《農(nóng)產(chǎn)品分析》課件.ppt

1、第二章 碳水化合物的測(cè)定 Carbohydrates Determination,碳水化合物是自然界最豐富的有機(jī)物質(zhì) 是生物界三大物質(zhì)之一（Pro, Fat）,第一節(jié) 概述 一、碳水化合物的化學(xué)組成、分類和性質(zhì) 1、化學(xué)組成(chemical composition) 碳水化合物是C、H、O三元素組成一類多羥基醛或多羥基酮化合物 。,2、分類 化學(xué)分類： 1）、單糖（葡萄糖、果糖） 2）、低聚糖（蔗糖、乳糖、麥芽糖） 3）、多糖 營(yíng)養(yǎng)性多糖（淀粉、糖原）-有效碳水化合物 4）、構(gòu)造性多糖（纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、果膠）-無(wú)效碳水化合物,現(xiàn)代營(yíng)養(yǎng)工作者分為兩大類: 營(yíng)養(yǎng)角度分 有效碳水化合物、

2、無(wú)效碳水化合物（膳食纖維） 有效碳水化合物： 對(duì)人體有營(yíng)養(yǎng)（提供能量）性的碳水化合物 無(wú)效碳水化合物：膳食纖維：指人們的消化系統(tǒng)或者消化系統(tǒng)中的 酶不能消化、分解、吸收的物質(zhì)，但是消化系統(tǒng)中的微生物能分解利用其中一部分。,在食物成分表中，碳水化合物含量通常以總碳水化合物或無(wú)氮抽出物來(lái)表示，二者都以減差法計(jì)算。總碳水化合物（%）=100-（水分+粗蛋白質(zhì)+灰分+粗脂肪）%無(wú)氮抽出物（%）=100-（水分+粗蛋白質(zhì)+灰分+粗脂肪+粗纖維素）%,3、性質(zhì)（chemical property）不分單、雙糖（1）糖的顯色反應(yīng) 單糖與濃鹽酸或濃硫酸作用，脫去三分子水生成糖醛。（2）還原性 一些低分子糖具有

3、還原性（蔗糖沒(méi)有還原性，因?yàn)檎崽菦](méi)有半縮醛羥基）。（3）旋光性 在一定的條件下，可以測(cè)出各種糖類的旋光性。,二、糖類的功能 （一）供能與節(jié)約蛋白質(zhì) 糖類對(duì)機(jī)體最重要的作用是供能，特別是葡萄糖可很快被代謝，提供能量，滿足機(jī)體的需要。1g葡萄糖氧化可供能17KJ(4Kcal)。 食物中糖類供給充分，可使蛋白質(zhì)作為抗體等的能量免于消耗。糖類與蛋白質(zhì)共同攝食時(shí)，體內(nèi)貯留的氮比單獨(dú)攝入蛋白質(zhì)時(shí)多。攝入糖類后可增加機(jī)體ATP的合成，有利于蛋白質(zhì)的活化和合成蛋白質(zhì)。,（二） 構(gòu)成體質(zhì) 糖類是構(gòu)成機(jī)體的重要物質(zhì)，并參與細(xì)胞的許多生命活動(dòng)，核糖和脫氧核糖是核酸的重要組成成分。,（三）維持神經(jīng)系統(tǒng)的功能與解毒 維

4、持神經(jīng)系統(tǒng)的功能 血中的葡萄糖水平下降（低血糖），腦缺乏葡萄糖可產(chǎn)生不良反應(yīng)；糖有解毒作用，機(jī)體肝糖元豐富則對(duì)某些細(xì)菌毒素的抵抗能力增強(qiáng)。盡管心臟和肌肉等可利用脂肪酸為燃料，也可利用由肝臟產(chǎn)生酮體，但大腦所需的葡萄糖則必需由能轉(zhuǎn)化為糖的氨基酸（生糖氨基酸）提供。,解 毒 作 用 葡萄糖醛酸是葡萄糖代謝的氧化產(chǎn)物，它對(duì)某些藥物的解毒作用非常重要，嗎啡、水楊酸和磺胺類藥物等都通過(guò)它與之結(jié)合，生產(chǎn)葡萄糖醛酸衍生物排泄而解毒。,碳水化合物的分類 單 糖 葡 萄 糖 葡萄糖主要由淀粉水解而來(lái)。還可來(lái)自蔗糖、乳糖等的水解，它是機(jī)體吸收、利用最好的單糖。,有些器官實(shí)際上完全依靠葡萄糖供給所需的能量。大腦每日

