《食品分析》课件-第六章 碳水化合物的测定

第六章碳水化合物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【教学目标与要求】1、教学目标：能够根据原料特点正确选择提取及沉淀方法，熟练掌握主要碳水化合物的测定方法。2、教学要求：通过本章学习，要求学生了解糖类测定的意义，理解各种糖类的测定原理，掌握还原糖、蔗糖、总糖、淀粉、粗纤维的测定方法及操作条件。【教学重点与难点】1、教学重点：还原糖、蔗糖、总糖、淀粉、粗纤维的测定方法的原理及具体操作步骤。2、教学难点：各种方法的测定条件及控制。思考题1、食品中糖类物质的测定方法？2、可溶性糖类测定的样品前处理的方法？3、还原糖的测定的方法？4、直接滴定法测定还原糖的原理？试剂？步骤？5、碱性酒石酸铜溶液的标定的目的？6、样品溶液预测的目的？7、滴定必须在沸腾条件下进行的原因？第一节概述(一）定义和分类碳水化合物统称为糖类，是由碳、氢、氧三种元素组成的一大类化合物。糖+蛋白质→糖蛋白糖+脂肪→糖脂①碳水化合物存在于各种食品的原料中（特别是植物性原料中）。②作为食品工业的主要原料和辅助材料。③在各种食品中存在形式和含量不一。分类：糖分为单糖、低聚糖、多糖。有效碳水化合物——人体能消化利用的单糖、双糖、多糖中的淀粉。无效碳水化合物——多糖中的纤维素、半纤维素、果胶等不能被人体消化利用的。这些无效碳水化合物能促进肠道蠕动。

二、食品中糖类物质的测定方法：

相对密度法折光法旋光法物理法①物理法②化学法③色谱法⑤发酵法④酶法⑥重量法

直接滴定法法

(改良的兰—爱农法）高锰酸钾法萨氏法

3，5—二硝基水杨酸苯酚—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

GCHPLC

β—半乳糖脱氢酶测半乳糖、乳糖葡萄糖氧化酶测葡萄糖发酵法——测不可发酵糖重量法——测果胶、纤维素、膳食纤维素

色谱法

酶法第二节可溶性糖类的测定一、可溶性糖类的提取和澄清

食品中可溶性糖类通常是指葡萄糖、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。（一）提取常用的提取剂水乙醇（提取液浓度70﹪—75﹪）2.提取液制备的原则⑴取样量与稀释倍数的确定,使0.5—3.5mg/mL。⑵含脂肪的食品，须经脱脂后再用水提取。⑶含有大量淀粉、糊精及蛋白质的食品，用乙醇溶液提取。⑷含酒精和二氧化碳的液体样品，应先除酒精、CO2。⑸加热温度一般控制在40-50℃

（二）提取液的澄清1.常用澄清剂要符合三点要求（1）能较完全地除去干扰物质；（2）不吸附或沉淀被测糖分，也不改变被测糖分的理化性质；（3）过剩的澄清剂应不干扰后面的分析操作，易于除掉。中性醋酸铅【Pb(CH3COO)2·3H2O】乙酸锌和亚铁氰化钾溶液硫酸铜和氢氧化钠溶液还有碱性醋酸铅、氢氧化铝溶液、活性炭等。2.常用澄清剂的种类3.澄清剂的用量用量必须适当，太少，达不到澄清的目的，太多，会使分析结果产生误差。一般先向样液中加入1～3mL澄清剂，充分混合后静置。二、还原糖的测定根据糖分的还原性的测定方法叫还原糖法。（一）碱性铜盐法碱性铜盐指碱性酒石酸铜溶液，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。根据反应过程中定量方法不同，该法分为直接滴定法、高锰酸钾法、萨氏法、蓝-爱农法等。1.直接滴定法（是GB法）（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；CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2↓+Na2SO4

这种沉淀很快与酒石酸钾反应，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：1.用已知浓度的葡萄糖标准溶液标定的方法。2.利用通过实验编制出的还原糖检索表来计算。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。

（3）试剂①碱性酒石酸铜甲液：硫酸铜+次甲基蓝．②碱性酒石酸铜乙液：酒石酸钾钠+NaOH+亚铁氰化钾③乙酸锌溶液④亚铁氰化钾溶液⑤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，加水溶解后移入1000mL容量瓶中，加入5mL盐酸(防止微生物生长)。澄清剂

(4)测定方法样品处理取适量样品，按原则对样品进行提取，提取液移入250mL容量瓶中，慢慢加入5mL乙酸锌溶液和5mL亚铁氰化钾溶液，加水至刻度，摇匀后静置30分钟。用干燥滤纸过滤，弃初滤液，收集滤液备用。

