食品中一般成分的分析-食品中碳水化合物的測(cè)定

任務(wù)六食品中碳水化合物的測(cè)定難點(diǎn)：

基本知識(shí)點(diǎn)：重點(diǎn)：1.折射法的原理2.旋光法的原理1.單糖操作步驟。1.食品中碳水化合物的分類(lèi)，性質(zhì)及檢測(cè)意義；各種測(cè)定單糖的原理、操作要點(diǎn)及注意事項(xiàng)；2.各種測(cè)定單糖的原理、適用范圍及操作要點(diǎn)。

碳水化合物系指多羰基醛或多羥基酮以及水解后能夠產(chǎn)生多羥基醛或多羥基酮的一類(lèi)有機(jī)化合物。又稱(chēng)為糖類(lèi)或糖。二、分類(lèi)

碳水化合物屬于含有羰基及羥基的復(fù)合官能團(tuán)化合物。

一、概念1.糖類(lèi)單糖：低聚糖：多糖：葡萄糖、果糖、半乳糖蔗糖、乳糖、麥芽糖淀粉、纖維素、果膠雙糖：棉籽糖、水蘇糖、低聚果糖、異麥芽低聚糖2.按糖是否具有還原性分類(lèi)——還原糖和非還原糖

還原糖是指具有還原性的糖類(lèi)。具有游離半縮醛羥基的糖類(lèi)物質(zhì)，在堿性條件下與重金屬的高價(jià)態(tài)離子可發(fā)生氧化還原反應(yīng)，其本身在此過(guò)程中被氧化為糖酸。

非還原糖如蔗糖、低聚糖以及多糖（如糊精、淀粉），其本身不具還原性，但可以通過(guò)水解而生成相應(yīng)的還原性單糖，通過(guò)測(cè)定水解液的還原糖含量就可以求得試樣中相應(yīng)糖類(lèi)的含量。因此，還原糖是一般糖類(lèi)定量的基礎(chǔ)。在糖類(lèi)中葡萄糖分子中含有游離醛基；果糖分子中含有游離酮基；乳糖和麥芽糖分子中含有半縮醛羥基；因而都具有還原性，這些糖類(lèi)統(tǒng)稱(chēng)為還原糖。三、測(cè)定糖類(lèi)的意義1.糖含量是食物營(yíng)養(yǎng)價(jià)值指標(biāo)之一，具有特定的生理作用

糖是生物機(jī)體重要的碳源和能源物質(zhì)，對(duì)于人而言，糖是主要的能量物質(zhì)。2.糖含量是衡量食品感觀性能的重要指標(biāo)，糖改變食品的組織形態(tài)及理化性質(zhì)。①甜度②食物的總體風(fēng)味、色澤③糖的多少影響著食物的保水性能、質(zhì)地和結(jié)構(gòu)3.糖量的高低決定了食物貨架期及防腐性能常見(jiàn)食品中糖含量指標(biāo)及監(jiān)控意義四、糖的理化性質(zhì)（一）物理性質(zhì)1.低聚糖具有甜味感2.低聚糖具有較強(qiáng)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）化學(xué)性質(zhì)1.單糖、部分雙糖和低聚糖具有還原性2.聚糖的水解作用：H+、△、酶還原糖3.糖的變色反應(yīng)4．糖的衍生物的顯色反應(yīng)五、糖的定量分析方法簡(jiǎn)介1.物理分析法比重計(jì)法：測(cè)定糖分種類(lèi)單一的液態(tài)食物糖含量折光法：用于測(cè)定糖分種類(lèi)單一的液態(tài)食物糖含量──（手持）糖量計(jì)法、阿貝折射儀法旋光法：?jiǎn)我怀煞痔瞧返募兌葴y(cè)定──波利克斯、波美糖度計(jì)法；單糖低聚糖化學(xué)法色譜法：紙色譜、薄層色譜、GC、HPLC法酶法：β-半乳糖脫氫酶測(cè)半乳糖；乳糖葡萄糖氧化酶測(cè)葡萄糖還原糖法（斐林氏法、高錳酸鉀法、鐵氰化鉀法）碘量法縮合反應(yīng)法多糖淀粉：水解為單糖再測(cè)定果膠和纖維素：多采用重量法2.化學(xué)分析法比色法：3，5-二硝基水楊酸、酚—硫酸法、蒽酮法、

半胱氨酸—咔唑法1.可溶性糖類(lèi)試樣的制備可溶性的游離單糖和低聚糖總稱(chēng)為糖類(lèi)，如葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、乳糖。提取糖類(lèi)時(shí)，一般將試樣磨碎浸漬成溶液，先用石油醚提取，除去其中的脂類(lèi)和葉綠素,再用水和乙醇的水溶液提取。2.制備提取液

