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第九章 糖类物质的测定

第九章 糖类物质的测定. 西昌学院轻化工程学院. 第一节 概述. 1 、糖类的分类 单糖:葡萄糖、果糖等。 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:同多糖和杂多糖。. 2 、如以能否被人类消化利用来分类,则可分为: 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; 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。. 3 、食品中糖类物质测定意义 食品中主要含量指标; 标志着食物的热量,提供能量; 食品中的风味物质(质构、形态、口感、物化性质等);

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第九章 糖类物质的测定

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  1. 第九章 糖类物质的测定 西昌学院轻化工程学院

  2. 第一节 概述 1、糖类的分类 • 单糖:葡萄糖、果糖等。 • 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:同多糖和杂多糖。

  3. 2、如以能否被人类消化利用来分类,则可分为:2、如以能否被人类消化利用来分类,则可分为: • 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; • 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。

  4. 3、食品中糖类物质测定意义 • 食品中主要含量指标; • 标志着食物的热量,提供能量; • 食品中的风味物质(质构、形态、口感、物化性质等); • 食品工业生产中重要控制参数和指标。

  5. 4、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,通常以无氮抽提物或总碳水化合物来表示。

  6. 物理法:相对密度法、旋光法、折光法 • 化学法:还原糖法、碘量法、比色法 • 色谱法:纸层析、薄层层析、GC、HPLC • 酶 法:利用酶的专一性 • 发酵法:测不可发酵糖 • 重量法:测果胶、纤维素、膳食纤维素

  7. 第二节 可溶性糖类的测定 一、可溶性糖的提取和澄清 (一)提取 • 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:水(40-50℃)、70%-75%乙醇溶液

  8. 主要考虑: • 提取液含糖量最好控制在0.05—0.35g/100g左右; • 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; • 含有大量淀粉及糊精的食品,宜用70%—75%乙醇溶液提取; • 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); • 含酒精和二氧化碳的样品,先除去酒精和二氧化碳后再处理。 • 提取过程如用水提取,还要加入HgCl2, 防低聚糖被酶水解。

  9. (二)澄清 • 目的:除去提取液中存在的干扰物质,使提取液清亮透明,达到准确的测量糖类。 • 可能存在的干扰物:色素、蛋白质、单宁质、有机酸、氨基酸、果胶质、可溶性淀粉等。

  10. 1、糖类澄清剂的要求: • 能较完全地除去干扰物质; • 不吸附或沉淀被测糖分,也不改变被测糖分的理化性质; • 过剩的澄清剂应不干扰后面的分析操作,或易于除掉。

  11. 2、常用的澄清剂 • 中性乙酸铅 • 乙酸锌-亚铁氰化钾溶液 • 硫酸铜-氢氧化钠溶液 • 碱性乙酸铅 • 氢氧化铝溶液(铝乳) • 活性炭

  12. 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。 • 一般先向样液中加入1~3 ml 澄清剂,充分混合后静置。 • 用醋酸铅作澄清剂时要除铅。但除铅剂在保证使铅完全沉淀的前提下尽量少用。

  13. 二、还原糖的测定 (一)直接滴定法(GB法) 1、原理:葡萄糖(样品溶液,约0.1%浓度)+碱性铜试剂→产物 2、方法:2min内加热至沸腾,在1min内,以1滴/2s的速 度滴至终点。 3、指示剂:次甲基蓝(分子式见书P115) 氧化态(蓝色)→ 还原态(无色) ←

  14. 4、计算: 还原糖含量(以葡萄糖计)= 式中:m1—10ml碱性酒石酸钾钠铜溶液相当的葡萄糖质量(由标定时求出,mg); m2—样品质量(g); V0—样品溶液总体积,ml; V—测定时平均消耗样品溶液的体积,ml。

  15. 5、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; • 不能使用硫酸铜-氢氧化钠作为澄清剂 • 为消除氧化亚铜沉淀对滴定终点观察的干扰,在碱性酒石酸铜乙液中加入了少量亚铁氰化钾 • 本法以测定过程中的Cu2+量为计算依据,因此,在样品处理时,不能用硫酸铜和氢氧化钠溶液作为澄清剂 • 滴定必须在沸腾条件下进行 • 样品溶液必须进行预测

