食品中碳水化合物的測定方法

食品中碳水化合物的測定方法第1頁/共71頁第一節(jié)概述碳水化合物分類碳水化合物的主要功能3測定方法4可溶性糖類的提取和澄清第2頁/共71頁碳水化合物單糖雙糖多糖葡萄糖果糖乳糖蔗糖乳糖麥芽糖淀粉纖維素果膠有效碳水化合物無效碳水化合物一碳水化合物的分類第3頁/共71頁一碳水化合物的分類（一）單糖類

它是不能分解成更小分子的多羥基醛、酮的糖。是碳水化合物的基本單位。如葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖和木糖等。葡萄糖以游離態(tài)存在于水果和植物的汁液中，它是麥芽糖、淀粉和糖苷類的構(gòu)造單位．果糖再以游離態(tài)存在于水果和蜂蜜中，蜂蜜成分中大約40％左右為果糖．第4頁/共71頁1單糖的作用及功能（1）甜味劑

蜂蜜和大多數(shù)果實的甜味主要取決于蔗糖（sucrose）、D-果糖（D-fructose）、葡萄糖（glucose）的含量。①甜度定義是一個相對值，以蔗糖作為基準物,一般以10%或15%的蔗糖水溶液在20°C時的甜度為1②甜度果糖>蔗糖>葡萄糖>麥芽糖>半乳糖第5頁/共71頁③糖的相對甜度第6頁/共71頁（2）親水功能(吸濕性或保濕性）糖分子中含有羥基，具有一定的親水能力具有一定的吸濕性或保濕性。吸濕性順序果糖>葡萄糖保濕性順序葡萄糖>果糖例如：面包、糕點、軟糖應選吸濕性大的果糖或果葡糖漿.硬糖、酥糖及酥性餅干應選吸濕性小的葡萄糖.第7頁/共71頁4單糖在食品貯藏與加工中的化學反應

脫水反應

復合反應

變旋現(xiàn)象

烯醇化

褐變反應第8頁/共71頁褐變反應BrowningReaction第9頁/共71頁①焦糖化現(xiàn)象

（PhenomenaofCaramelization)

在無水（或濃溶液）條件下加熱糖或糖漿，用酸或銨鹽作催化劑，生成焦糖的過程，稱為焦糖化。第10頁/共71頁A.焦糖化反應產(chǎn)生色素的過程糖經(jīng)強熱處理可發(fā)生兩種反應分子內(nèi)脫水

向分子內(nèi)引入雙鍵，然后裂解產(chǎn)生一些揮發(fā)性醛、酮，經(jīng)縮合、聚合生成深色物質(zhì)。生成焦糖或醬色

環(huán)內(nèi)縮合或聚合

裂解產(chǎn)生的揮發(fā)性的醛、酮經(jīng)—縮合或聚合—產(chǎn)生深色物質(zhì)。第11頁/共71頁B.反應條件催化劑：銨鹽、磷酸鹽、蘋果酸、延胡索酸、檸檬酸、酒石酸等。無水或濃溶液，溫度150-200℃C.性質(zhì)

焦糖是一種黑褐色膠態(tài)物質(zhì)，等電點在pH3.0-6.9,甚至低于pH3，粘度100-3000cp,濃度在33-38波美度pH在2.6-5.6較好。D.三種色素及用途NH4HSO4催化:耐酸焦糖色素（可用于可口可樂料）(NH4)2SO4:催化啤酒美色劑第12頁/共71頁②美拉達反應（MaillardReaction）

蔗糖在食品加工受熱時,會和氨基酸產(chǎn)生美拉德反應,即糖類的醛基和氨基酸反應,生成褐色并有焦糖味的物質(zhì)。

第13頁/共71頁Maillard反應對食品品質(zhì)的影響不利方面營養(yǎng)損失，特別是必須氨基酸損失嚴重產(chǎn)生某些致癌物質(zhì)有利方面褐變產(chǎn)生深顏色及強烈的香氣和風味，賦予食品特殊氣味和風味.第14頁/共71頁Maillard反應在食品加工的應用a.抑制Maillard反應

