1、第九章 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 纤维的测定 第五节 果胶物质的测定,第一节 概述,碳水化合物是多羧基醛和多羧基酮的环状半缩醛及其缩合物。根据分子缩合的多寡，中国营养学会把碳水化合物分为糖、寡糖和多糖三大类。 糖泛指单糖、双糖和糖醇。 单糖是指用水解方法不能将其分解的碳水化合物，如葡萄糖、果糖、半乳糖等。 双糖包括蔗糖、乳糖、海藻糖等。糖醇如山梨醇、甘露糖醇等。 寡糖是指39个的单糖聚合物，主要有异麦芽低聚寡糖(多种异麦芽低聚糖的混合物)和棉子糖、水苏糖、低聚果糖等。 多糖由10个以上的单糖组成，主要由淀粉和非淀粉多糖两大类。淀粉包括
2、直链淀粉、支链淀粉和变性淀粉等。非淀粉多糖包括纤维素、半纤维素、果胶、亲水胶质物和活性多糖等。,第一节 概述,由于单糖是碳水化合物的基本构造单位，大多数寡糖、多糖均可用酸或酶水解成单糖，因此单糖的测定方法是许多碳水化合物定量测定的基础。本章重点叙述单糖的测定方法。 碳水化合物的测定方法主要有化学法、比色法、酶法和HPLC法等。可根据碳水化合物中的组成、含量及分析目的选用不同的测定方法。对常量含糖物质可选用滴定法和比色法，操作简单易行，但特异性差。酶法具有灵敏度高、干扰少的特点，但成本高。HPLC法是发展最快的分析方法，选用不同的糖柱，用示差检测器，可有效地分析不同类型或组成的糖类。,第二节 可
3、溶性糖类的测定,一、可溶性糖类的提取和澄清 二、还原糖的测定 三、蔗糖的测定四、总糖的测定 五、可溶性糖类的分离与定量,一、可溶性糖类的提取和澄清,(一)糖类的提取：可溶性游离态单糖和低聚糖总称为糖类。提取糖类时，先将样品磨碎浸渍成溶液，用石油醚除去其中的脂类和叶绿素。水提取液中除糖类外，还可能含有蛋白质、氨基酸、多糖及色素等干扰物质。糖类在乙醇水溶液中有一定的溶解度，是常见的糖类提取剂。常用的提取液中乙醇浓度为7585，用这种提取剂可避免糖类被酶水解。(二)提取液的澄清：澄清剂的作用是沉淀一些影响糖类测定的干扰物质。澄清剂应能完全除去干扰物质，但不会吸附糖类，也不会改变糖类的比旋光度等理化性
4、质。 (1) 中性醋酸铅； (2) 碱性醋酸铅； (3) 醋酸锌溶液和亚铁氰化钾溶液； (4)硫酸铜溶液； (5) 氢氧化铝；(6) 活性碳。 澄清剂的种类很多，性能各不相同,应根据提取液的性质、干扰物质的种类、含量以及所采用的糖的测定方法，加以适当的抉择。,二、还原糖的测定,（一）原理：试样除去蛋白质后，加热条件下以次甲基蓝作指示剂，滴定标定过的碱性酒石酸铜溶液，根据样品液消耗体积计算还原糖量。 （二）分析步骤 1.试样处理；2.碱性酒石酸铜溶液的标定；3.试液预测 4.试液测定：吸取5.OmL碱性酒石酸铜甲液及5.OmL乙液，置于150mL锥形瓶中，加水lOmL，加入玻璃珠2粒，从滴定管滴
5、加比预测体积少lmL的试液至锥形瓶中，使在2min内加热至沸，趁沸继续以每两秒l滴的速度滴定，直至蓝色刚好褪去为终点，记录试液消耗体积。平行测定三份。试样中还原糖的含量(以某种还原糖计)按公式计算。,三、蔗糖的测定,（一）原理：试样除去蛋白质后，蔗糖经盐酸水解转化为还原糖，再按还原糖测定。水解前后还原糖的差值为蔗糖含量。 （二）分析步骤 1.试样处理；2.测定：吸取两份50mL试液，分别置于100mL容量瓶中，其中一份加5mL盐酸(1+1)，在6870水浴中加热15min冷后加两滴甲基红指示液，用氢氧化钠溶液(200g/L)中和至中性，加水至刻度，混匀。另一份直接加水稀释至100mL，按还原糖