  16. (二)高锰酸钾法 1、原理:还原糖在碱性溶液中使铜盐还原成氧化亚铜,在酸性条件下,氧化亚铜能使硫酸铁还原为硫酸亚铁,再用KMNO4溶液滴定硫酸亚铁,即可标出还原糖的量。 • 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)(用KMnO4标准溶液滴定生成的Fe2+,根据消耗的ml数,计算Cu2O量)

  17. 反应式: Cu2O+ Fe2(SO4)3+H2SO4=2CuSO4+2FeSO4+H2O 10FeSO4+2KMnO4+8H2SO4 = 5Fe2(SO4)3+2MnSO4+K2SO4+8H2O 根据以上反应式,1mol Cu2+生成molFe2+,10molFe2+消耗 2molKMnO4,故1molCu2+相当于1/5molKMnO4。

  18. 2、测定方法 • 取50ml处理的样液→于400ml烧杯→加A、B液各25ml→加热在4min左右沸腾→再煮2min→趁热抽滤→用60℃水洗烧杯和沉淀→直到洗液不成碱性→将抽滤的纸(或者石棉)及Cu2O→转入原来烧杯→用25ml硫酸铁溶液冲洗抽滤瓶→使冲洗液全部洗入原烧杯中→加水25ml→使Cu2O溶解→用0.1N KMnO4标液滴定至微红色.

  19. 3、 结果计算:计算还原糖时,先计算出生成的Cu2O量,再根据糖量表(附表11,也称为门森-瓦尔格糖量表),查出相应的还原糖量。 还原糖(%)

  20. 4、注意事项 • 本法所用的碱性酒石酸铜溶液配制方法与直接滴定法不同; • 样品处理时,不能用乙酸锌和亚铁氰化钾作为澄清剂; • 测定时必须按规定的操作条件进行,必须控制好热源强度,保证在4分钟内加热至沸腾;

  21. 三、蔗糖的测定———盐酸水解法 1、原理:样品除蛋白质后,其中的蔗糖经盐酸水解转化为还原糖,用还原糖的测定方法,确定样品中蔗糖的含量。 蔗糖含量=(x2-x1)×0.95

  22. 2、操作方法 • 吸还原糖样品处理稀释液50mL→于100ML容量瓶→加→于68-70℃水浴上15分→冷却→加甲基红2滴→中和→定容→取此溶液按还原糖的测定方法测定。

  23. 3、注意事项 • 严格控制水解条件 • 用测定还原糖法来测定蔗糖时,为了减少误差,测得的还原糖应以转化糖表示。

  24. 四、总糖的测定 • 食品中的总糖通常是指具有还原性的糖(葡萄糖、果糖、乳糖、麦芽等)和在测定条件下能水解为还原性单糖的蔗糖的总量。 • 总糖反映的是食品中可溶性单糖和低聚糖的总量,其含量高低对产品的色、香、味、组织形态、营养价值、成本等有一定影响。 • 总糖的测定是以还原糖的测定为基础。 • 常用方法有直接滴定法,蒽酮比色法,以转化糖计。

  25. (一)直接滴定法 1、原理:样品经处理除去蛋白质等杂质后,加入盐酸,在加热条件下使蔗糖水解为还原性单糖,以直接滴定法测定水解后样品中的还原糖总量,再按下式计算总糖的含量。

  26. 2、测定 • 取样液50ml于100ml容量瓶中→加入5ml 6mol/L 盐酸 →68-70 ℃水浴中加热15分钟→冷却加入2滴甲基红→用20%NaOH溶液调至中性→加水至刻度定容→用其滴定斐林试剂(同还原糖的测定)

  27. 3、说明与讨论 • 总糖测定结果一般以转化糖计,但也可以以葡萄糖计,要根据产品的质量指标要求而定。如用转化糖表示,应该用标准转化糖溶液标定碱性酒石酸铜溶液,如用葡萄糖表示,则应该用标准葡萄糖溶液标定。 • 在营养学上,总糖是指能被人体消化、吸收利用的糖类物质的总和,包括淀粉。这里所讲的总糖不包括淀粉,因为在测定条件下,淀粉的水解作用很微弱。

