐法,碱性酒石酸铜溶液是由碱性酒石酸铜甲、乙液组成。甲液为硫酸铜溶液,乙液为酒石酸钾钠等配成的溶液。在加热条件下,还原糖能将碱性酒石酸铜溶液中Cu2+ Cu+ Cu2O 。根据此反应过程中定量方法不同,碱性铜盐法分为直接滴定法、高锰酸钾法、萨氏法及蓝-爱农法等。,1.直接滴定法(GB/T5009.7-2003) (1) 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; 这种沉淀很快与酒石酸钾钠反应,生成深蓝色的可溶性酒石酸钾钠铜络合物。 在加热条件下,以次甲基蓝作为指示剂,用样液滴定,样液中的还原糖与酒石酸
10、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。,Cu2+ + 还原糖 Cu+,计算还原糖的量有两种方法: 用已知浓度的还原糖标准溶液标定的方 法。 利用通过实验编制出的还原糖检索表来算。 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。,(2)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
11、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。,应用最广,(3)试剂的配制方法 碱性酒石酸铜甲液:称取硫酸铜15.00g及0.05g次甲基蓝,溶于水中并稀释至1000mL。 碱性酒石酸铜乙液:称取50.00g酒石酸钾钠及75g NaOH ,溶于水中,再加入4g亚铁氰化钾,完全溶解后,用水稀释至1000mL,贮存于具橡胶塞玻璃瓶中。 乙酸锌溶液 亚铁氰化钾溶液 葡萄糖标准溶液:准确称取经 98 100 干燥至恒重的无水葡萄糖1g,加水溶解后移入1000 m1容量瓶中,加入5m1盐酸(防止微生物生长),加水稀释至10
12、00mL。,(4)测定样品处理 不同的样品稍有不同适量样品于250ml容量瓶中,加50ml水,摇匀,慢慢加入5ml乙酸锌及5ml亚铁氰化钾,加水至刻度,摇匀,静置30min。干滤纸过滤,弃去初滤液,收集滤液备用。标定碱性酒石酸铜溶液 (用哪种还原糖表示,就用哪种还原糖标定)5.0ml甲液,5.0ml乙液于150 ml锥形瓶中 10ml H2O,3粒玻璃珠 从滴定管中加入约9ml葡萄糖标液 2min内加热至沸 趁沸滴加葡萄糖标液(2秒1滴),至溶液蓝色刚好褪去。记录总体积,平行操作三份,取平均值。,样液预测同标定,用样液滴定,先快后慢,至溶液颜色变浅时,2秒1滴,至蓝色刚褪去,记录消耗样液体积。
13、样液测定同标定,从滴定管中加比预测体积少1ml的样液。平行三份。计算,5、说明*醛糖和酮糖都被氧化,本法测得的是总还原糖量。样品处理时不能用铜盐作澄清剂,因为Cu2+是本法定量基础。次甲基蓝氧化能力比Cu2+弱,故还原糖先与Cu2+反应,后与它反应,指示终点。乙液中亚铁氰化钾作用是:与反应生成的Cu2O生成可溶性的无色络合物,消除红色Cu2O沉淀对终点观察的干扰。甲液和乙液应分别储存,用时才混合,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Cu2O沉淀,使试剂有效浓度降低。,滴定必须在沸腾条件下进行:a、可加快还原糖与酒石酸铜的反应速度;b、次甲基蓝变色反应是可逆的,还原型的次甲基蓝遇
14、空气中氧时又会被氧化为氧化型,氧化亚铜也极不稳定,易被空气中O2所氧化,保持反应液沸腾可防止空气进入,避免次甲基蓝和Cu2O被氧化而增加耗糖量,使结果偏低。所以滴定时不要摇动瓶,更不能取下。测定时应严格控制实验条件,力求一致。影响结果的操作因素有:反应液碱度、热源强度、煮沸时间、滴定速度,甚至锥形瓶的规格等。碱度影响Cu2+与还原糖反应速度、反应程度,因此必须控制反应液体积,标定与测定时耗体积应接近,以使碱度一致,热源强度适当且不变,否则引起蒸发量不同,碱度变化。沸腾时间短,消耗糖液多;滴定过快,消耗糖液也多。,测定时不是全部由滴定方式加入,而是先加所需样液的绝大部分,仅留约1ml由滴定方式加
15、入,目的是使绝大多数样液与碱性酒石酸铜在完全相同的条件下反应,减少因滴定操作带来的 误差,提高测定精度。预测的目的:通过预测可调整样液浓度大小,使消耗体积与标定时消耗体积相近(约10ml);二是可知在正式测定时预先加多少量,只留下约1ml续滴,以保证在1min内完成滴定工作,提高测定准确度。在测定加糖乳制品时,若蔗糖与乳糖的含量比超过31时,则应在滴定量中加上校正值后再进行计算。,2、高锰酸钾滴定法(贝尔德蓝Bertrand法)本法称为还原糖的测定方法的经典的方法,为国标GB/T5009.7中的第二法。方法的准确度和重现性都优于直接滴定法,适用于各类食品中还原糖的测定。有色样液也可。但操作复杂