糖類(lèi)可用40℃～50℃水作提取劑。水提取液中，除了糖類(lèi)以外，還有蛋白質(zhì)、氨基酸、多糖及色素等干擾物質(zhì)，影響過(guò)濾時(shí)間和結(jié)果的準(zhǔn)確度，所以還需要進(jìn)行提取液的澄清。六、可溶性糖的測(cè)定（1）水用水作提取劑應(yīng)注意：（1）溫度不可過(guò)高：防止可溶性淀粉及糊精提取出來(lái)。（2）酸性試樣：水果中含有有機(jī)酸等酸性物質(zhì)，可使蔗糖等低聚糖在加熱時(shí)被部分水解（轉(zhuǎn)化），所以水果及其制品等酸性試樣提取時(shí)要用碳酸鈣中和后提取即提取液應(yīng)控制在中性。（3）萃取的液體：有酶活性時(shí)，同樣是使糖水解，加入二氯化汞（HgCl2)抑制酶活性。（2）乙醇水溶液

糖類(lèi)在乙醇水溶液中具有一定溶解度，當(dāng)提取液中乙醇體積分?jǐn)?shù)≧70%時(shí)，蛋白質(zhì)及淀粉、糊精等多數(shù)多糖都不溶解，形成沉淀，故對(duì)于含大量淀粉、糊精的試樣宜用乙醇提取。 常用的提取液中乙醇的體積分?jǐn)?shù)為75%～85%(V/V)，若試樣含水量較高，混合后的乙醇最終濃度應(yīng)控制在上述范圍。乙醇作提取液還可避免糖被酶水解。3.提取液的澄清

試樣經(jīng)水或乙醇提取后，提取液中除含可溶糖外，還含有一些干擾物質(zhì)，如單寧、色素、蛋白質(zhì)、有機(jī)酸、氨基酸等，這些物質(zhì)的存在使提取液帶有色澤或呈現(xiàn)渾濁影響滴定終點(diǎn)，因此提取液均需要進(jìn)行澄清處理，即加入澄清劑，使干擾物質(zhì)沉淀而分離。

澄清劑要求：作為糖類(lèi)提取液的澄清劑必須能夠完全地除去干擾物質(zhì)，不吸附糖類(lèi)，也不改變糖類(lèi)的理化性質(zhì)；同時(shí)，殘留在提取液中的澄清劑應(yīng)不干擾分析測(cè)定或很容易除去。（1）中性醋酸鉛[pb(Ac)2·3H2O]

能除去蛋白質(zhì)、單寧、有機(jī)酸、果膠、還能凝聚其他膠體，作用可靠，不會(huì)使還原糖從溶液中沉淀出來(lái)，在室溫下也不會(huì)形成可溶性糖。但它脫色力差，不能用于深色糖液的澄清。適用于植物性試樣、淺色糖及糖漿制品、果蔬制品、焙烤制品等。缺點(diǎn)：脫色力差，不能用于深色糖液的澄清，否則加活性炭處理。（2）

堿性醋酸鉛

能除去蛋白質(zhì)、色素、有機(jī)酸，又能凝聚膠體，但它可形成較大的沉淀，可帶走還原糖，特別是果糖。過(guò)量的堿性醋酸鉛可因其堿度及鉛糖的形成而改變糖類(lèi)的旋光度，可用于深色的蔗糖溶液的澄清。缺點(diǎn)：沉淀顆粒大，可帶走果糖。（3）醋酸鋅溶液和亞鐵氰化鉀溶液

澄清效果良好，生成的亞鐵氰酸鋅沉淀（白色），可帶走蛋白質(zhì)，發(fā)生共同沉淀作用，適用于色澤較淺、富含蛋白質(zhì)的提取液(如乳制品)的澄清，常用于沉淀蛋白質(zhì)，對(duì)乳制品最理想。

二者合并使用生成氫氧化銅，沉淀蛋白質(zhì)，可作為牛乳試樣的澄清劑。

能凝聚膠體，但對(duì)非膠態(tài)物質(zhì)澄清效果不好，可用作較深色溶液的澄清劑，或作為附加澄清劑。能除去植物性試樣中的色素，但在脫色的過(guò)程中，伴隨的蔗糖損失較大。