碱性酒石酸铜溶液的标定准确吸取碱性酒石酸铜甲液和乙液各5mL，置于250mL锥形瓶中，加水10mL，加玻璃珠3粒。从滴定管滴加约9mL葡萄糖标准溶液，加热使其在2分钟内沸腾，准确沸腾30秒钟，趁热以每2秒1滴的速度继续滴加葡萄糖标准溶液，直至溶液蓝色刚好褪去为终点。

记录消耗葡萄糖标准溶液的总体积。平行操作3次，取其平均值。m1=ρ×Vm1——10mL碱性酒石酸铜溶液相当于葡萄糖的质量,mg;ρ——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总体积，mL。也可不标定，直接查表求ρ值。

样品溶液预测

吸取碱性洒石酸铜甲液及乙液各5.00mL，置于250mL锥形瓶中，加水10mL．加玻璃珠3粒，加热使其在2分钟内至沸，准确沸腾30秒钟，趁热以先快后慢的速度从滴定管中滴加样品溶液，滴定时要始终保持溶液呈沸腾状态。待溶液蓝色变浅时．以每2秒1滴的速度滴定，直至溶液蓝色刚好褪去为终点。记录样品溶液消耗的体积。

样品溶液测定

吸取碱性洒石酸铜甲液及乙液各5.00mL，置于250mL锥形瓶中，加玻璃珠3粒，从滴定管中加入比预测时样品溶液消耗总体积少1mL的样品溶液，加热使其在2分钟内沸腾，准确沸腾30秒钟，趁热以每2秒1滴的速度继续滴加样液，直至蓝色刚好褪去为终点。

记录消耗样品溶液的总体积。同法平行操作3份，取平均值。

6．说明与讨论A、此法测得的是总还原糖量。B、在样品处理时，不能用铜盐作为澄清剂，以免样液中引入Cu2+，得到错误的结果。C、碱性酒石酸铜甲液和乙液应分别贮存，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氧化亚铜沉淀，使试剂有效浓度降低。D、滴定必须在沸腾条件下进行，其原因一是可以加快还原糖与Cu2+的反应速度；二是次甲基蓝变色反应是可逆的，还原型次甲基蓝遇空气中氧时又会被氧化为氧化型。此外，氧化亚铜也极不稳定，易被空气中氧所氧化。保持反应液沸腾可防止空气进入，避免次甲基蓝和氧化亚铜被氧化而增加耗糖量。E、滴定时不能随意摇动锥形瓶，更不能把锥形瓶从热源上取下来滴定，以防止空气进入反应溶液中。F、样品溶液预测的目的:

一是本法对样品溶液中还原糖浓度有一定要求(0.1%左右)，测定时样品溶液的消耗体积应与标定葡萄糖标准溶液时消耗的体积相近，通过预测可了解样品溶液浓度是否合适，浓度过大或过小应加以调整，使预测时消耗样液量在10mL

左右；二是通过预测可知道样液大概消耗量，以便在正式测定时，预先加入比实际用量少1mL左右的样液，只留下1mL左右样液在续滴定时加入，以保证在1分钟内完成续滴定工作，提高测定的准确度。

G、乙酸锌可去除蛋白质、鞣质、树脂等，使它们形成沉淀，经过滤除去。如果钙离子过多时，易与葡萄糖、果糖生成络合物，使滴定速度缓慢；从而结果偏低，可向样品中加入草酸粉，与钙结合，形成沉淀并过滤。）菲林试剂的最终标定及样品的最终滴定在1min内完成.H、配制葡萄糖标准溶液应非常准确.一定控制好滴定速度.每班测定一次G标，将浓度值填写在记录表格中。滴定终点则为兰色褪去出现明亮颜色（如亮红\亮黄色）I、此实验为什么要在碱性条件下进行，主要是在酸性条件下，还原糖会形成酯（不具有氧化性或氧化性不强的含氧酸如乙酸）、有机酸（如被硝酸氧化），样液中的二糖及多糖与淀粉会水解成还原糖，结果可想而知。J、滴定终点有时不显无色而显暗红色，是由于样液中亚铁氰化钾量不够，不能有效络合氧化亚铜成无色的原故。故可在反应液中适量添加亚铁氰化钾，标准与样液添加量一样。K、滴定点是在静止加热沸腾中的颜色瞬间变化，如果人为摇晃会造成额外氧化反应的叠加，造成滴定量加大，结果偏高。用同一型号的滴定锥形瓶作空白，即可避免加热不均造成的热量差异。L、碱性酒石酸铜甲液中的硫酸铜的铜离子为此化学反应定量的标物，次甲基兰为氧化还原指示剂（氧化型为蓝色、还原型为无色）M、滴定速度要保持均衡一致，速度每1～2秒一滴为好（速度不要受滴定时间的长短而改变）N、电炉的温度对检测结果也有影响，所以要保证电炉充分预热，同时三角瓶在电炉上的放置位置要保持一致。热源一般采用800w电炉，电炉温度恒定后才能加热，热源强度应控制在使反应液在两分钟内沸腾，且应保持一致。否则加热至沸腾所需时间就会不同，引起蒸发量不同，使反应液碱度发生变化，从而引入误差。O、测定时液体沸腾后的开始滴定的时间也要保持一致，一般等液体充分沸腾后开始滴定。沸腾时间和滴定速度对结果影响也较大,一般沸腾时间短，消耗糖液多。反之，消耗糖液少；滴定速度过快，消耗糖量多，反之，消耗糖量少。因此，测定时应严格控制上述实验条件，应力求一致。平行试验样液消耗量相差不应超过0.1mL。P、滴定终点的判断也要保持一致。一般等液面半边变透明为滴定终点。Q、糖液稀释及取样也要注意精确，注意吸管正确使用方法。思考题1、高锰酸钾滴定法测定还原糖的原理？试剂？步骤？2、铁氰化钾法测定还原糖的原理？试剂？步骤？3、奥氏试剂滴定法测定还原糖的原理？试剂？步骤？4、酸水解-莱因-埃农氏法测定蔗糖的原理？试剂？步骤？5、酸水解法测定淀粉的原理？试剂？步骤？6、酸碱处理法测定粗纤维的原理？7、食品中膳食纤维的测定的原理？(二)高锰酸钾滴定法1．原理将一定量的样液与过量的碱性酒石酸铜溶液反应，在加热条件下，还原糖将二价铜还原为氧化亚铜。经过滤，得到氧化亚铜沉淀，加入过量的酸性硫酸铁溶液，氧化亚铜被氧化成铜盐而溶解，而三价铁盐被定量地还原为亚铁盐。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，即可计算出样品中还原糖含量。