16、、费时、需使用专用的检索表(见教材中附表四,相当于氧化亚铜质量的葡萄糖、果糖、乳糖、转化糖质量表)。,本法由Bertrand于1906年提出,故名。原理: 还原糖+碱性铜试剂(斐林试剂) Cu2O(沉淀) 过滤(古氏坩埚) 洗涤(热水,60) 溶解(酸性硫酸铁溶液)Fe2+(与Cu2+等当量) Fe3+(用KMnO4滴定Fe2+,根据消耗的ml数,计算Cu2O量),(一定量),(一定量,过量),(一定量),反应式: Cu2O+ Fe2(SO4)3+H2SO4=2CuSO4+2FeSO4+H2O 10FeSO4+2KMnO4+8H2SO4 = 5Fe2(SO4)3+2MnSO4+K2SO4+8H
17、2O 2mol KMnO4相当于5mol Cu2O,测定样品处理同直接滴定法处理,但改用“CuSO4及NaOH溶液”作澄清剂,以免引入Fe2+。 测定50ml样液于大烧杯中加甲、乙液各25ml盖上表皿,加热(4min内沸腾,准确煮2min)趁热过滤(G4砂芯坩埚)(容易去除其它杂质,防O2溶入),用60水(可减少O2的溶入)洗杯及沉淀至洗液不呈碱性为止将坩埚放回原烧杯中,加25ml Fe2(SO4)3、25ml水。用玻璃棒搅拌使Cu2O溶解用KMnO4滴定至微红色。同时取50ml水代替样液作空白试验。,计算,消耗的KMnO4相当的Cu2O量(mg)=,用哪种还原糖表示,就查哪种还原糖的质量。,
18、查附表四,说明煮沸后的反应液应呈蓝色(酒石酸钾钠铜络离子),因Cu溶液是过量的,如不呈蓝色,说明样液含糖过高,有可能没有反应完全,应调整样液浓度。过滤及洗涤时,应使沉淀始终浸在液面以下,避免空气氧化Cu2O。,3、萨氏法原理:碱性铜盐Cu2+(过量)+ 还原糖 Cu2O Cu2O+ H2SO4 = 2Cu+ + SO42- + H2O KIO3 + 5KI + 3H2SO4 = 3I2 +3K2SO4 + 3H2O 2Cu+ + I2 = 2Cu2+ + 2I- I2(余)+ 2Na2S2O3 = 2NaI + Na2S4O6 同时作空白试验。由消耗Na2S2O3的体积还原糖系数(1ml0.0
19、05mol/L Na2S2O3标液相当于还原糖的量mg)即可计算还原糖含量。,特点:由于萨氏试剂的碱度降低,可提高还原糖的还原当量,可测出微量的还原糖,自1933年Somogyi提出后,经过不断改进,形成了现在的方法,可用于微量样品或样品中微量还原糖(0.0153mg)的测定,如成品白砂糖中的还原糖,生物材料中的还原糖等。有色样液不受限制。,4、蓝爱农法(Lane-Eynon Method)还原糖(样品溶液)+斐林氏溶液 反应产物(滴加) (Cu2+,一定量)根据样液消耗量查专用检索表,次甲基蓝,特点: 斐林氏试剂与高锰酸钾法相同,滴定操作与直接滴定法类似(以次甲基蓝为指示剂),但测定过程有严
20、格规定,包括检液浓度,沸腾时间,滴定速度,总测定时间(3min之内)等,计算结果用查表法,终点不易判断,对于初学者不易掌握,故现在大多采用其改良法直接滴定法。,(二)铁氰化钾法本法以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),O,O,终点的确定有两种方法。1、当加入的一定量过量的铁氰化钾与还原糖反应,剩余的铁氰化钾在乙酸的存在下,与过量的碘化钾作用析出碘:2K3Fe(CN)6+2KI+8CH3COOH=2K4 Fe(CN)6+I2+8CH3COOK 析出的碘用硫代硫酸钠滴定:2Na2S2O3+
21、I2=2NaI+Na2S4O6,为使反应顺利向右进行,用硫酸锌沉淀反应中生成的亚铁氰化钾:2K4Fe(CN)6+3ZnSO4=K2Zn3Fe(CN)62+3K2SO4测定时,先做空白(不加样的溶液)得出V0 ,再做样品得出V1,然后根据(V0-V1)之差,查表(附表5)可得出试样中还原糖的浓度,此法被GB/T5513-2008所采用。,不能根据上述反应式直接计算出还原糖含量。 而是首先按下面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。 V=(V0-V1)C/0.1 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+。
22、可用中性乙酸铅澄清样品。,2、碱性铁氰化钾与还原糖反应原理同上,其过程为:吸取一定量碱性铁氰化钾(通常10mL),加样品检液后(不足量)沸腾1min,加次甲基蓝指示剂,然后用样品检液滴至蓝色消失为终点。,C=M/V式中:C样品溶液还原糖含量,mg/mL; M10mL铁氰化钾溶液所相当的还原糖量,mg (标定求得); V测定时,所消耗的样品检液毫升数,mL。,(三)碘量法碘溶液也是一种氧化剂,其氧化能力较弱,仅在碱性条件下与醛糖起反应:过量的I2(酸化后)用 Na2S2O3 溶液滴定。,CH2OHCH2OH(CHOH)4 + I2 + 2NaOH(CHOH)4 + 2NaI + 2H2OCHO
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