食品中一般成分的分析-食品中碳水化合物的测定

任务六食品中碳水化合物的测定难点：

基本知识点：重点：1.折射法的原理2.旋光法的原理1.单糖操作步骤。1.食品中碳水化合物的分类，性质及检测意义；各种测定单糖的原理、操作要点及注意事项；2.各种测定单糖的原理、适用范围及操作要点。

碳水化合物系指多羰基醛或多羟基酮以及水解后能够产生多羟基醛或多羟基酮的一类有机化合物。又称为糖类或糖。二、分类

碳水化合物属于含有羰基及羟基的复合官能团化合物。

一、概念1.糖类单糖：低聚糖：多糖：葡萄糖、果糖、半乳糖蔗糖、乳糖、麦芽糖淀粉、纤维素、果胶双糖：棉籽糖、水苏糖、低聚果糖、异麦芽低聚糖2.按糖是否具有还原性分类——还原糖和非还原糖

还原糖是指具有还原性的糖类。具有游离半缩醛羟基的糖类物质，在碱性条件下与重金属的高价态离子可发生氧化还原反应，其本身在此过程中被氧化为糖酸。

非还原糖如蔗糖、低聚糖以及多糖（如糊精、淀粉），其本身不具还原性，但可以通过水解而生成相应的还原性单糖，通过测定水解液的还原糖含量就可以求得试样中相应糖类的含量。因此，还原糖是一般糖类定量的基础。在糖类中葡萄糖分子中含有游离醛基；果糖分子中含有游离酮基；乳糖和麦芽糖分子中含有半缩醛羟基；因而都具有还原性，这些糖类统称为还原糖。三、测定糖类的意义1.糖含量是食物营养价值指标之一，具有特定的生理作用

糖是生物机体重要的碳源和能源物质，对于人而言，糖是主要的能量物质。2.糖含量是衡量食品感观性能的重要指标，糖改变食品的组织形态及理化性质。①甜度②食物的总体风味、色泽③糖的多少影响着食物的保水性能、质地和结构3.糖量的高低决定了食物货架期及防腐性能常见食品中糖含量指标及监控意义四、糖的理化性质（一）物理性质1.低聚糖具有甜味感2.低聚糖具有较强的吸水性3.低聚糖的水溶液具有折光性4.低聚糖的旋光作用（二）化学性质1.单糖、部分双糖和低聚糖具有还原性2.聚糖的水解作用：H+、△、酶还原糖3.糖的变色反应4．糖的衍生物的显色反应五、糖的定量分析方法简介1.物理分析法比重计法：测定糖分种类单一的液态食物糖含量折光法：用于测定糖分种类单一的液态食物糖含量──（手持）糖量计法、阿贝折射仪法旋光法：单一成分糖品的纯度测定──波利克斯、波美糖度计法；单糖低聚糖化学法色谱法：纸色谱、薄层色谱、GC、HPLC法酶法：β-半乳糖脱氢酶测半乳糖；乳糖葡萄糖氧化酶测葡萄糖还原糖法（斐林氏法、高锰酸钾法、铁氰化钾法）碘量法缩合反应法多糖淀粉：水解为单糖再测定果胶和纤维素：多采用重量法2.化学分析法比色法：3，5-二硝基水杨酸、酚—硫酸法、蒽酮法、

半胱氨酸—咔唑法1.可溶性糖类试样的制备可溶性的游离单糖和低聚糖总称为糖类，如葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖。提取糖类时，一般将试样磨碎浸渍成溶液，先用石油醚提取，除去其中的脂类和叶绿素,再用水和乙醇的水溶液提取。2.制备提取液

糖类可用40℃～50℃水作提取剂。水提取液中，除了糖类以外，还有蛋白质、氨基酸、多糖及色素等干扰物质，影响过滤时间和结果的准确度，所以还需要进行提取液的澄清。六、可溶性糖的测定（1）水用水作提取剂应注意：（1）温度不可过高：防止可溶性淀粉及糊精提取出来。（2）酸性试样：水果中含有有机酸等酸性物质，可使蔗糖等低聚糖在加热时被部分水解（转化），所以水果及其制品等酸性试样提取时要用碳酸钙中和后提取即提取液应控制在中性。（3）萃取的液体：有酶活性时，同样是使糖水解，加入二氯化汞（HgCl2)抑制酶活性。（2）乙醇水溶液

