第十五章碳水化合物分析

第十五章碳水化合物分析 Yangchg@njau.edu.cn

概述 总碳水化合物（100%） =100-（水分+粗蛋白质+粗灰分+粗脂肪）% 总碳水化合物有效碳水合物—— 单糖、双糖、低聚糖、糊精、淀粉、糖原无效碳水合物—— 果胶、半纤维素、纤维素、木质素 • 糖的分析方法： • 物理法——旋光法。 • 物理化学法——3,5-二硝基水杨酸比色法、钼蓝法、蒽酮比色法、纸层析色谱法、液相色谱法。 • 化学方法——斐林氏法、高锰酸钾法、碘量法、铁氰化钾法 • 酶化学分析法。

第一节水溶性糖的测定 澄清剂要求：除去干扰物，不吸附糖，不改变糖比旋光度。（一）水溶性糖的提取 • 热水浸提； • 75%乙醇浸提。 • 澄清与除干扰物（蛋白质、氨基酸、多糖与色素）试剂： • 中性乙酸铅——色浅植物性样品； • 碱性乙酸铅——色深样品； • 乙酸锌-亚铁氰化钾——色浅富含蛋白质样品。

新型无铅沉淀剂 • 碱式氯化铝溶液：称取50g AlCI3·6H2O，溶于适量的水，加入氨水至不再产生沉淀，真空抽滤，以蒸馏水洗涤沉淀至无Cl-，转人三角瓶，加24.5ml l:1盐酸，加热至溶解，最后调整溶液体积为100mL。

（二）水溶性单糖（还原糖）的测定 1、铜还的直接滴定法——Lane –Eynon’s method • 方法原理糖 + 斐林试剂 → 糖酸 + Cu2O↓ + H2O 亚甲基蓝指示剂：氧化态为蓝色；还原态为无色。用标准糖液滴定至无色。 • 方法要点： • 严格按操作要求进行； • “约测”与“精测”； • 滴定要在有水汽保护下进行，防烫伤； • 糖的含量可查表或从标准糖的滴定中求出。

每毫升浓度为1/5 mol/L K2MnO4质量 2×K2MnO4分子量 10×Cu分子量 X 2×158 158/5 5×63.57 X 2、高锰酸钾容量法——Munson-Walker’s method • 方法原理糖 + 斐林试剂 → 糖酸 + Cu2O↓ + H2O 可测定Cu2O的量，计算糖的含量。 5× Cu2O + Fe2 (SO4)3+ H2 SO4→CuSO4 + FeSO4 + H2O 10FeSO4+2K2MnO4 +8H2SO4→ 5Fe2 (SO4)3 +2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O 上反应式可知10mol铜相当于2mol高锰酸钾，则每毫升摩尔浓度为1/5 mol/L K2MnO4溶液相当的Cu量（x)为： X=63.6mg

3、半微量法——Shaffer-Somogy’s method • 方法原理糖 + 斐林试剂 → 糖酸 + Cu2O↓ + H2O 用H2 SO4酸化时，Cu2O溶解为Cu+。索姆吉试剂中的和与在酸化同时发生如下反应： KIO2 + KI +3 H2 SO4→K2SO4 + 3I2 + 3H2O 试剂中KIO2的是定量加入的，所以生成的I2也是一定量的。生成的I2与Cu+发生氧化还原反应消耗部分I2。 2 Cu++ I2 → 2 Cu2++2 I- 溶液中的I2以淀粉为指示剂用Na2S4O6标准溶液滴定。 I2 +2S2O32- → 2S4O6 2-+2 I- 实验同时做空白试验，则样品应消耗的Na2S2O3毫升数=V空白-V实测查表或用标准糖测量值比较计算糖含量。 • 本法适用于含糖量不太高的植物组织样品。

4、氰化盐碘量法——常量法 • 方法原理还原糖与已知过量的铁氰化钾碱性溶液作用，生成亚铁氰化钾和糖酸：糖 + 碱性铁氰化钾 → 糖酸 + 亚铁氰化钾 + H2O 过量的铁氰化钾在HOAc存在下与KI作用，生成游离太的I2： 2[Fe(CN)6] 3- + 2 I-→I2 + 2[Fe(CN)6] 4- 加入硫酸锌，使生成的亚铁氰化钾形成白色沉淀亚铁氰化锌，以利反应进行。 2[Fe(CN)6] 4- + 2Zn2+→ Zn2[Fe(CN)6] ↓(白色）溶液中的I2以淀粉为指示剂用Na2S4O6标准溶液滴定。 I2 +2S2O32- → 2S4O6 2-+2 I- 实验同时做空白试验，则样品应消耗的K3 Fe(CN)6毫升数=V空白-V实测查表或用标准糖测量值比较计算糖含量。

O= =CH- -CH2OH O 5、蒽酮比色法——微量法蒽酮试剂戊糖浓H2 SO4 糠醛 -H2 O 已糖羟甲基糠醛蓝绿色糠醛衍生物 • 方法原理糖在浓硫酸作用下，可经脱水生成糖醛或羟甲基糠醛，可与蒽酮试剂反应生成蓝绿色的糠醛衍生物，用比色法测定（630nm）。 • 方法评述 • 方法的专一性差，所有糖类均有此反应，注意排除非糖的干扰。 • 不同糖与蒽酮试剂的显色深度不同，显色深浅顺序为：果糖﹥ 葡萄糖﹥半乳糖，甘露糖﹥五碳糖，注意不同糖的组成其显色深度不同。