2．适用范围及特点本法是国家标准分析方法，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。古氏坩埚——

垂融坩埚——布氏漏斗

(三)萨氏(Somogyi)法

1.原理将一定量的样液与过量的碱性铜盐溶液共热，样液中的还原糖定量地将二价铜还原为氧化亚铜，生成的氧化亚铜在酸性条件下溶解为一价铜离子，并能定量地消耗游离碘，碘被还原为碘化物，而一价铜被氧化为二价铜。剩余的碘用硫代硫酸钠标准溶液滴定，同时做空白试验，根据硫代硫酸钠标准溶液消耗量可求出与一价铜反应的碘量，从而计算出样品中还原糖含量。各步反应式如下：2Cu++I2=2Cu2++2I-I2+2Na2S2O3=Na2S4O6+2NaI2.试剂0.5％淀粉指示剂：称取1g可溶性淀粉，加少量水搅匀，缓缓倾入200mL沸水中，搅拌成透明液。长期存放要加入2滴甲醛。

(四)其他方法简介

1.碘量法

(1)原理

样品经处理后，取一定量样液于碘量瓶中，加入一定量过量的碘液和过量的氢氧化钠溶液，样液中的醛糖在碱性条件下被碘氧化为醛糖酸钠，

由于反应液中碘和氢氧化钠都是过量的，两者作用生成次碘酸钠残留在反应液中，当加入盐酸使反应液呈酸性时，析出碘，用硫代硫酸钠标准溶液滴定析出的碘，则可计算出氧化醛糖消耗的碘量，从而计算出样液中醛糖的含量。醛糖+I2+3NaOH=醛糖酸钠+2NaI+2H2OI2+2NaOH=NaIO+NaI+H2ONaIO+NaI+2HCl=I2+2NaCl+H2O

(2)适用范围本法用于醛糖和酮糖共存时单独测定醛糖。适用于各类食品，如硬糖、异构糖、果汁等样品中葡萄糖的测定。2.蓝—爱农（Lane—Eynon)法比直接法的试剂中少亚铁氰化钾，终点为红色。GB5009.7—2016《食品中还原糖的测定》1.直接滴定法（先标定再测定）

2.高锰酸钾法

3.铁氰化钾法4.奥氏试剂滴定法

三、蔗糖的测定

蔗糖是葡萄糖和果糖组成的双糖，没有还原性，不能用碱性铜盐试剂直接测定，但在一定条件下，蔗糖可水解为具有还原性的葡萄糖和果糖（转化糖）。因此，可以用测定还原糖的方法测定蔗糖含量。对于纯度较高的蔗糖溶液，其相对密度、折光率、旋光度等物理常数与蔗糖浓度都有一定关系，故也可用物理检验法测定。这里介绍还原糖法。

1．原理样品脱脂后，用水或乙醇提取，提取液经澄清处理以除去蛋白质等杂质，再用盐酸进行水解，使蔗糖转化为还原糖。然后按还原糖测定方法分别测定水解前后样品液中还原糖含量，两者差值即为由蔗糖水解产生的还原糖量，乘以一个换算系数即为蔗糖含量。