糖类在乙醇水溶液中具有一定溶解度，当提取液中乙醇体积分数≧70%时，蛋白质及淀粉、糊精等多数多糖都不溶解，形成沉淀，故对于含大量淀粉、糊精的试样宜用乙醇提取。 常用的提取液中乙醇的体积分数为75%～85%(V/V)，若试样含水量较高，混合后的乙醇最终浓度应控制在上述范围。乙醇作提取液还可避免糖被酶水解。3.提取液的澄清

试样经水或乙醇提取后，提取液中除含可溶糖外，还含有一些干扰物质，如单宁、色素、蛋白质、有机酸、氨基酸等，这些物质的存在使提取液带有色泽或呈现浑浊影响滴定终点，因此提取液均需要进行澄清处理，即加入澄清剂，使干扰物质沉淀而分离。

澄清剂要求：作为糖类提取液的澄清剂必须能够完全地除去干扰物质，不吸附糖类，也不改变糖类的理化性质；同时，残留在提取液中的澄清剂应不干扰分析测定或很容易除去。（1）中性醋酸铅[pb(Ac)2·3H2O]

能除去蛋白质、单宁、有机酸、果胶、还能凝聚其他胶体，作用可靠，不会使还原糖从溶液中沉淀出来，在室温下也不会形成可溶性糖。但它脱色力差，不能用于深色糖液的澄清。适用于植物性试样、浅色糖及糖浆制品、果蔬制品、焙烤制品等。缺点：脱色力差，不能用于深色糖液的澄清，否则加活性炭处理。（2）

碱性醋酸铅

能除去蛋白质、色素、有机酸，又能凝聚胶体，但它可形成较大的沉淀，可带走还原糖，特别是果糖。过量的碱性醋酸铅可因其碱度及铅糖的形成而改变糖类的旋光度，可用于深色的蔗糖溶液的澄清。缺点：沉淀颗粒大，可带走果糖。（3）醋酸锌溶液和亚铁氰化钾溶液

澄清效果良好，生成的亚铁氰酸锌沉淀（白色），可带走蛋白质，发生共同沉淀作用，适用于色泽较浅、富含蛋白质的提取液(如乳制品)的澄清，常用于沉淀蛋白质，对乳制品最理想。

二者合并使用生成氢氧化铜，沉淀蛋白质，可作为牛乳试样的澄清剂。

能凝聚胶体，但对非胶态物质澄清效果不好，可用作较深色溶液的澄清剂，或作为附加澄清剂。能除去植物性试样中的色素，但在脱色的过程中，伴随的蔗糖损失较大。

（4）

硫酸铜溶液和氢氧化钠溶液（5）氢氧化铝（6）

活性炭GB/T5009.7-2016《食品中还原糖的测定》第一法直接滴定法；第二法高锰酸钾法。1.测定原理

试样经除去蛋白质后，在加热条件下，以次甲基蓝作指示剂，直接滴定已经标定过的碱性酒石酸铜溶液(用还原糖标准溶液标定碱性酒石酸铜溶液)，还原糖将溶液中的二价铜还原成氧化亚铜。以后稍过量的还原糖使次甲蓝指示剂褪色，表示终点到达。根据试样溶液消耗体积，计算还原糖量。

（1）将一定量的碱性酒石酸铜甲液、乙液等量混合，甲液中的CuSO4与乙液中的NaOH反应立即生成蓝色的Cu(OH)2↓：反应过程如下：CuSO4

+

2NaOH

→

Cu(OH)2↓+Na2SO4

（蓝色）

（2）蓝色的氢氧化铜沉淀很快与乙液中的酒石酸钾钠反应，生成深蓝色、可溶性的酒石酸钾钠铜配合物。

COONaCOONa︱

∣CHOHCHO╲∣+Cu(OH)2=∣Cu（深蓝、可溶）+2H2OCHOHCHO╱∣∣COOKCOOK Cu2O沉淀不溶于碱性的Fehling试剂，它在刚开始沉淀时，沉淀物常因微粒太小而呈黄色或绿色，颗粒加大则变成红色（有某种非糖还原物质存在时，沉淀仍保持黄色。）（3）在加热条件下，以次甲基蓝作为指示剂，用除蛋白质后的试样溶液进行滴定，试样溶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。

COONaCOONa∣CHO∣COOHCHO╲

∣CHOH∣2∣Cu+(CHOH)4+2H2O=2∣+(CHOH)4+Cu2O↓CHO╱

∣CHOH∣∣CH2OH∣CH2OHCOOKCOOK酒石酸钾钠铜葡萄糖酒石酸钾钠葡萄糖酸(蓝色)

