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1、第5章 碳水化合物的测定,第一节 概述,一、分类,二、食品中碳水化合物的分布与含量,葡萄糖和果糖主要存在于水果和蔬菜中,含量一般为0.96%-5.82,0.85%-6.53% 甘蔗和甜菜中蔗糖含量催告,分别为10%-15%,15%-20% 乳糖存在于哺乳动物的乳汁中,牛乳中乳糖含量约4.7% 淀粉广泛存在于农作物的籽粒、根和块茎中 纤维素主要存在于谷物的麸糠和果蔬的表皮中 果胶在植物表皮中含量较高,如柿子皮,三、测定方法种类,(一)提取 1. 常用的提取剂 水:温度在45-50,一般不超过80 乙醇溶液:浓度为7585,一、可溶性糖类的提取和澄清,第二节 可溶性糖类的测定,食品中可溶性糖类通常
2、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。,2. 提取液制备的原则 取样量与稀释倍数的确定,使(0.53.5mg/mL)。 含脂肪的食品,须脱脂后再提取。 含有大量淀粉、糊精的食品,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。,(二)可溶性糖类的澄清 1、干扰物质 2、实验室常用的澄清剂,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; 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; 硫酸铜氢氧化钠溶液:碱性条
3、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;,碱性乙酸铅:澄清能力强,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; 氢氧化铝(铝乳):能凝聚胶体、吸附能力强; 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、常用澄清剂要符合三点要求 1)除干扰物质完全,不吸附被测物质糖 2)过量澄清剂不影响糖的测量 3)沉淀颗粒要小,操作简便 4)不改变糖类的比旋光度及理化性质,(一)碱性铜盐法,直接滴定法,KMnO4法,萨氏法,蓝-爱农法,二、还原糖的测定,1、直接滴定法(GB5009.7-2010),(1)原理,碱性酒石酸
4、铜溶液中反应,还原糖被氧化成醛酸,终点指示剂:次甲基蓝 (蓝色氧化态,无色还原态),(2)测定步骤,乳类、乳制品及含蛋白质的冷食类, 样品处理,含酒精饮料,汽水等含有CO2的饮料,含多量淀粉的食品, 碱性酒石酸铜溶液的标定,a.碱性酒石酸铜甲液和乙 液各5mL,水10mL b.玻璃珠2粒 c.加9mL葡萄糖标准溶液 d.加热使其在2min内沸腾,沸腾30s e.葡萄糖标液以1d/2s的速度滴至蓝色褪去, 样品溶液预测,a.碱性酒石酸铜甲液和乙液各5ml,水10mL b.玻璃珠2粒 c.加热使其在2min内沸腾,沸腾30s d.以先快后慢的速度滴加样品溶液,并保持溶液呈沸腾状态,待颜色变浅时,1
5、d/2s 的速度滴至蓝色褪去, 样品溶液测定,a.碱性酒石酸铜甲液和乙液各5ml,水10ml b.玻璃珠2粒 c.加入比预测时少1ml的样品液 d.加热使其在2min内沸腾,沸腾30s e.样品液以1d/2s的速度滴至蓝色褪去,(3)样品中还原糖的计算,式中 m样品质量,g; m110ml碱性酒石酸铜溶液相当于葡萄糖 (以葡萄糖汁)的质量,mg; V测定时平均消耗样品溶液的体积,mL; 250样品溶液的总体积,mL。,此法测得的是总还原糖量,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。 在样品处理时,不能用铜盐作为澄清剂 在碱性酒石