6、的测定步骤分别测定还原糖。 以葡萄糖为标准滴定溶液时，按公式计算试样中蔗糖含量。,四、总糖的测定,（一） 滴定法 1.原理：样品除去蛋白质等杂质后，用盐酸水解生成还原糖，再按还原糖的测定方法直接滴定法或高锰酸钾法测定。 2. 操作步骤：样品按还原糖测定法中的直接滴定法或高锰酸钾法处理。吸取处理后的样品溶液50mL于100mL容量瓶中，加入5mL 6mol/L的盐酸溶液，在6870水浴中加热15 min，冷后加2滴甲基红指示剂，用20氢氧化钠溶液中和至中性，加水至刻度，摇匀。按直接滴定法或高锰酸钾法测定还原糖。结果按公式计算,四、总糖的测定,(二)蒽酮比色法 原理：糖与硫酸反应，脱水生成羟甲基呋
7、喃甲醛，再与蒽酮缩合成蓝色配合物。其颜色与糖浓度成正比。单糖、双糖、糊精、淀粉等均与蒽酮反应。因此，如测定不需要包括糊精、淀粉等糖类时，需将它们除去后测定。本法在20mg/L200mg/L含量范围内呈良好的线性关系。,五、可溶性糖类的分离与定量,前述测定糖的方法，所测结果多是几种糖的总量，不能确定糖的组成及含量。但在科研和生产中，有时需要对各种糖分别进行定量，目前多采用色谱法进行分析。(一) 概述：目前，分析糖常用的色谱法有气相色谱法、高效液相色谱法和离子色谱法。由于食品的种类繁多、组成、性状各异，具体应用这些方法时，必须根据样品的组成、性状、选择适当的色谱分离条件和样品处理方法。,五、可溶性
8、糖类的分离与定量,(二) 气相色谱法：糖类分子间引力一般较强，挥发性弱，故不能直接进行气相色谱分析。把糖制成某种具有挥发性的衍生物，就可用气相色谱法进行分离分析，所用衍生物有三氯硅烷(TMS)衍生物、三氟乙酰(TFA)衍生物、乙酰衍生物和甲基衍生物等，其中常用的是前两种。 原理：样品处理后，使之生成挥发性TMS衍生物后注入色谱仪器，在一定色谱条件下得出色谱图，再与标准样品的色谱图比较，根据峰的保留时间定性，根据峰面积，内标法定量。此法适用于果汁、果酱、饼干、糕点等加工食品以及水果、蔬菜，不适用于含乳糖的乳制品。,五、可溶性糖类的分离与定量,(三) 高效液相色谱法 原理：样品经适当前处理后，将糖
9、类水溶液注入反相化学键合相色谱体系，用乙腈和水为流动相，糖类分子按其分子量由小到大的顺序流出，经差示折光检测器检测，与标准比较定量。 HPLC适用于乳及乳制品。根据待测糖的种类，通过改变流动相乙腈溶液的浓度，可以扩大适用范围。,五、可溶性糖类的分离与定量,(四)离子色谱法 原理：糖是一种多羟基醛或酮的化合物，具有弱酸性，当pH 1214时会发生解离，所以能被阴离子交换树脂(HPAC)保留，用pH 12的氢氧化钠溶液淋洗，可实现糖的分离，再以脉冲安培检测器(PAD)检测，以峰保留时间定性，以峰高外标法定量。 本法适用于果汁、蜂蜜、牛乳及其制品、饮料、黄酒、大豆粉等多种食品。具有灵敏度高(检测下限