5、約需100200g葡萄糖。盡管心臟和肌肉等可利用脂肪酸為燃料，也可利用由肝臟產(chǎn)生酮體，但大腦所需的葡萄糖則必需由能轉(zhuǎn)化為糖的氨基酸（生糖氨基酸）提供 此外，腎髓質(zhì)、肺組織和紅細(xì)胞等也必需依靠葡萄糖供能。機(jī)體血糖（血中葡萄糖）濃度保持相對(duì)恒定（正常為80120mg/100ml血），對(duì)保證組織能源的供應(yīng)具有重要意義。,果 糖 蜂蜜和許多水果中含有果糖。機(jī)體中的果糖主要由腸道的二糖酶將蔗糖分解為葡萄糖和果糖得來(lái)；肝臟是實(shí)際利用果糖唯一的器官，可將果糖迅速轉(zhuǎn)化，在整個(gè)循環(huán)血液中果糖的含量最低。,果糖的代謝可不受胰島素制約，故糖尿病人可食用果糖，但大量食用可導(dǎo)致副作用，會(huì)出現(xiàn)惡心、上腹部疼痛及不同血管區(qū)

6、的血管擴(kuò)張現(xiàn)象，此外，大量給予果糖還可引起肝臟中三酰甘油酯合成增多，并可導(dǎo)致高三酰甘油脂血癥。 果糖的甜度最高，是通常糖類中最甜的物質(zhì)。人們利用異構(gòu)化酶將葡萄糖轉(zhuǎn)化為果糖，制成不同規(guī)格的果葡糖漿。,雙 糖 蔗 糖 人們每天食用蔗糖的量達(dá)100g以上，可引起體重過(guò)高、糖尿病、齲齒，可能還有動(dòng)脈硬化和心肌梗塞的發(fā)病率高。 動(dòng)物試驗(yàn)表明，大量食用低分子糖有害，應(yīng)該以高分子糖類為主滿足機(jī)體對(duì)糖類的需要，當(dāng)然也不可忽視低分子糖類的滲透作用不足影響腸道菌叢的因素。,麥 芽 糖 主要來(lái)自淀粉水解，由兩分子葡萄糖構(gòu)成，一般植物含量很少，甜度約為蔗糖的1/2。,乳 糖 是哺乳動(dòng)物乳汁的主要成分，其含量依動(dòng)物不同

7、而異，通常人乳含約7%，牛乳含約5%。乳糖是嬰幼兒主要食用的糖類物質(zhì)，乳糖對(duì)嬰幼兒的重要意義，在于它能夠保持腸道中最合適的腸菌叢數(shù)，能促進(jìn)鈣的吸收，故在嬰幼兒食品中可添加適量的乳糖。成年人食用大量的乳糖，不易消化，食物中乳糖含量高于15%時(shí)可導(dǎo)致滲透性腹瀉。,多 糖 可被消化、吸收的多糖 淀 粉 淀粉有直鏈淀粉和支鏈淀粉之不同，都是植物的貯藏物質(zhì)，也是人類食物中最重要的供能物質(zhì)。 淀粉在腸道內(nèi)逐漸水解，需要一定的時(shí)間，因此，機(jī)體不會(huì)突然出現(xiàn)葡萄糖過(guò)量，血糖水平上升較慢，且不會(huì)達(dá)到極限高度。 煮熟的淀粉往往可全部消化，生淀粉則不然，有人即不耐受生土豆淀粉。,糊 精 食品工業(yè)中常用大麥芽為酶原水解

8、淀粉，得到糊精和麥芽糖的混合物，稱為飴糖。食入后在體內(nèi)消化、水解為葡萄糖后被利用。 糊精與淀粉不同，具有易溶于水，強(qiáng)烈保水及易于消化等特點(diǎn)，在食品工業(yè)中常被用來(lái)增稠、穩(wěn)定或保水。在制作羊羹時(shí)添加少許糊精可以防止結(jié)晶析出，避免外觀不良。,不被消化、吸收的多糖 纖 維 素 現(xiàn)在，越來(lái)越多的人認(rèn)為纖維素在營(yíng)養(yǎng)上不是惰性物質(zhì)，而是人們膳食中不可缺少的成分。 上世紀(jì)美國(guó)攝食的食物纖維下降20%，谷類的食物纖維下降50%，結(jié)果居民憩室?。―iverticulosis ) 發(fā)病率增加。 食物纖維還可能是防止動(dòng)脈硬化的因素。,有報(bào)告稱，魚(yú)和肉燒焦時(shí)產(chǎn)生的致癌物質(zhì)的毒性可以用來(lái)自牛蒡、蘿卜、筍和蔥頭等20種蔬菜