  28. (二)蒽铜的比色法 1、原理: • 糖与硫酸反应脱水生成羟甲基呋喃甲醛,生产物再与蒽铜缩合成兰绿色化合物,其颜色深浅与溶液中糖的浓度成正比,可比色定量。

  29. 2、操作方法 • 样品测定: • 吸取样品液1ml(含糖量20-80mg/L) • 系列标准溶液 →于比色管中 • 蒸馏水1mL(作参照) →加5ml蒽铜试剂→摇匀→盖塞→沸水浴加热10分钟→冷却→在620nm处比色 • 标准曲线绘制 • 总糖含量(以葡萄糖计)=ρ×稀释倍数×10-4(%)

  30. 3、注意事项 • 蒽酮试剂应试验当天配制 • 样液必须清澈透明,加热后不应有蛋白质沉淀 • 样品颜色较深时,可用活性炭脱色后再进行测定 • 此法与所用的硫酸浓度和加热时间有关

  31. 五、可溶性糖类的分离与定量 • 主要方法: • 纸色谱法——分离效果差,操作时间长。 • GC法——糖不易挥发。 • 薄层色谱法(TLC)——问题同纸色谱法。 • HPLC法特别是离子色谱法(IC法)——用高性能阴离子交换柱。

  32. 第三节 淀粉的测定 • 淀粉的单体成分为葡萄糖,聚合度为100-3000。按聚合形式可分为直链淀粉和支链淀粉。一般淀粉均含有这两种淀粉,但糯大米、糯玉米、糯高梁几乎100%为支链淀粉。这两种淀粉的比例不同,改变了淀粉或作用的食用品质。

  33. 淀粉具有晶体结构,不同来源的淀粉,其形状和大小各不相同。淀粉具有晶体结构,不同来源的淀粉,其形状和大小各不相同。 • 水溶性:直链淀粉不溶于冷水,可溶于热水,支链淀粉常压下不溶于水,只有在加热并加压时才能溶解于水。 • 醇溶性:淀粉不溶于30%以上浓度的乙醇溶液。 • 旋光性:淀粉水溶液具有旋光性,比旋光度为+201.5。—+205。。 • 水解性:淀粉可在酸或酶的作用下水解,最终产物是葡萄糖。 • 与碘有呈色反应(是碘量法的专属指示剂)

  34. 样品经乙醚除去脂肪,乙醇除去可溶性糖类后,用盐酸水解淀粉为葡萄糖,按还原糖法得出葡萄糖总量后,乘以系数162/180=0.9后,即为淀粉含量。样品经乙醚除去脂肪,乙醇除去可溶性糖类后,用盐酸水解淀粉为葡萄糖,按还原糖法得出葡萄糖总量后,乘以系数162/180=0.9后,即为淀粉含量。 (C6H1005)n+nH2O=nC6H12O6 162 180 • 本法适用于淀粉含量较高,半纤维素、果胶、多缩戊糖等其他多糖成分较少的样品。因为后者在酸性条件下也可被水解生成木糖,戊糖等还原糖,造成结果偏高。 一、酸水解法(通常用盐酸水解(GB/T5009.9))

  35. 淀粉水解:准确称取0.5g样品置入250mL三角瓶中,加50mL 1+4盐酸溶液,瓶口接上回流冷凝管或长玻璃管,于沸水浴中回流水解半小时,取出,迅速冷却,并用20%氢氧化钠溶液中和至中性或微酸性。脱脂棉过滤,滤液用250ml容量瓶接收。用水充分洗涤残渣,然后用水定容至刻度,摇匀,为供试糖液。

  36. 酸解 液化 糖化 淀粉酶水解 含淀粉样品 葡萄糖 糊精、麦芽糖 有选择性 二、酶水解法 • 如含有上述非淀粉成分物质较多的麸皮、米糠、粗淀粉应选用酶水解法:样品经除去脂肪和可溶性糖类后,在淀粉酶的作用下,淀粉水解为麦芽糖和低分子量的糊精(水溶性),过滤后,再用盐酸进一步水解成葡萄糖,然后用还原糖法测定。

  37. 适用范围及特点: • 因为淀粉酶有严格的选择性、只水解淀粉而不会水解其他多糖,水解后通过过滤可除去其他多糖。所以该法不受半纤维素、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。

  38. 说明与讨论: • 酶水解开始要使淀粉糊化 • 将烧杯置沸水浴上加热15分钟,冷至60℃以下,然后再加入20mL淀粉酶溶液,在55—60℃保温1小时,并不时搅拌。 • 取1滴此液于白色点滴板上,加1滴碘液应不呈蓝色,若呈蓝色,再加热糊化,冷却至60℃以下,再加20mL淀粉酶溶液,继续保温,直至酶解液加碘液后不呈蓝色为止,加热至沸使酶失活,冷却后移入250mL容量瓶中,加水定容。混匀后过滤,弃去初滤液,收集滤液备用。