（4）

硫酸銅溶液和氫氧化鈉溶液（5）氫氧化鋁（6）

活性炭GB/T5009.7-2016《食品中還原糖的測(cè)定》第一法直接滴定法；第二法高錳酸鉀法。1.測(cè)定原理

試樣經(jīng)除去蛋白質(zhì)后，在加熱條件下，以次甲基藍(lán)作指示劑，直接滴定已經(jīng)標(biāo)定過(guò)的堿性酒石酸銅溶液(用還原糖標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定堿性酒石酸銅溶液)，還原糖將溶液中的二價(jià)銅還原成氧化亞銅。以后稍過(guò)量的還原糖使次甲藍(lán)指示劑褪色，表示終點(diǎn)到達(dá)。根據(jù)試樣溶液消耗體積，計(jì)算還原糖量。

（1）將一定量的堿性酒石酸銅甲液、乙液等量混合，甲液中的CuSO4與乙液中的NaOH反應(yīng)立即生成藍(lán)色的Cu(OH)2↓：反應(yīng)過(guò)程如下：CuSO4

+

2NaOH

→

Cu(OH)2↓+Na2SO4

（藍(lán)色）

（2）藍(lán)色的氫氧化銅沉淀很快與乙液中的酒石酸鉀鈉反應(yīng)，生成深藍(lán)色、可溶性的酒石酸鉀鈉銅配合物。

COONaCOONa︱

∣CHOHCHO╲∣+Cu(OH)2=∣Cu（深藍(lán)、可溶）+2H2OCHOHCHO╱∣∣COOKCOOK Cu2O沉淀不溶于堿性的Fehling試劑，它在剛開(kāi)始沉淀時(shí)，沉淀物常因微粒太小而呈黃色或綠色，顆粒加大則變成紅色（有某種非糖還原物質(zhì)存在時(shí)，沉淀仍保持黃色。）（3）在加熱條件下，以次甲基藍(lán)作為指示劑，用除蛋白質(zhì)后的試樣溶液進(jìn)行滴定，試樣溶液中的還原糖與酒石酸鉀鈉銅反應(yīng)，生成紅色的氧化亞銅沉淀。

COONaCOONa∣CHO∣COOHCHO╲

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

∣CHOH∣∣CH2OH∣CH2OHCOOKCOOK酒石酸鉀鈉銅葡萄糖酒石酸鉀鈉葡萄糖酸(藍(lán)色)

（無(wú)色）

亞甲藍(lán)氧化型+還原糖→亞甲藍(lán)還原型（C16H18ClN3S·3H2O）

（4）待二價(jià)銅全部被還原后，稍過(guò)量的還原糖把次甲基藍(lán)還原成為其隱色體，溶液藍(lán)色消失，即為終點(diǎn)，根據(jù)試樣溶液消耗量可計(jì)算還原糖含量。a.用已知濃度的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定的方法。b.利用通過(guò)實(shí)驗(yàn)編制出的還原糖檢索表來(lái)計(jì)算。磚紅色淡黃色

（4）堿性酒石酸銅甲液和乙液應(yīng)分別貯存，否則酒石酸鉀鈉銅配合物會(huì)慢慢分解析出氧化亞銅沉淀，使試劑有效濃度降低。 （5）次甲基藍(lán)本身也是一種氧化劑，其氧化型為藍(lán)色，還原型為無(wú)色；但在測(cè)定條件下，它的氧化能力比Cu2+弱，故還原糖先與Cu2+反應(yīng)，Cu2+

完全反應(yīng)后，稍微過(guò)量的還原糖將次甲基藍(lán)指示劑還原，使之由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色，指示滴定終點(diǎn)。

（1）堿性酒石酸銅的氧化能力較強(qiáng)，醛糖和酮糖都能被氧化，所測(cè)得的是總還原糖含量。 （2）直接滴定法對(duì)還原糖進(jìn)行定量的基礎(chǔ)是堿性灑石酸銅溶液中Cu2+的量，所以，試樣處理時(shí)不能采用銅鹽作為澄清劑。 （3）在堿性酒石酸銅乙液中加入亞鐵氰化鉀，是為了使之與Cu2O生成可溶性的無(wú)色絡(luò)合物，而不再析出紅色沉淀，使終點(diǎn)便于觀察。提示：

Cu2O↓+K4Fe(CN)6+H2O=K2Cu2Fe(CN)6+2KOH

本法又稱(chēng)快速法，它是在藍(lán)-愛(ài)農(nóng)容量法基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，其特點(diǎn)是試劑用量少，操作和計(jì)算都比較簡(jiǎn)便、快速，滴定終點(diǎn)明顯。適用于各類(lèi)食品中還原糖的測(cè)定(樣品滴定液的含糖量：0.2～0.5‰。)但測(cè)定醬油、深色果汁等樣品時(shí)，因色素干擾，滴定終點(diǎn)常常模糊不清，影響準(zhǔn)確性。2.適用范圍及特點(diǎn)