10、可达ng/mL级)、选择性好、操作简单、样品不必进行复杂的前处理等优点。,五、可溶性糖类的分离与定量,(五) 其他方法 1. 平面色谱法原理：在一张层析滤纸或一块特制薄板的一端滴上要分离的糖溶液，放在密闭容器内，使展开剂从有样品的一端流向另一端，由于各种糖在展开剂中的分配系数、吸附能力、亲和力等不同，从而使样品中的各组分以不同速度移动而得到分离。再用适当溶剂显色使分离后的各组分在滤纸或薄板的不同位置上显示出来，与已知糖的Rf值比较进行定性，用斑点面积定量法、薄层扫描法或将滤纸(薄板)上斑点剪下(刮下)等，用适当溶剂把各组分洗脱下来，再用酚-硫酸法、蒽酮法等微量法测定各组分糖的含量。,五、可溶性
11、糖类的分离与定量,2.电泳法原理：电泳法分为自由电泳和区带电泳。自由电泳没有支持介质，混合物的不同组分显示在一个个部分重叠着的相应运动区域内，通常用作电泳速度的测定，但不能分离混合物，且仪器复杂，难于操作，应用受到限制。区带电泳是利用浸透电解液的各种不同形式的支持介质如滤纸、玻璃纤维、琼脂和凝胶等来稳定电泳区域，使混合物的不同组分显示在明显分开的相邻的运动区域内，可用来分离混合物或测定物质的含量，使用的仪器简单、操作方便、分辨力较好、应用广泛，糖类物质的电泳分析法即属此类。 本法快速、准确、重现性好、样品用量少，适于各种食品中单糖、低聚糖和多糖的测定。,第三节 淀粉的测定,一、酸水解法 二、酶
12、水解法 三、旋光法 四、熟肉制品中淀粉的测定 五、植物性样品中淀粉的测定,一、酸水解法,（一）原理：试样除去脂肪及可溶性糖类后，淀粉用酸水解成还原性单糖测定，并折算成淀粉。 （二）测定：吸取5.0mL碱性酒石酸铜甲液及5.0mL乙液，置于150mL锥形瓶中，加水l0mL，加入玻璃珠2粒，从滴定管滴加比预测体积少lmL的试液至锥形瓶中，2min内加热至沸，趁沸继续以每两秒l滴的速度滴定，直至蓝色刚好褪去为终点，记录样液消耗体积。平行测定三份，得出平均消耗体积。同时进行试剂空白测定。结果按公式计算：,二、酶水解法,（一）原理：试样经除去脂肪及可溶性糖类后，其中淀粉用淀粉酶水解成双糖，再用盐酸将双糖
13、水解成单糖，最后按还原糖测定并折算成淀粉 （二）分析步骤 1 试样处理；2 测定：吸取5.0mL碱性酒石酸铜甲液及5.0mL乙液于150mL锥形瓶中，加水l0mL，加玻璃珠2粒，从滴定管滴加比预测体积少lmL的试液至锥形瓶中，2min内加热至沸，趁沸继续以每两秒l滴的速度滴定，直至蓝色刚好褪去为终点，记录样液消耗体积。同法平行测定三份，得出平均消耗体积。同时量取50mL水及与试样处理的相同量的淀粉酶溶液，按同一方法做试剂空白试验。试样中淀粉的含量按公式计算：,三、旋光法,（一）原理 ：在一定条件下淀粉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
14、的蛋白质后测定旋光度，即可计算出淀粉含量。 （二）测定：称取过40目筛的样品2g于250mL烧杯中，加水10mL，搅拌使样品湿润，加70mL氯化钙溶液，盖上表面皿，5min内加热至沸并继续加热15min。加热时随时搅拌以防样品附在烧杯壁上，如泡沫过多可加12滴辛醇消泡。迅速冷却后移入100mL容量瓶中，用氯化钙溶液洗涤烧杯上附着的样品，洗液并入容量瓶中。加5mL氯化锡溶液，用氯化钙溶液定容到刻度，混匀，过滤，弃去初滤液，收集滤液装入观测管中，测定旋光度。 结果按公式计算：,四、熟肉制品中淀粉的测定,（一）原理：样品与氢氧化钾酒精溶液共热，使蛋白质、脂肪溶解，而淀粉和粗纤维不溶解。过滤后，用氢氧