（无色）

亚甲蓝氧化型+还原糖→亚甲蓝还原型（C16H18ClN3S·3H2O）

（4）待二价铜全部被还原后，稍过量的还原糖把次甲基蓝还原成为其隐色体，溶液蓝色消失，即为终点，根据试样溶液消耗量可计算还原糖含量。a.用已知浓度的葡萄糖标准溶液标定的方法。b.利用通过实验编制出的还原糖检索表来计算。砖红色淡黄色

（4）碱性酒石酸铜甲液和乙液应分别贮存，否则酒石酸钾钠铜配合物会慢慢分解析出氧化亚铜沉淀，使试剂有效浓度降低。 （5）次甲基蓝本身也是一种氧化剂，其氧化型为蓝色，还原型为无色；但在测定条件下，它的氧化能力比Cu2+弱，故还原糖先与Cu2+反应，Cu2+

完全反应后，稍微过量的还原糖将次甲基蓝指示剂还原，使之由蓝色变为无色，指示滴定终点。

（1）碱性酒石酸铜的氧化能力较强，醛糖和酮糖都能被氧化，所测得的是总还原糖含量。 （2）直接滴定法对还原糖进行定量的基础是碱性洒石酸铜溶液中Cu2+的量，所以，试样处理时不能采用铜盐作为澄清剂。 （3）在碱性酒石酸铜乙液中加入亚铁氰化钾，是为了使之与Cu2O生成可溶性的无色络合物，而不再析出红色沉淀，使终点便于观察。提示：

Cu2O↓+K4Fe(CN)6+H2O=K2Cu2Fe(CN)6+2KOH

本法又称快速法，它是在蓝-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。适用于各类食品中还原糖的测定(样品滴定液的含糖量：0.2～0.5‰。)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。2.适用范围及特点

碱性酒石酸铜甲液

碱性酒石酸铜乙液乙酸锌溶液亚铁氰化钾溶液葡萄糖标准溶液果糖标准溶液乳糖标准溶液转化糖标准溶液3.试剂与仪器分析天平；牛角匙（合用）50mL小烧杯，1个/组；250mL容量瓶，1个/组；100mL量筒，1个/2组；150mL锥形瓶3只/组25mL酸式滴定管1支/组5mL移液管4支/2组；10mL移液管1支/2组；干燥滤纸3张，漏斗1个/组小玻璃棒1根/组玻璃珠：9颗可调电炉：每2组一台（带石棉网）（1）试样处理

乳制品及含蛋白质的冷食类：称取约2.50g～5.00g固体试样（液体试样25.00mL～50.00mL），置于250mL容量瓶中，加50mL水，摇匀后慢慢加入5mL乙酸锌溶液，混匀放置片刻，加入5mL亚铁氰化钾溶液，加水至刻度，混匀，沉淀、静置30min，用干燥滤纸过滤，弃去初滤液，滤液备用。

酒精性饮料：吸取100.0mL试样，置于蒸发皿中，用氢氧化钠(40g/L)溶液中和至中性，在水浴上蒸发至原体积的1/4后，移入250mL容量瓶中,加水至刻度。

含多量淀粉的食品：称取10.00g～20.00g试样，置于250mL容量瓶中，加200mL水，在45℃水浴中加热1h，并时时振摇。冷后加水至刻度，混匀，静置、沉淀。吸取20mL上清液于另一250mL容量瓶中，以下按①自“慢慢加入5mL乙酸锌溶液……”起依法操作。

汽水等含有二氧化碳的饮料：吸取100.0mL试样置于蒸发皿中，在水浴上除去二氧化碳后，移入250mL容量瓶中，并用水洗涤蒸发皿，洗液并入容量瓶中，再加水至刻度，混匀后，备用。4.测定方法

吸取碱性酒石酸铜甲液和乙液各5.0mL，置于150mL锥形瓶中，加入水10mL，加入玻珠2粒。从滴定管中加约9mL葡萄糖标准液或其他还原糖标准溶液，控制在2min内加热至沸腾，趁热以每两秒1滴的速度继续滴加葡萄糖标准液或其他还原糖标准溶液，直至溶液蓝色刚好褪去为终点。记录消耗的葡萄糖标准溶液或其他还原糖标准溶液的总体积。同时平行操作三份，取其平均值，计算10mL（甲、乙液各5mL）碱性酒石酸铜液相当于葡萄糖或其它还原糖的质量（mg）。