注意選擇原料如土豆片，選氨基酸、還原糖含量少的品種，一般選用蔗糖。

保持低水分

蔬菜干制品密封，袋子里放上高效干燥劑。如SiO2等。第15頁/共71頁應用SO2硫處理對防止酶褐變和非酶褐變都很有效。保持低pH值常加酸，如檸檬酸，蘋果酸。其它的處理

熱水燙漂除去部分可溶固形物，降低還原糖含量。

冷藏庫中馬鈴薯加工時回復處理(Reconditioniny)

鈣處理如馬鈴薯淀粉加工中，加Ca(OH)2可以防止褐變，產(chǎn)品白度大大提高。第16頁/共71頁b.利用Maillard反應

在面包生產(chǎn)，咖啡，紅茶，啤酒，糕點，醬油等生產(chǎn)中產(chǎn)生特殊風味，香味通過控制原材料、溫度及加工方法，可制備各種不同風味、香味的物質(zhì)。

控制原材料核糖+半胱氨酸：烤豬肉香味核糖+谷胱甘肽：烤牛肉香味第17頁/共71頁控制溫度葡萄糖+纈氨酸100—150℃烤面包香味180℃巧克力香味木糖—酵母水解蛋白90℃餅干香型160℃醬肉香型不同加工方法土豆大麥水煮125種香氣75種香氣烘烤250種香氣150種香氣第18頁/共71頁（二）雙糖類（1）定義：它是由兩個單糖分子縮合而成的糖類，如蔗糖、麥芽糖和乳糖。

蔗糖水解生成等分子的果糖和葡萄糖。乳糖存在于哺乳動物的乳汁中，牛乳中的糖類主要是乳糖，含量為4－5％，它的分解產(chǎn)物為葡萄糖和半乳糖．麥芽糖是用麥芽及其浸出液中淀粉酶分解淀粉而成．它不游離于自然界，它的分解產(chǎn)物是兩個葡萄糖．第19頁/共71頁蔗糖葡萄糖-，（12）果糖苷第20頁/共71頁乳糖葡萄糖-（14）半乳糖苷第21頁/共71頁低聚糖低聚糖又稱為寡糖或寡聚糖。低聚糖（或寡糖01igosaccharides）是指其分子結(jié)構(gòu)由2-10個單糖分子以糖苷鍵相連接而成的糖類總稱。第22頁/共71頁一些常見低聚糖與功能名稱主要用途麥芽低聚糖滋補營養(yǎng)性，抗菌性低聚異麥芽糖防齲齒，促進雙歧桿菌增殖環(huán)狀糊精低熱值，防止膽固醇蓄積龍膽二糖能形成包裝接體果糖低聚糖促進雙歧桿菌增殖潘糖防齲齒海藻糖防齲齒，優(yōu)質(zhì)甜味蔗糖低聚糖防齲齒，促進雙歧桿菌增殖牛乳低聚糖防齲齒，促進雙歧桿菌增殖第23頁/共71頁作用機理：

功能性低聚糖能促進人體腸道內(nèi)固有的有益細菌——雙歧桿菌的增殖，從而抑制腸道內(nèi)腐敗菌的生長，減少有毒發(fā)酵產(chǎn)物的形成。由于雙歧桿菌對氧、力、熱和酸的高度敏感性，要想直接將它添加入食品中是相當困難的，但這對于低聚糖來說卻是易于反掌。第24頁/共71頁自然界的分布自然界中僅有少數(shù)幾種植物含有天然的功能性低聚糖。例如，洋蔥、大蒜、芒殼、天門冬、菊苣根和洋薊等中含有低聚果糖，大豆中含有大豆低聚糖。第25頁/共71頁2碳水化合物的生理功能（1）它是人體最重要的熱量來源。

每克碳水化合物在體內(nèi)可產(chǎn)生40千卡熱量。膳食中最主要的碳水比合物是淀粉。在腸道吸收的速度，如葡萄糖100，則半乳糖為110，果糖為43．甘露糖為9．進入體內(nèi)的碳水化合物以糖原的形式暫時儲存于肝和肌肉組織中，成為肌肉活動的后備物質(zhì)．（2）它也是構(gòu)成人體的主要物質(zhì)．它參與許多生命過程。