6、3,5-二硝基水杨酸法 • 方法原理还原糖在碱性条件下加热被氧化成糖酸及其它产物，3,5-二硝基水杨酸则被还原为棕红色的3-氨基-5-硝基水杨酸。在一定范围内，还原糖的量与棕红色物质颜色的深浅成正比关系，利用分光光度计，在540nm 波长下测定光密度值，查对标准曲线并计算，便可求出样品中还原糖和总糖的含量。由于多糖水解为单糖时，每断裂一个糖苷键需加入一分子水，所以，所得的结果乘以0.9。 • 方法评述 • 方法的专一性差，所有糖类均有此反应，注意排除非糖的干扰。

7、苯酚比色法——微量法 • 方法评述 • 方法的专一性差，所有糖类均有此反应，注意排除非糖的干扰。 • 颜色可稳定160min 以上。 • 方法原理糖在浓硫酸作用下，可经脱水生成糖醛或羟甲基糠醛，可与苯酚试剂反应生成橙红色的化合生生物，10~100mg范围用比色法测定（480nm）。

8、斐林试剂比色法——微量法 • 方法原理糖 + 斐林试剂 → 糖酸 + Cu2O↓ + H2O 蓝色的斐林试剂脱色，脱色的程度与溶液中含糖量成正比，可在590nm处比色测定。

9、砷/磷钼酸比色法 方法原理还原糖是具有羰基（>C=O）的糖，能将其它物质还原而其本身被氧化。 (1) 还原糖在碱性条件及有酒石酸钾钠存在下加热，可以定量地还原二价铜离子为一价铜离子，产生砖红色的氧化亚铜沉淀，其本身被氧化。具体反应如下：

（2）氧化亚铜在酸性条件下，可将钼酸铵还原，还原型的钼酸铵再与砷酸氢二钠起作用，生成一种蓝色复合物（砷/磷)钼蓝，其颜色深浅在一定范围内与还原糖的含量（即被还原的Cu2O 量）成正比，用标准葡萄糖与砷钼酸作用，比色后做标准，就可测得样品还原糖含量。

0.75  ×100 蔗糖，%= 与100mL溶液相当的样品质量（g) （三）糖料作物中蔗糖的测定——旋光法比旋[]20D 指100mL溶液中含100g旋光物质，通过液层厚度（即管长l)为1分米（1dm),在温度为20℃，钠光源（D=589.3nm）偏振面所旋转的角度。蔗糖=+66.5;葡萄糖=+52.8;果糖=-92.8;麦芽糖=+118。方法原理糖分子具有不对称碳原子，可使通过的偏振光的偏振面旋转。当光的波长、温度和液层厚度一定时，溶液中蔗糖的浓度与偏振光面旋转角度成正比。计算 ——偏振光面旋转角度。 0.75=常数K=100/（2× []20D）；当糖的浓度以g/100mL表示时。

第二节淀粉的测定 （一）淀粉测定待测液的制备 • 酸水解法 • 淀粉糖化酶-酸水解。淀粉水解的中间产物以及与碘的呈色反应。淀粉→蓝糊精→红糊精→无色糊精→麦崖糖→葡萄糖碳链长度： ﹥12 6~12 ﹤6 2 1 • 氯化钙-乙酸浸提-比旋法测定（指定比旋[]20D=203）（二）测定（略）

第三节粗纤维的测定 膳食纤维——难以被人分解吸收，但对人健康有重要作用的一类物质。 • 纤维素：由葡萄糖以-1，4糖苷键连接以成的多多糖，是细胞壁的主要成分，可吸持相当于自重15~24%水。耐稀酸，可溶于72%以上浓硫酸并部分水解。 • 半纤维素：指细胞壁中不溶于，可溶于冷稀碱中的多糖；与稀酸共热时，比纤维素易水解。水解产物有木糖、阿拉伯糖、甘露糖、半乳糖等。 • 木质素：复杂芳香族聚合物，不是碳水化合物，但与纤维素伴随。难以被化学或酶法降解，缓慢溶于有机溶剂如二恶烷中。用72%硫酸处理所得不溶性残留物便是木质素。 • 果胶类物质：一种充满细胞间隙、细胞壁间隙的植物胶。 • 粗纤维

粗纤维测定的方法 • 容量法 • 用2%盐酸溶液除去可溶性糖、淀粉、和半纤维素后，用80%硫酸使纤维素溶解并加热水解为葡萄糖而测定之，再换算为纤维素含量。纤维素%=葡萄糖%×0.9。 • 酸碱水解法 • 样品脱脂后，分别用稀酸和稀碱处理除支糖及蛋白质，再用丙酮除去单宁、色素和残余脂肪，秘得残渣重减去粗灰分即为粗纤维。 • 酸性洗涤剂法 • 在稀酸溶液中，季胺盐类物质如十六烷基三四基溴化铵（cetyltrimethly ammonium bromide简称CTAB）能有效地除去动力饲料中的蛋白质多糖、核酸等，而纤维素和木质素很少水解。用此溶液水解、洗涤、烘干后所得的植物残渣即粗纤维。

第四节果胶物质的测定 • 果胶物质一种均多糖。由半乳糖醛酸本与鼠李糖所组成的杂多糖，如阿拉伯胶、聚半乳糖、阿拉伯半乳糖等。可作治肠胃溃疡和解重金属中毒药。 • 测定方法 • 质量法——样品经热水浸提后，用氢氧化钠皂化（脱去甲氧基，生成果胶酸钠），加入氯化钙，使其形成果胶酸钙沉淀，沉淀经过滤、烘干后称重，经换算后即得果胶酸钙或果胶酸的重量。 • 咔唑比色法——果胶酸的提取液经除去糖后，用盐酸水解面生成半乳糖醛酸。在强酸介质中，半乳糖醛酸与咔唑起缩合反应，生成紫红色化合物，用比色的方法测定。

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