  39. 三、其他方法 • 旋光法:普通淀粉的比旋光度常用203计,豆类淀粉200。 • 称量法:把样品与氢氧化钾酒精溶液共热,使蛋白质、脂肪溶解,而淀粉、粗纤维不溶。过滤后,用氢氧化钾溶液溶解淀粉,使之与粗纤维分离。然后用酸性乙酸(用乙酸酸化)使淀粉重新沉淀,过滤、洗涤(乙醇)、干燥(105℃),扣除灰分后即为淀粉含量。 • 此法常用于午餐肉,红肠等食品中淀粉含量的测定。 • 其他(加压硫酸水解法,酶—比色法、蒽酮比色法等)

  40. 四、淀粉其他性质的测定 1、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,可制成一毓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。见教材P142或GB/T15684。

  41. 2、淀粉α化度的测定 • 淀粉的α化度也叫糊化程度,即食植物性食品(方便面)有此指标。 • α化的淀糊(已糊化淀粉)可被淀粉酶水解生成还原糖,而生淀粉(未糊化)不被淀粉酶作用(不能生成还原糖),可被过滤除去。由二者之差,可计算出淀粉的α化程度。

  42. 第四节 粗纤维的测定 • 食品中的粗纤维在化学上不是单一组分的物质,包括有纤维素、半纤维素、木质素等多种组分的混合物,常指不被稀酸、稀碱所溶解的一类物质。 • 膳食纤维:指不被人的消化系统所消化、分解、吸收的一类物质,包括纤维素、半纤维素、木质素、戊聚糖、果胶、树胶等。 • 纤维或膳食纤维有生理功能,所以引起人们的重视。

  43. 一、粗纤维的测定 • 定义:用热的稀酸、稀碱依次处理,除去蛋白质、脂肪,再用乙醇或乙醚除去单宁、色素及脂肪,扣除灰分,即为粗纤维。 • 方法:物理处理过程,称量测定(纤维素测定仪)。

  44. (一)称量法 1、原理 • 在热的稀硫酸作用下,样品中的糖、淀粉、果胶等物质经水解而除去,再用热的氢氧化钾处理,使蛋白质溶解、脂肪皂化而除去。然后用乙醇和乙醚处理以除去单宁、色素及残余的脂肪,所得的残渣即为粗纤维,如其中含有无机物质,可经灰化后扣除。

  45. 2、适用范围及特点 • 该法操作简便、迅速,适用于各类食品,是应用最广泛的经典分析法。目前,我国的食品成分表中“纤维”一项的数据都是用此法测定的,但该法测定结果粗糙,重现性差。由于酸碱处理时纤维成分会发生不同程度的降解,使测得值与纤维的实际含量差别很大,这是此法的最大缺点。

  46. 3、操作步骤: • 称样2-5g(鲜样20-30g)→用乙醚提脂肪后(无脂肪可省略)→转入500ml锥型瓶→加煮沸的200ml→连接回流冷凝后→加热煮沸→保持30mim→30min后取下→立即用布氏漏斗过滤→用沸水洗至不显酸性(用甲基红检查)。

  47. 用煮沸的0.3N NaOH200ml冲洗滤布上的残物于烧杯中→(连接回流冷凝管)→微沸30分钟→取出过滤→沸水洗2-3次→洗到酚酞指示剂不呈碱性反应为止→用蒸馏水把滤布上的残存物洗入100ml烧杯内→倒入有石棉的古氏坩埚内→抽去水份→用10-20mlC2H5OH洗一次→抽干(或用乙醚洗几次)→将坩埚与内容物→于105℃烘干箱烘2-4h→移入干燥器30min→称重(恒重)→于700℃灼烧1hr→使残留物全部灰化→干燥冷却→称重(损失重量即为粗纤维的含量)。

  48. 4、计算 • 粗纤维%=(a-b)×100/W • a:在105℃下经干燥后称得的恒重(g) • b:灼烧后称得的重量(g) • w:样品重量(g) • 用这种方法测出不完全是粗纤维,还有部分半粗纤维素,戊乳粉及含氮物质。

  49. (二)纤维素测定仪法 纤维素测定仪

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