直接滴定法測定還原糖的原理與主要影響因素

1、直接滴定法測定還原糖的原理與主要影響因素日常食品檢測中，還原糖是一個常規(guī)理化檢驗項目， 涉及的樣品種類很廣，如乳制品、肉制品、發(fā)酵酒及果蔬制 品葉等。目前還原糖的檢測分二大類，一類是具體檢測某一 還原糖含量，如葡萄糖、果糖等；一類是測定還原糖總量， 還原糖總量目前應用較多的是化學滴定法，食品檢測中最常 用的是國標 GB/T 5009.7-2008 中的第一法：直接滴定法。本 文討論的是后者。檢測原理（1）堿性酒石酸銅甲液與乙液混合后，生成藍色氫氧 化銅沉淀，此沉淀立即與酒石酸鉀鈉反應生成深藍色的酒石 酸鉀鈉銅絡合物。（2）當堿性酒石酸銅甲、乙液與還原糖共熱時，酒石 酸鉀鈉銅被還原生成紅色的氧化

2、亞銅沉淀物，而還原糖的醛 基或酮基則被氧化為羧基，生成還原糖酸。（3）當還原糖將溶液中酒石酸鉀鈉銅耗盡時，稍微過 量的還原糖可將亞甲基藍還原而呈無色，指示滴定終點的到 來。（4）為消除氧化亞銅沉淀對滴定終點觀察的干擾，在 堿性酒石酸銅乙液中加入少量亞鐵氰化鉀，與紅色的氧化亞銅發(fā)生絡合反應， 生成可溶性無色絡合物， 利于終點的判定檢測原理的補充性解釋酒石酸鉀鈉作用。既然實驗須在堿性條件下進行，那么 硫酸銅遇堿生成氫氧化銅沉淀后，不利于實驗正常進行，必 須使其（銅離子）在可溶狀態(tài)下才行，酒石酸鉀鈉與銅離子 絡合物酒石酸鉀鈉銅是可溶的，從而達到了目的。亞鐵氰化鉀作用。當樣品中存在大量的如鐵、錳、鈷等

3、 金屬離子，或樣品處理時，沉淀劑乙酸鋅過量了，都會消耗 堿性酒石酸銅乙液中的亞鐵氰化鉀，當亞鐵氰化鉀被過量消 耗時，不能有效絡合氧化亞銅，致使滴定終點不顯無色而顯 暗紅色。可另配制亞鐵氰化鉀溶液，滴定時往錐形瓶中適量 添加，標準與樣液添加量一樣。定量標準物質(zhì)。堿性酒石酸銅甲液中的硫酸銅的銅離子 （Cu2+ ）為此滴定反應的定量標準物質(zhì)， 堿性酒石酸銅乙液 中氫氧化鈉提供了強堿性環(huán)境， 故國標 GB/T 5009.7-2008 中 5.2：“吸取 5.0mL 堿性酒石酸銅甲液”的體積量取精度應改 為“ 5.00mL ”，否?t檢測結果的有效位數(shù)達不到該標準的要 求：“還原糖含量10g/100g時

4、計算結果保留三位有效數(shù)字”。還原糖被氧化反應式。還原糖與酒石酸鉀鈉銅的反應， 以葡萄糖為例，常見的有下面3 式， （ 6）式中，電子轉(zhuǎn)移數(shù)為 2，葡萄糖被氧化為葡萄糖酸； （ 7）式中，電子轉(zhuǎn)移數(shù)為 6，葡萄糖被氧化為葡萄糖二酸； （ 8）式中， 電子轉(zhuǎn)移數(shù)為 6， 葡萄糖被氧化為葡萄糖酸， 伴隨脫羧基反應， 有碳酸根產(chǎn)生。 筆者嚴格按國標操作， 標定 5.00mL 堿性酒石酸銅溶液， 耗去葡萄糖標準溶液的量為 10.20mL 左右，葡萄糖為0.00555mol/L1.00g/ (180.16g/mol) /1L , Cu2+ 為 0.0602 mol/L15.00g/( 249.69g/mo

5、l) /1L )，計算二者的摩爾比： Cu2+： 葡萄糖=(0.0602 X 5.00): ( 0.00555 X 10.20) =5.32 : 1。故(6) 式明顯不成立。Cu2+/Cu+=0.158V ，表明 C u 2 +是個中等偏弱氧化劑， 在 本實驗條件下，不易將葡萄糖氧化為葡萄糖二酸，故(7)式也不成立。文獻中提到滴定反應液的實測結果中，證實有CO32-產(chǎn)生，故認為( 8)式最為合理。主要影響因素 反應液堿度。堿度不同，反應速度不同，堿度越高，反 應速度越快，還原糖絕對量消耗也越多，故不同批次的堿性 酒石酸銅甲乙液消耗的葡萄糖標準溶液量因堿度的不同也 會有些許差別。下面其他各影響因

6、素也都與反應液的堿度變 化有關。加熱功率。為了加快反應速度，標準選擇了電爐加熱。 加熱功率不同，樣液沸騰時間不同，時間短樣液消耗多，同 時反應液蒸發(fā)速度不同，即時堿度的變化也就不同，故實驗 的平行性也就受影響。 實驗中， 可以使用普通的 1000W 電熱 絲電爐，在總共 6 檔功率的選擇中，我們發(fā)現(xiàn)選擇第四或第 五檔，都能得到較滿意的滴定結果。加熱前，電爐先預熱 10min 左右，待穩(wěn)定后再開始滴定實驗。反應液沸騰 。亞銅離子與還原型的次甲基蘭都可被空 氣中的氧氣氧化，故滴定過程必須保持沸騰狀態(tài)，產(chǎn)生足夠 的水蒸汽以防止空氣進入錐形瓶內(nèi)，避免結果偏高。由于還 原糖與銅離子的氧化反應速度相對較慢

7、，國標中，采取預加 入較預滴定少 1mL 的樣液，加熱至沸后才開始滴定剩余樣液 至終點。這里的“加熱至沸” ，應有個“一致性” ，可一律等 待錐形瓶內(nèi)的液體完全沸騰后，否則，會影響滴定結果的精 密度。錐形瓶規(guī)格 。 不同規(guī)格的錐形瓶受熱的面積不同，其 不同的瓶壁厚度，傳熱速率也不同。我們采用同一批次同一 規(guī)格的 150mL 錐形瓶，使用前，用 0.01g 精度的天平剔除個 別質(zhì)量偏差較大的瓶子，以消除因錐形瓶的差異引起的誤 差。如我們測定還原糖的 150mL三角瓶，重量在87g90g 之間，超過范圍的則另作他用。關鍵試劑的配制葡萄糖標準溶液。 市售葡萄糖試劑有一水葡萄糖與無 水葡萄糖，二者在儲存期間都易吸收水分，故在配制前需按 標準98C100C加熱2h,去除結晶水與游離水分。 定容前， 加 5mL 鹽酸是為了防止細菌繁殖，延長使用期限。堿性酒石酸銅甲液。市售硫酸銅試劑有五水硫酸銅與無水硫酸銅，二者也皆易吸水，最好在250 C（脫去最后一結晶水溫度）560 C（熔點）的