6、酸铜乙液中加入少量亚铁氰化钾, 消除氧化亚铜沉淀对滴定终点观察的干扰。,(4)说明与讨论, 碱性酒石酸铜甲液和乙液应分别贮存,用时才混合。 滴定必须在沸腾条件下进行 样品必须预测 在滴定过程中对操作条件要求严格:在沸腾溶液中进行,滴定时不能随意摆动锥形,2、高锰酸钾滴定,(1) 原理,样品处理方法同直接滴定法,但所使用的澄清剂为10mL 碱性酒石酸铜甲液+4mL 40g/L的氢氧化钠溶液.,(2)样品处理,(3)测定方法,(4)结果计算,式中m-样品中还原糖质量相当于氧化亚铜的质量,mg; V-测定用样品溶液消耗高锰酸钾标准溶液的体积mL; V0-试剂空白消耗高锰酸钾标准溶液的体积,mL; C
7、-高锰酸钾标准溶液的浓度,mol/L; 143.08-氧化亚铜的摩尔质量,g/mol。,式中:w-试样中还原糖的含量,% m1-查表得还原糖质量,mg m2-试样质量或体积,g 或mL V-测定用试样溶液的体积,mL 250-试样处理后的总体积,mL,适用于各类食品中还原糖的测定,有色样液不受限制 此法所用碱性酒石酸铜溶液是过量的,煮沸后的反应液应呈蓝色(酒石酸钾钠铜络离子)。如不呈蓝色,说明样液含糖浓度过高,应调整样液浓度。 所用的碱性酒石酸铜溶液与直接法不同。 在过滤及洗涤氧化亚铜沉淀的整个过程中,应使沉淀始终在液面以下,避免氧化亚铜暴露于空气中而被氧化。,(5)说明与讨论,3、萨氏法,C
8、u2 + 还原糖 Cu2O Cu2O + H2SO4 2Cu+ + SO42 + H2O KIO3+5KI+3H2SO43K2SO4+3H2O+3I2 2Cu+I22Cu2+2I I2+2Na2S2O3Na2S4O6+2NaI,原 理,结果计算,(1)该法是微量法,检出量为0.015-3mg。灵敏度高,重现性好。 (2)萨氏试剂中的NaSO4的作用是降低反应液中的溶解氧,避免生成的Cu2O重新被氧化。 (3)在加热和冷却时,要防止生成的Cu2O由于空气的对流再次被氧化,用玻璃球盖上试管口可以阻碍Cu2O的氧化。,说明与注意事项,(4)由于不同的还原糖的还原能力及反应速度不同,反应时所需加热时间
9、也不同(见下表) (5)注意淀粉的加入时间 (6)碘化钾不加在萨氏试剂中,使用前在加入,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),(二)铁氰化钾法,2K3Fe(CN)6+2KI+8CH3COOH=2K4 Fe(CN)6+I2+8CH3COOK 2Na2S2O3+I2=2NaI+Na2S4O6,不能根据上述反应式直接计算出还原糖含量。 而是首先按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 样品处理时,不能用乙酸锌和亚铁氰化钾作为澄清剂
10、,以免亚铁氰化钾氧化引入Fe3+。可用中性乙酸铅澄清样品。,(三)其他方法(比色法) 还原糖(或其反应产物)+显色剂显色物质 比色测定,应用得较多有: 1、酚-硫酸法 葡萄糖或糖类物质 糠醛或糖醛衍生物 (单糖或多糖) 黄至橙色化合物,2、3,5二硝基水杨酸(DNS)比色法 还原糖 + DNS 有色物 (黄色) (棕红色) 3、半胱氨酸-咔唑法 糠醛或其衍生物+半胱氨酸咔唑试剂有色络 合物(560nm最大吸收) 适用于葡萄糖、果糖共存时的果糖测定。,NaOH,丙三醇,三、蔗糖的测定,蔗糖属非还原性糖,但可水解为一个葡萄糖和一个果糖,称为转化糖,可用还原糖法测。,对于纯度较高的蔗糖溶液,也可用相
11、对密度法、析光法,旋光法等物理法测定。,(一)盐酸水解法(GB/T5009.8) C12H22O11 + H2O 2C6H12O6 (蔗糖,342) (转化糖,360) 故由转化糖的含量换算成蔗糖含量时,应乘以系数:342/360=0.95,1、原理,2、测定步骤,3、结果计算 (1)直接滴定法,式中m1-10ml酒石酸钾钠铜溶液相当于转化糖的质量,mg; V2-测定时消耗未经水解的样品稀释液体积,ml; V1-测定时消耗经过水解的样品稀释液体积,ml; m2-样品质量,g; 0.95-转化糖换算为蔗糖的系数。,(2)高锰酸钾法,说明 在本法条件下,蔗糖完全水解,而其他双糖(乳糖、麦芽糖)和淀