糖蛋白是細胞膜組成成分之一，不少血漿蛋白、激素、粘液中的蛋白質(zhì)以及膠原等蛋白質(zhì)，也屬于糖蛋白．第26頁/共71頁（3）碳水化合物在食品中的作用提供適宜的質(zhì)地、口感和甜味（如麥芽糊精作增稠劑、穩(wěn)定劑）

有利于腸道蠕動，促進消化（如纖維素被稱為膳食纖維，低聚糖可促小孩腸道雙歧桿菌生長，促消化）第27頁/共71頁一些食品中的單糖含量大米0.1-0.2%大豆0.1%小麥0.1-2.4%大米和小麥70%干燥的豆類36-47%馬鈴薯14.7%葉菜類0.2%香蕉8.8%一些食品中的淀粉含量第28頁/共71頁食品中的糖類化合物(%)

產(chǎn)品總糖量單糖和雙糖多糖蘋果14.5葡萄糖1.17；果糖6.04；蔗糖3.78淀粉1.5；纖維素1.0葡萄17.3葡萄糖2.09；果糖2.40；蔗糖4.25纖維素0.6胡羅卜9.7葡萄糖2.07；果糖1.09；蔗糖4.25淀粉7.8；纖維素1.0甜玉米22.1蔗糖12-17纖維素0.7甘薯26.3葡萄糖0.87；蔗糖2-3淀粉14.65；纖維素0.7肉葡萄糖0.1糖原0.1第29頁/共71頁4碳水化合物的含量總碳水化合物（%）＝100－（水分+粗蛋白質(zhì)+灰分十粗脂肪）%第30頁/共71頁第二節(jié)食品中糖的測定方法糖離子色譜法單糖和低聚糖物理法化學法色譜法：紙色譜法、薄層色譜法、酶法相對密度法折光法旋光法還原糖法（斐林氏法、高錳酸鉀法、鐵氰化鉀法）碘量法縮合反應法多糖淀粉：水解為單糖，再用單糖測定方法測定果膠和纖維素：多采用重量法第31頁/共71頁還原糖測定的標準方法GB/T5009.7-2003這一方法適用于各類食品中還原糖測定。奶粉中的乳糖測定GB/T5413.5第32頁/共71頁

常用的提取劑有水和乙醇溶液，提取液的制備方法要根據(jù)樣的性狀而定，但應遵循以下原則：

①取樣量和稀釋倍數(shù)的確定，要考慮所采用的分析方法的檢測范圍。一般提取經(jīng)凈化和可能的轉(zhuǎn)化后，每毫升含糖量應在0.5~3.5mg之間，提取10克含糖2%的樣品可在100毫升容量瓶中進行；而對于含糖較高的食品，可取5~10克樣品于250毫升容量瓶中進行提取。

一可溶性糖類的提取和澄清(1)提取液的制備第33頁/共71頁②含脂肪的食品，如乳酪，巧克力，蛋黃醬及蛋白杏仁糖等，通常需經(jīng)脫脂后再以水進行提取。一般以石油醚處理一次或幾次，必要時可以加熱。每次處理后，傾去石油醚層（如分層不好，可以進行離心分離），然后用水提取。第34頁/共71頁③含大量淀粉和糊精的食品，如糧谷制品，某些蔬菜，調(diào)味品，用水提取會使部分淀粉，糊精溶出，影響測定，同時過濾也困難，為此，宜采用乙醇溶液提取。乙醇溶液的濃度應高到足以使淀粉和糊精沉淀，通常用70~75%的乙醇溶液。若樣品含水量較高，混合后的最終濃度應控制在上述范圍內(nèi)。提取時可加熱回流，然后冷卻并離心，傾出上清液，如此提取2~3次，合并提取液，蒸發(fā)除去乙醇。用乙醇溶液作提取劑時，提取液不用除蛋白質(zhì)，因為蛋白質(zhì)不會溶解出來。