[也可以按上述方法标定4mL～20mL碱性酒石酸铜溶液(甲、乙液各半)来适应试样中还原糖的浓度变化]。式中：A—10mL（甲、乙液各5mL）碱性酒石酸铜溶液相当于葡萄糖的质量(mg)；

c—葡萄糖标准溶液的浓度，mg/mL；

V—标定时消耗葡萄糖标准溶液的体积，mL。

A=c

×V

（2）标定碱性酒石酸铜溶液（3）试样溶液预测

吸取碱性酒石酸铜甲液及乙液各5.0mL，置于150mL锥形瓶中，加水10mL，加入玻珠2粒，控制在2min内加热至沸，趁热以先快后慢的速度，从滴定管中滴加试样处理液，并保持溶液沸腾状态，等溶液蓝色变浅时，以每两秒1滴的速度滴定，直至蓝色刚好褪去为终点，记录消耗的试样溶液体积。

当样液中还原糖浓度过高时，应适当稀释，还原糖标准溶液的体积相近，约在10mL左右。 当浓度过低时，则采取直接加入10.0mL试样液，免去加水10mL。（4）试样溶液测定

吸取碱性酒石酸铜甲液及乙液各5.0mL，置于150mL锥形瓶中，加水10mL，加入玻珠2粒，从滴定管中加比预测体积少1mL的试样溶液至锥形瓶中，控制在2min内加热至沸腾，趁热以每两秒1滴的速度滴定，直至蓝色刚好褪去为终点，记录消耗的试样溶液的总体积。同法平行操作三份，得出平均消耗体积。5.结果计算式中：X——试样中还原糖的含量（以某种还原糖计），g/100g；A——10mL碱性酒石酸铜溶液相当于某种还原糖的质量，mg；m——试样质量，g；250——试样处理液总体积(mL)；V——测定时消耗的试样处理液体积，mL。 试样中还原糖的含量(以某种还原糖计)按下式(1)进行计算。

计算结果表示到小数点后一位；在重复性条件下获得的两次独立测定结果的绝对差值不得超过算术平均值的10%。

试样经除去蛋白质后，其中还原糖把铜盐还原为氧化亚铜，加硫酸铁后，氧化亚铜被氧化为铜盐，以高锰酸钾溶液滴定氧化作用后生成的亚铁盐，根据高锰酸钾消耗量，计算氧化亚铜的含量，再查表得还原糖量。

GB/T5009.7-2016《食品中还原糖的测定》第二法1.测定原理

（1）将一定量的碱性酒石酸铜甲液、乙液等量混合，甲液中的CuSO4与乙液中的NaOH反应立即生成蓝色的Cu(OH)2↓：反应过程如下：CuSO4

+

2NaOH

→

Cu(OH)2↓+Na2SO4

（蓝色）

（2）蓝色的氢氧化铜沉淀很快与乙液中的酒石酸钾钠反应，生成深蓝色、可溶性的酒石酸钾钠铜配合物。

COONaCOONa︱

∣CHOHCHO╲∣+Cu(OH)2=∣Cu（深蓝、可溶）+2H2OCHOHCHO╱∣∣COOKCOOK Cu2O沉淀不溶于碱性的Fehling试剂，它在刚开始沉淀时，沉淀物常因微粒太小而呈黄色或绿色，颗粒加大则变成红色（有某种非糖还原物质存在时，沉淀仍保持黄色。）（3）在加热条件下，以次甲基蓝作为指示剂，用除蛋白质后的试样溶液进行滴定，试样溶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。

COONaCOONa∣CHO∣COOHCHO╲

∣CHOH∣2∣Cu+(CHOH)4+2H2O=2∣+(CHOH)4+Cu2O↓CHO╱

∣CHOH∣∣CH2OH∣CH2OHCOOKCOOK酒石酸钾钠铜葡萄糖酒石酸钾钠葡萄糖酸(4)向氧化亚铜沉淀中加入过量的酸性硫酸铁溶液，氧化亚铜被氧化溶解，而三价铁则被还原为亚铁盐；Cu2O+Fe2(SO4)3+H2SO4

→2CuSO4+2FeSO4+H2O

(5)再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，即可计算出试样中还原糖含量。

10FeSO4

+2KMnO4

+8H2SO4

→5Fe2(SO4)3

+2MnSO4

+K2SO4

+8H2O

即:1mL高锰酸钾标准溶液[c(1/5KMnO4)=1.000mol/L]相当于71.54mg氧化亚铜。已知高锰酸钾滴定量就可折算成氧化亚铜量，再由氧化亚铜相当还原糖量检索表查出相当于还原糖量。

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，需使用特制的高锰酸钾法糖类检索表。