12、粉等水解作用可忽略。 严格控制水解条件,如酸用量,时间,温度等,以防果糖分解及其它糖转化。 只能用HCl水解,否则水解生成的还原糖的还原能力改变 用直接法时应采用标准转化糖溶液(配制:纯蔗糖经水解后中和成中性,计算转化糖浓度)标定碱性铜盐溶液;用 KMnO4法时,应查检索表中的转化糖项,以减少误差。,2、酶比色法(P128) 蔗糖 + H2O 葡萄糖 + 果糖 葡萄糖酸 + H2O2 有色物质 (比色测定) 详见GB/T16286-1996,用专用试剂盒,高选择性。,-D-果糖苷酶,-FS,显色剂,过氧化氢酶,葡萄糖氧化酶(GOD),四、总糖的测定 (一)概念 食品中的总糖通常是指具有还原性的
13、糖(葡萄糖、果糖、乳糖、麦芽糖等)和在测定条件下能水解为还原性单糖的蔗糖的总量。 (二)测定方法 1、直接滴定法 2、蒽酮比色法,1、直接滴定法,2 蒽酮比色法,(1)原理,(2)操作步骤,淀粉是一种多糖。它广泛存在于植物的根、茎、叶、种子等组织中,是人类食物的重要组成部分,也是供给人体热能的主要来源。 淀粉是由葡萄糖单位构成的聚合体,按聚合形式不同,可形成两种不同的淀粉分子直链淀粉和支链淀粉。,第三节 淀粉的测定,显微镜鉴别不同品种的淀粉,淀粉的主要性质: 水溶性:直-溶于热水;支-加热并加压时才溶。 醇溶性:淀粉不溶于30%以上浓度的乙醇溶液。 与碘呈色:直-深蓝色;支-蓝紫色。 旋光性:
14、淀粉水溶液具有旋光性,比旋光度为+201.5。 +205。 水解性:可在酸或酶的作用下水解,最终产物是葡萄糖。,(一)盐酸水解法 样品处理后用酸水解为葡萄糖,按还原糖测定方法测定葡萄糖含量,折合成淀粉含量。 故由葡萄糖的含量换算成淀粉含量时,应乘以系数: 160/180=0.9,一、淀粉总量的测定,淀粉含量=还原糖含量0.9,原理,(1)此法适用于淀粉含量较高,而半纤维素等其他多糖含量较少的样品。该法操作简单、应用广泛,但选择性和准确性不及酶法。 (2)样品含有可溶性糖类时,回使结果偏高,可用85%乙醇分次洗涤。脂肪含量高时,要先脱脂。 (3)要严格控制水解条件,说明与注意事项,(二)酶水解法
15、( GB5009.9-2003法 ) 如含有非淀粉成分较多的麸皮、米糠、粗淀粉应选用酶水解法。,该法不受纤维素、半纤维素、多缩戊糖、果胶质等多糖的干扰,适合于这类多糖含量高的样品,分析结果准确可靠,但操作复杂费时。,原理,说明与注意事项,(1)利用淀粉酶水解样品,具有专一性和选择性 (2)淀粉粒具有晶格结构,淀粉酶难以水解,可采用加热糊化破坏晶格结构 (3)常用的液化淀粉酶是麦芽淀粉酶。 (4)酶在使用前应确定其活力及水解加入量。,1原理 淀粉具有旋光性,在一定条件下旋光度的大小与淀粉的浓度成正比。用氯化钙溶液提取淀粉,使之与其他成分分离,用氯化锡沉淀提取液中的蛋白质后,测定旋光度,即可计算出
16、淀粉含量。 2适用范围及待点 本法适用于淀粉含量较高,而可溶性糖类含量很少的谷类样品,如面粉、米粉等。操作简便、快速。,(三)旋光法,(四)其他方法 加压硫酸水解法 酶比色法 蒽酮比色法等,二、直链淀粉含量比例的测定,原理:直链淀粉与碘溶液形成深蓝色复合物,支链淀粉则生成棕红色复合物,在淀粉总量一定,改变直链支链淀粉的比例,可制成一系列由深蓝到紫红的不同色阶,在620nm测吸光度制作标准曲线,可得出样品中直链淀粉的质量分数。,三、淀粉化度的测定 淀粉糊化淀粉吸水溶胀,破坏晶格结构,变成粘度很大的淀粉糊,使其易被淀粉酶作用。 淀粉的化度也叫糊化程度,即食植物性食品(方便面)有此指标。 方便快餐食品经化 后,复水性强,好消化。,已糊化淀粉可被淀粉酶水解生成还原糖,而生淀粉(未糊化