第35頁/共71頁④含酒精和二氧化碳的液體樣品，通常蒸發(fā)至原體積1/3~1/4，以除去酒精和二氧化碳。但酸性食品，在加熱前應預先用氫氧化鈉調(diào)節(jié)樣品溶液至中性，以防止低聚糖被部分水解。⑤提取固體樣品時，為提高提取效果，有時需加熱，加熱溫度一般控制在。40~50℃，一般不超過80℃，溫度過高時右溶性多糖溶出，增加下步澄清工作的負擔，用乙醇做提取劑，加熱時應安裝回流裝置。第36頁/共71頁（2）提取液的澄清

①能較完全地除去干擾物質(zhì)②不吸附或沉淀被測糖分，也不改變被測糖分的理化性質(zhì)③過剩的澄清劑應不干擾后面的分析操作，易于除掉。作為澄清劑必需具備以下幾點要求第37頁/共71頁常用三種澄清劑：中性醋酸鉛[Pb（CHCOO)2?3H2O]乙酸鋅和亞鐵氰化鉀溶液硫酸銅和氫氧化鈉溶液第38頁/共71頁二食品中還原糖的測定

直接滴定法、高錳酸鉀法、薩氏法、碘量法（一）直接滴定法(1)原理(2)適用范圍(3)試劑(4)測定方法(5)結(jié)果計算(6)說明與討論第39頁/共71頁

將一定量的堿性酒石酸銅甲、乙液等量混合，立即生成天藍色的氫氧化銅沉淀，這種沉淀很快與酒石酸鉀鈉反應，生成深藍色的可溶性酒石酸鉀鈉銅絡合物。在加熱條件下，以次甲基藍作為指示劑，用樣液滴定，樣液中的還原糖與酒石酸鉀鈉銅反應，生成紅色的氧化亞銅沉淀，待二價銅全部被還原后，稍過量的還原糖把次甲基藍還原，溶液由藍色變?yōu)闊o色，即為滴定終點。根據(jù)樣液消耗量可計算還原糖含量。(1)原理第40頁/共71頁菲林試劑法①原理

食物中的還原糖成分能將菲林試劑還原成氧化亞銅，并借助次甲基藍作指示劑。②反應方程式第41頁/共71頁第42頁/共71頁(2)適用范圍及特點本法又稱快速法，它是在藍-愛農(nóng)容量法基礎上發(fā)展起來的，其特點是試劑用量少，操作和計算都比較簡便、快速，滴定終點明顯。適用于各類食品中還原糖的測定。但測定醬油、深色果汁等樣品時，因色素干擾，滴定終點常常模糊不清，影響準確性。本法是國家標準分析方法。第43頁/共71頁(3)試劑①

堿性酒石酸銅甲液：稱取15g硫酸銅及0.05g四甲基藍，溶于水中并稀釋到1000ml②

堿性酒石酸銅乙液:取50g酒石酸鉀鈉及75g氫氧化鈉，溶于水中，在加4g亞鐵氰化鉀，完全溶解后，再用水稀到1000ml，儲存于橡膠塞玻璃瓶內(nèi)。

③

乙酸鋅溶液：稱取21.9g乙酸鋅，加3ml冰醋酸，加水溶解并稀釋1000ml。④

106g/L亞鐵氰化鉀溶液。

⑤

鹽酸。

⑥

葡萄糖標準液：準確稱取1.000g干燥至恒量的純葡萄糖，加水溶解后加入5ml鹽酸，并以水稀釋至1000ml。第44頁/共71頁(4)測定方法堿性酒石酸銅溶液的標定樣品溶液預測樣品溶液測定樣品處理第45頁/共71頁①樣品處理

取適量樣品，按第二節(jié)中的原則對樣品進行提取，提取液移入250ml容量瓶中，慢慢加入5ml乙酸鋅的溶液和5ml亞鐵氰化鉀溶液，加水至刻度，搖勻后靜至30分鐘。用干燥濾紙過濾，棄初濾液，收集濾液備用。第46頁/共71頁②堿性酒石酸銅溶液的標定準確吸取堿性酒石酸銅甲液和乙液各5ml，置于250ml錐形瓶中，加水10ml，加玻璃珠3粒。第47頁/共71頁

從滴定管滴加約9ml葡萄糖標準溶液，加熱使其在2分鐘內(nèi)沸騰，準確沸騰30秒，趁熱以每2秒一滴的速度滴加葡萄糖標準溶液，直至溶液藍色剛好圖褪去為終點。記錄消耗葡萄糖標準溶液的總體積。平行操作3次，取其平均值。

第48頁/共71頁F=c?

