食品中一般成分的分析-食品中碳水化合物的測定

任務(wù)六食品中碳水化合物的測定難點(diǎn)：

基本知識點(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，性質(zhì)及檢測意義；各種測定單糖的原理、操作要點(diǎn)及注意事項；2.各種測定單糖的原理、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有機(jī)化合物。又稱為糖類或糖。二、分類

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——還原糖和非還原糖

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

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，但可以通過水解而生成相應(yīng)的還原性單糖，通過測定水解液的還原糖含量就可以求得試樣中相應(yīng)糖類的含量。因此，還原糖是一般糖類定量的基礎(chǔ)。在糖類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，這些糖類統(tǒng)稱為還原糖。三、測定糖類的意義1.糖含量是食物營養(yǎng)價值指標(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介1.物理分析法比重計法：測定糖分種類單一的液態(tài)食物糖含量折光法：用于測定糖分種類單一的液態(tài)食物糖含量──（手持）糖量計法、阿貝折射儀法旋光法：單一成分糖品的純度測定──波利克斯、波美糖度計法；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-半乳糖脫氫酶測半乳糖；乳糖葡萄糖氧化酶測葡萄糖還原糖法（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.可溶性糖類試樣的制備可溶性的游離單糖和低聚糖總稱為糖類，如葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、乳糖。提取糖類時，一般將試樣磨碎浸漬成溶液，先用石油醚提取，除去其中的脂類和葉綠素,再用水和乙醇的水溶液提取。2.制備提取液

糖類可用40℃～50℃水作提取劑。水提取液中，除了糖類以外，還有蛋白質(zhì)、氨基酸、多糖及色素等干擾物質(zhì)，影響過濾時間和結(jié)果的準(zhǔn)確度，所以還需要進(jìn)行提取液的澄清。六、可溶性糖的測定（1）水用水作提取劑應(yīng)注意：（1）溫度不可過高：防止可溶性淀粉及糊精提取出來。（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被部分水解（轉(zhuǎn)化），所以水果及其制品等酸性試樣提取時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，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，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，也不改變糖類的理化性質(zhì)；同時，殘留在提取液中的澄清劑應(yīng)不干擾分析測定或很容易除去。（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，不會使還原糖從溶液中沉淀出來，在室溫下也不會形成可溶性糖。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。過量的堿性醋酸鉛可因其堿度及鉛糖的形成而改變糖類的旋光度，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《食品中還原糖的測定》第一法直接滴定法；第二法高錳酸鉀法。1.測定原理

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銅還原成氧化亞銅。以后稍過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，它在剛開始沉淀時，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，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)

（無色）

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

（4）待二價銅全部被還原后，稍過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.利用通過實驗編制出的還原糖檢索表來計算。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，還原型為無色；但在測定條件下，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，所測得的是總還原糖含量。 （2）直接滴定法對還原糖進(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

本法又稱快速法，它是在藍(lán)-愛農(nóng)容量法基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其特點(diǎn)是試劑用量少，操作和計算都比較簡便、快速，滴定終點(diǎn)明顯。適用于各類食品中還原糖的測定(樣品滴定液的含糖量：0.2～0.5‰。)但測定醬油、深色果汁等樣品時，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/組；250mL容量瓶，1個/組；100mL量筒，1個/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/組小玻璃棒1根/組玻璃珠：9顆可調(diào)電爐：每2組一臺（帶石棉網(wǎng)）（1）試樣處理

乳制品及含蛋白質(zhì)的冷食類：稱取約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，并時時振搖。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，趁熱以每兩秒1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。同時平行操作三份，取其平均值，計算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

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，以每兩秒1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高時，應(yīng)適當(dāng)稀釋，還原糖標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積相近，約在10mL左右。 當(dāng)濃度過低時，則采取直接加入10.0mL試樣液，免去加水10mL。（4）試樣溶液測定

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，趁熱以每兩秒1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)果計算式中：X——試樣中還原糖的含量（以某種還原糖計），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——測定時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)按下式(1)進(jìn)行計算。

計算結(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)立測定結(jié)果的絕對差值不得超過算術(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《食品中還原糖的測定》第二法1.測定原理

（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，它在剛開始沉淀時，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，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量的酸性硫酸鐵溶液，氧化亞銅被氧化溶解，而三價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算出氧化亞銅的量。再從檢索表中查出與氧化亞銅量相當(dāng)?shù)倪€原糖量，即可計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。

國家標(biāo)準(zhǔn)分析方法，適用于各類食品中還原糖的測定，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，需使用特制的高錳酸鉀法糖類檢索表。