15、化钾溶液溶解淀粉，使之与粗纤维分离，后用醋酸酸化的乙醇使淀粉重新沉淀，过滤后沉淀于100烘干至恒重，再于550灼烧至恒重，灼烧前后重量之差即为淀粉的含量。 （二）测定：取10g捣碎并混匀的样品于400mL烧杯中，加150mL氢氧化钾酒精溶液，盖上表面皿置沸水浴中加热并不断用玻棒搅拌，加热至肉完全溶解，过滤，用氢氧化钾酒精溶液洗涤沉淀和滤纸3次，每次20mL。移沉淀于烧杯中，加10mL 2mol/L氢氧化钾溶液和60mL水，加热至淀粉溶解，将溶液用棉花滤入100mL容量瓶中，水洗烧杯，洗液用棉花滤入容量瓶，冷却后定容。吸取10mL滤液(含淀粉20mg)于400mL烧杯中，加75mL 3040的醋
16、酸酸化乙醇(1L 90乙醇中加5mL冰醋酸)，搅拌后盖表面皿放置过夜。用干燥至恒重的古氏坩埚过滤，以醋酸乙醇洗涤沉淀，再以乙醚洗涤坩埚及内容物。坩埚于100烘干至恒重，再于550灼烧至恒重。结果按公式计算,五、植物性样品中淀粉的测定,（一）原理：高压下用硫酸水解样品，使淀粉水解为葡萄糖，测定水解液中还原糖总量，同时测定样品的总糖量，两者之差即为淀粉水解产生的还原糖量，再乘以换算系数即得淀粉的含量。 该法适用于果蔬等淀粉含量较少的样品。 （二）测定：称适量样品，加100mL 0.5mol/L H2SO4，在高压锅中水解15分钟，降压后取出冷却，用碘液检验淀粉是否水解完全。以甲基红为指示剂，用20
17、 NaOH溶液中和至中性。再加20中性醋酸铅20mL，以沉淀蛋白质、果胶等杂质。加11.5mL l0Na2SO4溶液除去过量的铅。溶液移至250mL容量瓶中，用水定容，摇匀后过滤。取滤液按照高锰酸钾法或直接滴定法测定还原糖含量(以葡萄糖计)。另取1份样品，按总糖测定方法进行转化，测定总糖含量(以葡萄糖计)，两者之差即为由淀粉水解产生的葡萄糖量，乘以换算系数，即为淀粉含量。,第四节 纤维的测定,一、粗纤维的测定 二、中性洗涤纤维(NDF)的测定 三、酸性洗涤纤维(ADF)的测定 四、膳食纤维的测定(Southgate改良法),一、粗纤维的测定,（一）原理：在硫酸作用下，试样中的糖、淀粉、果胶质和
18、半纤维素经水解以后，再用碱处理，除去蛋白质及脂肪酸，剩余的残渣为粗纤维。如其中含有不溶于酸碱的杂质，可灰化后除去。 （二）测定：称取2030g捣碎的试样(或5g干试样)，移入500mL锥形瓶中，加200mL煮沸的1.25硫酸，加热微沸，保持体积恒定，维持30min，每隔5min摇锥形瓶一次。取下锥形瓶，立即用亚麻布过滤后，用沸水洗涤至洗液不呈酸性。同样用1.25氢氧化钾处理后。依次用乙醇和乙醚洗涤一次。将坩埚和内容物在105称重，重复操作，直至恒重。再移入550高温炉中使含碳物质全部灰化，于干燥器内冷却至室温称重，所损失的量即为粗纤维量。结果按公式计算：,二、中性洗涤纤维(NDF)的测定,（一