V式中：F--------10mg堿性酒石酸銅溶液相當于葡萄糖的質(zhì)量，mg;C-------葡萄糖標準溶液的濃度，mg/ml；V---------標定時消耗葡萄糖標準溶液的總體積，ml。第49頁/共71頁③樣品溶液預測

吸取堿性酒石酸銅甲液及乙液各5ml，置于250ml錐形瓶中，加水10ml，加玻璃珠3粒。加熱使其在2分鐘內(nèi)沸騰，準確沸騰30秒鐘，趁沸以先快后慢的速度從滴定管中滴加樣品液，須始終保持溶液的沸騰狀態(tài)，待溶液藍色變淺時，趁熱以每2秒一滴的速度滴定，直至溶液藍色剛好褪去為終點。記錄消耗溶液的體積。第50頁/共71頁④樣品溶液測定

吸取堿性酒石酸銅甲液和乙液各5ml，置于250ml錐形瓶中，加水10ml，加玻璃珠3粒。從滴定管加入比預測時樣品溶液消耗總體積少1ml的樣品液，使其在2分鐘內(nèi)加熱至沸，準確沸騰30秒鐘，趁熱以每2秒一滴的速度繼續(xù)滴定，直至藍色剛好褪去為終點。記錄消耗樣品液的體積。平行操作3次，取其平均值。

第51頁/共71頁(5)結(jié)果計算式中：m-----樣品質(zhì)量,g；F------10ml堿性酒石酸銅溶液相當于葡萄糖的質(zhì)量，mg；V------測定時平均消耗樣品溶液的體積，ml；250------樣品溶液的總體積,ml。還原糖（以葡萄糖計%）第52頁/共71頁(6)說明與討論①醋酸鋅及亞鐵氰化鉀作為蛋白質(zhì)沉淀劑這兩種試劑混合形成白色的氰亞鐵酸鋅沉淀，能使溶液中的蛋白質(zhì)共同沉淀下來。②此法所用的氧化劑堿性酒石酸銅的氧化能力較強，醛糖和酮糖都可被氧化，所以測得的是總還原糖量。③本法是根據(jù)一定量的堿性酒石酸銅溶液（Cu2

+量一定）消耗的樣液來計算樣液中還原糖含量，反應體系中Cu2

+的含量是定量的基礎，所以在樣品處理時，不能用銅鹽作為澄清劑，以免樣液中引入Cu2

+，得到錯誤的結(jié)果。

第53頁/共71頁④次甲基藍也是一種氧化劑，但在測定條件下氧化能力比Cu2

+弱，故還原糖先與Cu2

+反應，Cu2

+完全反應后，稍過量的還原糖才與次甲基藍指示劑反應，使之由藍色變?yōu)闊o色，指示到達終點。⑤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，使之與Cu2O生成可溶性的無色絡合物，而不再析出紅色沉淀，其反應如下：Cu2O+K4Fe(CN)+H2O＝K2Cu2Fe(CN)6+2KOH⑥堿性酒石酸銅甲液和乙液應分別貯存，用時才混合，否則酒石酸鉀鈉銅絡合物長期在堿性條件下會慢慢分解析出氧化亞銅沉淀，使試劑有效濃度降低。第54頁/共71頁⑦滴定必須在沸騰條件下進行原因：一是可以加快還原糖與的反應速度；二是次甲基藍變色反應是可逆的，還原型次甲基藍遇空氣中氧時又會被氧化為氧化型。此外，氧化亞銅也極不穩(wěn)定，易被空氣中氧所氧化。保持反應液沸騰可防止空氣進入，避免次甲基藍和氧化亞銅被氧化而增加耗糖量。第55頁/共71頁⑧滴定時不能隨意搖動錐形瓶，更不能把錐形瓶從熱源上取下來滴定，以防空氣進入反應液中。⑨樣品溶液預測的目的：