C12H22O11+H2O→C6H12O6+

C6H12O6

蔗糖

葡萄糖

果糖

342g

180g

180g

342/（180+180）=0.95

即1g转化糖量相当于0.95g蔗糖量。2.试剂①用0.1％转化糖标准溶液标定斐林试剂。

3．测定方法取一定量样品，按直接滴定法或高锰酸钾滴定法中的样品处理方法处理，吸取处理后的样液2份各50mL，分别放入l00mL容量瓶中，一份加入5mL6mol／L盐酸溶液，置68—70℃水浴中加热15分钟，取出迅速冷却至室温，加2滴甲基红指示剂，用NaOH溶液中和至中性，加水至刻度，混匀。另一份直接用水稀释到100mL。然后按直接滴定法或高锰酸钾滴定法测定还原糖含量。

GB5009.8—2016《食品中蔗糖的测定》1.高效液相色谱法2.酸水解-莱因-埃农氏法

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。总糖是食品生产中常规分析项目。它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。

总糖是麦乳精、糕点、果蔬罐头、饮料等许多食品的重要质量指标。

总糖的测定通常是以还原糖的测定方法为基础的，常用的是直接滴定法，此外还有蒽酮比色法等。1.直接滴定法

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。5．说明与讨论①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。

②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。

(二)蒽酮比色法原理单糖类遇浓硫酸时，脱水生成糠醛衍生物，后者可与蒽酮缩合成蓝绿色的化合物，当糖的量在20一200mg范围内时．其呈色强度与溶液中糖的含量成正比，故可比色定量。

第三节淀粉的测定

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。

淀粉的测定方法有多种，大部分是根据淀粉的理化性质而建立的。常用的方法有：酸水解法酶水解法旋光法酸化酒精沉淀法

—、酸水解法

（一）原理

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，按还原糖测定方法测定还原糖含量，再折算为淀粉含量。

（二）适用范围及特点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。（三）说明与讨论

③淀粉水解于250mL锥形瓶中加入30mL6mol/L盐酸（1+1），装上冷凝管，置沸水浴中回流2h,速冷。

蔗糖水解：于250mL锥形瓶中加入5mL6mol/L盐酸，置68—70℃水浴中15min,速冷。二、酶水解法（一）原理：含淀粉糊精、麦芽糖葡萄糖样品酸解液化糖化酸解淀粉酶水解有选择性

（二）适用范围及特点

因为淀粉酶有严格的选择性、它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。三、其它方法（一）旋光法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。GB5009.9—2016《食品中淀粉的测定》1.酶水解法酸解测定还原糖

2.酸水解法测定还原糖第四节粗纤维的测定粗纤维是植物性食品的主要成分之一，广泛存在于各种植物体内。化学上不是单一组分，是混合物。1.粗纤维——主要成分是纤维素、半纤维素、木质素及少量含N物。集中存在于谷类的麸、糠、秸杆、果蔬的表皮等处。对稀酸、稀碱难溶，人体不能消化利用的部分。纤维素——构成植物细胞壁的主要成分，是葡萄糖聚合物，由β—1，4糖苷键连接，人类及大多数动物利用它的能力很低。不溶于水，但能吸水。半纤维素——一种混合多糖，不溶于水而溶于碱、稀酸加热比纤维素易水解，水解产物有木糖、阿拉伯糖、甘露糖、半乳糖等。木质素——不是碳水化合物，是一种复杂的芳香族聚合物，是纤维素的伴随物。难以用化学手段或酶法降解，在个别有机溶剂中缓慢溶解。膳食纤维(食物纤维)——它是指食品中不能被人体消化酶所消化的多糖类和木质素的总和。它包括纤维素、半纤维素、戊聚糖、本质素、果胶、树胶等，至于是否应包括作为添加剂添加的某些多糖(羧甲基纤维素、藻酸丙二醇等)还无定论。膳食纤维比粗纤维更能客观、准确地反映食物的可利用率，因此有逐渐取代粗纤维指标的趋势。

纤维是人类膳食中不可缺少的重要物质之一，在维持人体健康、预防疾病方面有着独特的作用，已日益引起人们的重视。

食品中纤维的测定提出最早、应用最广泛的是称量法。此外还有中性洗涤纤维法、酸性洗涤纤维法、酸解重量法等分析方法。这些方法各有优、缺点。分别介绍如下。一、粗纤维的测定(一）称量法1.原理在热的稀硫酸作用下，样品中的糖、淀粉、果胶质和半纤维素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。没食子酸——3，4，5三羟基苯甲酸COOHOHOHHO单宁——鞣质，具有多元酚基和羧基的有机物质。包括：水解类（产生没食子酸）缩合类（产生焦性没食子酸、焦儿茶酚）