19、）原理：样品经热的中性洗涤剂浸煮后，残渣用热蒸馏水充分洗涤，除去游离淀粉、蛋白质、矿物质，然后加入-淀粉酶分解结合态淀粉，用蒸馏水、丙酮洗涤，除去残存的脂肪、色素等，残渣经烘干即为中性洗涤纤维(不溶性膳食纤维)。 （二）测定：称取0.51g过2040目筛的样品于300mL锥形瓶中，依次向锥形瓶中加100mL中性洗涤剂、2mL十氢钠和0.05g无水亚硫酸钠，在520min内加热沸腾，并保持微沸1h。将锥形瓶内全部内容物移入过滤器，抽滤至干，用不少于300mL的100热水分35次洗涤残渣。加入5mL -淀粉酶溶液，抽滤，以置换残渣中水，然后塞住玻璃过滤器的底部，加20mL淀粉酶液和几滴甲苯(防腐)
20、，置过滤器于（372）培养箱中保温1h。取出滤器，取下底部的塞子，抽滤，用不少于500mL热水分次洗去酶液，最后用25mL丙酮洗涤，抽干滤器。滤器于110烘箱中干燥过夜，移入干燥器冷却至室温，称重。结果按公式计算,三、酸性洗涤纤维(ADF)的测定,（一）原理： 样品经磨碎烘干，用十六烷基三甲基溴化铵的硫酸溶液回流煮沸，除去细胞内容物，经过滤、洗涤、烘干，残渣为酸性洗涤纤维。 （二）测定：称过16目筛于95烘箱内烘干、移入干燥器中冷却的样品1.000g于500mL三角瓶中，加lOOmL酸性洗涤剂、2mL萘烷，连接回流装置，在3min5min钟内加热沸腾，保持微沸2h，然后用预先称好重量的粗孔玻璃
21、砂芯坩埚(1号)过滤(靠自重过滤，不抽气)。用热水洗涤三角瓶，滤液合并入玻璃砂芯坩埚内，轻轻抽滤，将坩埚充分洗涤，热水总用量约为300mL。用丙酮洗涤残留物，抽滤，然后将坩埚连同残渣移入105烘箱中烘干至恒重。移入干燥器内冷却后称重。结果按公式计算,四、膳食纤维的测定(Southgate改良法),原理：试样经58的甲醇回流提取，除去低分子糖、色素、脂肪、蜡等。残渣加水加热，使淀粉糊化，加淀粉酶水解，水解液中加4倍量的乙醇离心分离，以除去淀粉水解物，所得残渣中包括膳食纤维全部成分。残渣用热水抽提，水溶性非消化性多糖(即水溶性膳食纤维，如果胶)提出，提取液浓缩后加乙醇，使其浓度达80。水溶非消化性
22、多糖沉淀析出，离心分离后，沉淀用0.5mol/L H2SO4回流2.5h，中和后测定水解液中己糖、戊糖、糖醛酸含量。 热水抽提后的残渣用0.5mol/L H2SO4回流2.5h，使水不溶性非纤维素多糖(主要是半纤维素)水解，冷却后加入同体积乙醇，使乙醇浓度达50，离心分离后，中和水解液，测定其中已糖、戊糖、糖醛酸。离心分离出来的残渣加72硫酸在04放置24h，使纤维素水解，在冰水浴中加水稀释后，用古氏坩埚抽滤，滤液中和后测定己糖、戊糖、糖醛酸。,四、膳食纤维的测定(Southgate改良法),把古氏坩埚中残渣(木质素)用乙醇洗涤后，风干，70干燥过夜，称重。再于550灰化，称重，计算木质素含量
23、。用苯酚硫酸法、苔黑酚比色法、咔唑硫酸法分别测定上述各类多糖水解液中的己糖、戊糖、糖醛酸含量，按下式计算各类多糖的含量。 多糖含量()=己糖含量0.9戊糖含量0.88+糖醛酸含量9.81 按下式计算样品中膳食纤维的含量 膳食纤维()水溶性非消化性多糖 +水不溶性非纤维素多糖+纤维素+木质素,第五节 果胶物质的测定,果胶物质主要是由a-1,4-D-吡喃乳糖醛酸为基本单元组成的高聚物，存在于植物细胞壁和中胶层中，有多种形式。但均不能被人消化吸收，属于非营养性多糖，在食品工业上常作为增稠剂。不同果胶物质最大的差异就是甲酯基含量或脂化程度(DE)不同。 根据果胶物质酯化程度的高低(甲氧基含量多少),将