一是本法對樣品溶液中還原糖濃度有一定要求（0.1%左右），測定時樣品溶液的消耗體積應與標定葡萄糖標準溶液時消耗的體積相近，通過預測可了解樣品溶液濃度是否合適，濃度過大或過小應加以調(diào)整，使預測時消耗樣液量在10ml左右；二是通過預測可知道樣液大概消耗量，以便在正式測定時，預先加入比實際用量少1ml左右的樣液，只留下1mL左右樣液在續(xù)滴定時加入，以保證在1分鐘內(nèi)完成續(xù)滴定工作，提高測定的準確度。第56頁/共71頁⑩影響測定結(jié)果的主要操作因素是

反應液堿度

熱源強度

煮沸時間

滴定速度第57頁/共71頁第三節(jié)總糖的測定

在食品生產(chǎn)中常規(guī)分析及成品質(zhì)量檢驗中，通常都有“總糖”這一指標，即要求測定食品中還原糖分與蔗糖分的總量。還原糖（乳糖）與蔗糖的總量俗稱總糖量。蔗糖經(jīng)水解生成等量的葡萄糖與果糖的混合物俗稱轉(zhuǎn)化糖。

原理儀器試劑測定方法結(jié)果計算說明

第58頁/共71頁

測定總糖通常以還原糖的測定法為基礎，將食品中的非還原性雙糖，經(jīng)酸水解成還原性單糖，再按還原糖測定法測定，測出以轉(zhuǎn)化糖計的總糖量。乳制品中的總糖：總糖＝還原糖（乳糖）＋蔗糖旋光法適用與生鮮牛乳中乳糖的測定。第59頁/共71頁

若需要單純測定食品中蔗糖量，可分別測定樣品水解前的還原糖量以及水解后的還原糖量，兩者之差再乘以校正系數(shù)0.95，即為蔗糖量。C12H22O11+H2O→C6H12O6+C6H12O6蔗糖葡萄糖果糖342g180g180g342/（180+180）=0.95即1g轉(zhuǎn)化糖量相當于0.95g蔗糖量。在食品加工生產(chǎn)過程中，也常用相對密度法、折光法、旋光法等簡易的物理方法還有直接滴定法與色譜法測定總糖量。第60頁/共71頁

總糖的測定的原理是樣品經(jīng)除去蛋白質(zhì)后，加稀鹽酸在加熱條件下使蔗糖水解轉(zhuǎn)化為還原糖，再以直接滴定法或高錳酸鉀法測定。（1）原理（2）儀器①

恒溫水浴。②

其他同還原糖測定。第61頁/共71頁（3）試劑

①

6mol/L鹽酸溶液。②甲基紅指示劑：0.1%（體積分數(shù)）乙醇溶液。稱取0.1g甲基紅溶于100ml60%（體積分數(shù)）乙醇中。③200g/L（體積分數(shù)）氫氧化鈉溶液。④

其他試劑同還原糖測定。第62頁/共71頁（4）

測定方法

樣品處理蔗糖水解（樣品及蔗糖標準液）還原糖法測定

①

樣品處理：按還原糖測定法中的方法進行。②

樣品中總糖量測定：吸取50ml樣品處理液于100mL容量瓶中，加6mol/L鹽酸5mL，在68～70℃水浴中加熱15min，冷卻后加2滴甲基紅指示劑，用200g/L（體積分數(shù)）氫氧化鈉中和至中性，加水至刻度，混勻，按還原糖測定方法中直接滴定法或高錳酸鉀法進行測定。第63頁/共71頁（5）

結(jié)果計算

式中ω-----以轉(zhuǎn)化糖計，總糖的質(zhì)量分數(shù)，%；m2-----直接滴定法中10mL堿性酒石酸銅相當于轉(zhuǎn)化糖量，mg,或高錳酸鉀法中查表得出相當?shù)?/p>