堿性酒石酸銅甲液

堿性酒石酸銅乙液乙酸鋅溶液亞鐵氰化鉀溶液葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液果糖標(biāo)準(zhǔn)溶液乳糖標(biāo)準(zhǔn)溶液轉(zhuǎn)化糖標(biāo)準(zhǔn)溶液3.試劑與儀器分析天平；牛角匙（合用）50mL小燒杯，1個(gè)/組；250mL容量瓶，1個(gè)/組；100mL量筒，1個(gè)/2組；150mL錐形瓶3只/組25mL酸式滴定管1支/組5mL移液管4支/2組；10mL移液管1支/2組；干燥濾紙3張，漏斗1個(gè)/組小玻璃棒1根/組玻璃珠：9顆可調(diào)電爐：每2組一臺(tái)（帶石棉網(wǎng)）（1）試樣處理

乳制品及含蛋白質(zhì)的冷食類(lèi)：稱(chēng)取約2.50g～5.00g固體試樣（液體試樣25.00mL～50.00mL），置于250mL容量瓶中，加50mL水，搖勻后慢慢加入5mL乙酸鋅溶液，混勻放置片刻，加入5mL亞鐵氰化鉀溶液，加水至刻度，混勻，沉淀、靜置30min，用干燥濾紙過(guò)濾，棄去初濾液，濾液備用。

酒精性飲料：吸取100.0mL試樣，置于蒸發(fā)皿中，用氫氧化鈉(40g/L)溶液中和至中性，在水浴上蒸發(fā)至原體積的1/4后，移入250mL容量瓶中,加水至刻度。

含多量淀粉的食品：稱(chēng)取10.00g～20.00g試樣，置于250mL容量瓶中，加200mL水，在45℃水浴中加熱1h，并時(shí)時(shí)振搖。冷后加水至刻度，混勻，靜置、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乙酸鋅溶液……”起依法操作。

汽水等含有二氧化碳的飲料：吸取100.0mL試樣置于蒸發(fā)皿中，在水浴上除去二氧化碳后，移入250mL容量瓶中，并用水洗滌蒸發(fā)皿，洗液并入容量瓶中，再加水至刻度，混勻后，備用。4.測(cè)定方法

吸取堿性酒石酸銅甲液和乙液各5.0mL，置于150mL錐形瓶中，加入水10mL，加入玻珠2粒。從滴定管中加約9mL葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液或其他還原糖標(biāo)準(zhǔn)溶液，控制在2min內(nèi)加熱至沸騰，趁熱以每?jī)擅?滴的速度繼續(xù)滴加葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液或其他還原糖標(biāo)準(zhǔn)溶液，直至溶液藍(lán)色剛好褪去為終點(diǎn)。記錄消耗的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液或其他還原糖標(biāo)準(zhǔn)溶液的總體積。同時(shí)平行操作三份，取其平均值，計(jì)算10mL（甲、乙液各5mL）堿性酒石酸銅液相當(dāng)于葡萄糖或其它還原糖的質(zhì)量（mg）。

[也可以按上述方法標(biāo)定4mL～20mL堿性酒石酸銅溶液(甲、乙液各半)來(lái)適應(yīng)試樣中還原糖的濃度變化]。式中：A—10mL（甲、乙液各5mL）堿性酒石酸銅溶液相當(dāng)于葡萄糖的質(zhì)量(mg)；

c—葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mg/mL；

V—標(biāo)定時(shí)消耗葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL。

A=c

×V

（2）標(biāo)定堿性酒石酸銅溶液（3）試樣溶液預(yù)測(cè)

吸取堿性酒石酸銅甲液及乙液各5.0mL，置于150mL錐形瓶中，加水10mL，加入玻珠2粒，控制在2min內(nèi)加熱至沸，趁熱以先快后慢的速度，從滴定管中滴加試樣處理液，并保持溶液沸騰狀態(tài)，等溶液藍(lán)色變淺時(shí)，以每?jī)擅?滴的速度滴定，直至藍(lán)色剛好褪去為終點(diǎn)，記錄消耗的試樣溶液體積。

當(dāng)樣液中還原糖濃度過(guò)高時(shí)，應(yīng)適當(dāng)稀釋?zhuān)€原糖標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積相近，約在10mL左右。 當(dāng)濃度過(guò)低時(shí)，則采取直接加入10.0mL試樣液，免去加水10mL。（4）試樣溶液測(cè)定