24、果胶物质分为以下三类：(1) 原果胶；(2) 果胶酯酸；(3) 果胶酸(pectic acid) 。 果胶常用重量法、果胶酸钙滴定法和咔唑比色法测定。,一、重量法,（一）原理：果胶酸钙不溶于水。将样品中的果胶提取出来，加CaCl2使果胶酸钙沉淀，称重并换算成果胶含量。 （二）测定：称取捣碎均匀的新鲜样品40g50g(视果胶含量大小)、干样品510g，置于250mL烧杯中，加100mL 0.05mol/L HCl，加热至沸1h，并不时搅拌，随时补充所损失的水分，冷却，移入250ml容量瓶，加水至刻度，过滤。取一定量提取液，其量相当于能生成果胶酸钙约25mg，将提取液放于500mL烧杯中，加35滴
25、指示剂，用1mol/L氢氧化钠中和至微红色，加水至200mL左右，再加1mol/L NaOH l015mL,充分搅拌，放置过夜。加1mol/L醋酸溶液50mL酸化，搅拌均匀，510min后，边搅拌边滴加1mol/L CaCl2 溶液2530mL，搅匀后，放置1h左右，煮沸5min，趁热用烘干至恒重的滤纸过滤，用热水洗至无氯为止，然后把带有沉淀物的滤纸放入预先烘至恒重的称量瓶内，置105烘箱中烘至恒重。,计算方式有两种，一种用果胶酸钙表示，另一种用果胶酸表示：,二、咔唑比色法,（一）原理：果胶水解后的半乳糖醛酸，在硫酸溶液中能与咔唑试剂发生缩合反应，生成紫红色化合物，其呈色强度与半乳糖醛酸浓度成
26、正比，在530nm波长下进行比色测定。 （二）测定：首先绘制标准曲线；样品测定：准确称12g样品于150mL烧瓶中，加50mL乙醇，在水浴上回流3040min，除去糖类和其它物质，用滤纸过滤并洗涤两次，弃去滤液。沉淀用热洗入烧杯中，加H2S04 (1mol/L)100mL，在沸水浴上加热1h，水解原果胶，冷至室温，用容量瓶定容，摇匀。取试管1支，注入浓硫酸12mL置冰水浴中冷却，加入2.00mL定容液，按半乳糖醛酸标准曲线制做方法测定其吸光度，由标准曲线查出2.00定容液中半乳糖醛酸的质量(g)，按公式计算测定结果（以半乳糖醛酸计）：,小 结,色谱法可以从混合物中分离出各种糖，由保留时间定性，
27、并能进行定量分析。酶法虽然灵敏，且专一性强，但除了淀粉外，只能测定单一的化合物。 多糖是许多食品中的重要组分，它们的分析仍没有统一的方法。 膳食纤维是不可被哺乳动物的酶所消化的多糖类和木质素的总和，也是指木质素和植物非淀粉多糖。膳食纤维的主要组成是纤维素、半纤维素、果胶、木质素和亲水胶体(胶质类，粘胶类和藻多糖类)。 化学法用过滤的方法收集淀粉液化酶与淀粉葡糖苷酶水解液中的大分子，用硫酸水解沉淀物中的多糖，用比色进行测定或GC测定，酸水解残留物中的糖类的总量等于纤维含量。,习题与思考题,1 直接滴定法测定食品中还原糖为什么必须在沸腾条件下进行滴定，且不能随意摇动三角瓶？ 2 高锰酸钾法测定食品中还原糖的原理是什么，在测定中应注意哪些问题? 3 用铁氰化钾法测定食品中还原糖时，向样品中加人铁氰化钾溶液后再加热-是否会引起还原糖水解，为什么? 4 测定食品中蔗糖时，为什么要严格控制水解条件? 5 食品中淀粉测定时，酸水解法和酶水解法的使用范围及优缺点是什么? 6 何为膳食纤维，其组成成分是什么? 7 为什么称量法测定的纤维素要以粗纤维表示结果? 8 咔唑比色法测定食品中果胶物质的原理是什么，如何提高结果的准确度?,