吸取堿性酒石酸銅甲液及乙液各5.0mL，置于150mL錐形瓶中，加水10mL，加入玻珠2粒，從滴定管中加比預(yù)測(cè)體積少1mL的試樣溶液至錐形瓶中，控制在2min內(nèi)加熱至沸騰，趁熱以每?jī)擅?滴的速度滴定，直至藍(lán)色剛好褪去為終點(diǎn)，記錄消耗的試樣溶液的總體積。同法平行操作三份，得出平均消耗體積。5.結(jié)果計(jì)算式中：X——試樣中還原糖的含量（以某種還原糖計(jì)），g/100g；A——10mL堿性酒石酸銅溶液相當(dāng)于某種還原糖的質(zhì)量，mg；m——試樣質(zhì)量，g；250——試樣處理液總體積(mL)；V——測(cè)定時(shí)消耗的試樣處理液體積，mL。 試樣中還原糖的含量(以某種還原糖計(jì))按下式(1)進(jìn)行計(jì)算。

計(jì)算結(jié)果表示到小數(shù)點(diǎn)后一位；在重復(fù)性條件下獲得的兩次獨(dú)立測(cè)定結(jié)果的絕對(duì)差值不得超過(guò)算術(shù)平均值的10%。

試樣經(jīng)除去蛋白質(zhì)后，其中還原糖把銅鹽還原為氧化亞銅，加硫酸鐵后，氧化亞銅被氧化為銅鹽，以高錳酸鉀溶液滴定氧化作用后生成的亞鐵鹽，根據(jù)高錳酸鉀消耗量，計(jì)算氧化亞銅的含量，再查表得還原糖量。

GB/T5009.7-2016《食品中還原糖的測(cè)定》第二法1.測(cè)定原理

（1）將一定量的堿性酒石酸銅甲液、乙液等量混合，甲液中的CuSO4與乙液中的NaOH反應(yīng)立即生成藍(lán)色的Cu(OH)2↓：反應(yīng)過(guò)程如下：CuSO4

+

2NaOH

→

Cu(OH)2↓+Na2SO4

（藍(lán)色）

（2）藍(lán)色的氫氧化銅沉淀很快與乙液中的酒石酸鉀鈉反應(yīng)，生成深藍(lán)色、可溶性的酒石酸鉀鈉銅配合物。

COONaCOONa︱

∣CHOHCHO╲∣+Cu(OH)2=∣Cu（深藍(lán)、可溶）+2H2OCHOHCHO╱∣∣COOKCOOK Cu2O沉淀不溶于堿性的Fehling試劑，它在剛開(kāi)始沉淀時(shí)，沉淀物常因微粒太小而呈黃色或綠色，顆粒加大則變成紅色（有某種非糖還原物質(zhì)存在時(shí)，沉淀仍保持黃色。）（3）在加熱條件下，以次甲基藍(lán)作為指示劑，用除蛋白質(zhì)后的試樣溶液進(jìn)行滴定，試樣溶液中的還原糖與酒石酸鉀鈉銅反應(yīng)，生成紅色的氧化亞銅沉淀。

COONaCOONa∣CHO∣COOHCHO╲

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

∣CHOH∣∣CH2OH∣CH2OHCOOKCOOK酒石酸鉀鈉銅葡萄糖酒石酸鉀鈉葡萄糖酸(4)向氧化亞銅沉淀中加入過(guò)量的酸性硫酸鐵溶液，氧化亞銅被氧化溶解，而三價(jià)鐵則被還原為亞鐵鹽；Cu2O+Fe2(SO4)3+H2SO4

→2CuSO4+2FeSO4+H2O

(5)再用高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定所生成的亞鐵鹽，根據(jù)高錳酸鉀溶液消耗量可計(jì)算出氧化亞銅的量。再?gòu)臋z索表中查出與氧化亞銅量相當(dāng)?shù)倪€原糖量，即可計(jì)算出試樣中還原糖含量。

10FeSO4

+2KMnO4

+8H2SO4

→5Fe2(SO4)3

+2MnSO4

+K2SO4

+8H2O

即:1mL高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液[c(1/5KMnO4)=1.000mol/L]相當(dāng)于71.54mg氧化亞銅。已知高錳酸鉀滴定量就可折算成氧化亞銅量，再由氧化亞銅相當(dāng)還原糖量檢索表查出相當(dāng)于還原糖量。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分析方法，適用于各類(lèi)食品中還原糖的測(cè)定，有色樣液也不受限制。方法的準(zhǔn)確度高，重現(xiàn)性好，準(zhǔn)確度和重現(xiàn)性都優(yōu)于直接滴定法。但操作復(fù)雜、費(fèi)時(shí)，需使用特制的高錳酸鉀法糖類(lèi)檢索表。