9、分離所得的食物纖維抑制。 其原因是食物纖維可吸附毒物，同時(shí)又加快腸道蠕動(dòng)，促進(jìn)有害物質(zhì)排出。 食物纖維可以螯合膽固醇，從而抑制機(jī)體對(duì)膽固醇的吸收。 腸中纖維增多會(huì)誘導(dǎo)出大量好氣菌群，防止產(chǎn)生結(jié)腸癌。,食品加工對(duì)糖類的影響 淀粉的糊化 將淀粉加水、加熱，使之產(chǎn)生半透明、膠狀物質(zhì)的作用稱糊化作用。 瀝濾損失 食品加工后，燙漂后的瀝濾，可使單糖、雙糖和某些多糖受到一定的損失。,焦糖化作用 焦糖化作用是糖類在不含氨基化合物時(shí)加熱到其熔點(diǎn)以上（高于135）的結(jié)果，生成焦糖等褐色物質(zhì)。 蔗糖通常被用來(lái)制作焦糖色素與風(fēng)味物質(zhì)。,焦糖化的三種反應(yīng) 由亞硫酸氫銨催化產(chǎn)生的耐酸焦糖色素：用于可樂(lè)飲料、酸性飲料、烘

10、焙食物、糖漿、糖果及調(diào)味食料中。 糖與銨鹽加熱產(chǎn)生紅棕色并帶有正電荷膠體粒子的焦糖色素，用于烘焙食品、糖漿和布丁等。 蔗糖直接熱解產(chǎn)生紅棕色并含有略帶負(fù)電荷膠體粒子的焦糖色素，用于啤酒和其他含醇飲料中。,羰氨反應(yīng)（美拉德反應(yīng)） 是食品中有氨基化合物存在時(shí)，還原糖伴隨熱加工，或長(zhǎng)期貯存與之發(fā)生反應(yīng)，生成褐色聚合物。 在食品加工和貯藏過(guò)程中，還原糖（主要是葡萄糖）同游離氨基酸或蛋白質(zhì)分子中的游離氨基酸等含氨基化合物發(fā)生羰氨反應(yīng)，生成類黑精色素和褐變風(fēng)味物質(zhì)。,三、測(cè)定意義 碳水化合物主要包括水溶性糖、淀粉、纖維素、半纖維素、果膠物質(zhì)等。 纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、果膠物質(zhì)均為植物的結(jié)構(gòu)物質(zhì) 。 農(nóng)

11、產(chǎn)品中主要糖分有單糖(葡萄糖和果糖)及雙糖(蔗糖)，它們都溶于水也溶于酒精，統(tǒng)稱水溶性糖或可溶性糖。其分析意義，可分為三類：, 為了研究植物不同生長(zhǎng)期體內(nèi)C/N代謝，常須分析水溶性糖 以評(píng)價(jià)農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)及其在貯運(yùn)過(guò)程中含糖量的變化（水果、蔬菜中糖分分析）。 糖用甜菜、甘蔗等糖料作物中糖的分析以及動(dòng)物飼料中糖的分析等。 因此，可溶性糖的測(cè)定，對(duì)于鑒定果蔬、糖用作物等品質(zhì)，以及對(duì)改進(jìn)栽培技術(shù)和選擇合適的貯藏方法都有重要意義。,淀粉： （1）作為植物的貯藏物質(zhì)，大量地存在于禾本科種子和薯類作物塊根、塊莖中，例如禾本科種子中淀粉含量可達(dá)干重的5080，塊根、塊莖中可達(dá)鮮重的2030 （2）淀粉是人們食品

12、及家畜、家禽飼料的主要成分，也是食品加工工業(yè)及輕工業(yè)的重要原料之一（加工原料品質(zhì)） （3）在醫(yī)藥方面（制藥）。 對(duì)淀粉的分析，,是一項(xiàng)極為重要的品質(zhì)檢定工作。,水溶性總糖的測(cè)定 農(nóng)產(chǎn)品中通常含有多種糖類，有具還原性的葡萄糖、果糖、麥芽糖和乳糖等糖類，也有不具還原性的蔗糖等糖類。對(duì)這些糖分別加以測(cè)定是困難的，通常也是沒(méi)有必要的。農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)中通常要測(cè)定其總量。因此提出“總糖”的概念。,總糖主要指具有還原性的糖(葡萄糖、果糖、乳糖和麥芽糖等)和在測(cè)定條件下能水解為還原性單糖的蔗糖的總量。它與生物化學(xué)中所說(shuō)的總糖不同，它不包括淀粉等多糖物質(zhì)，因在測(cè)定條件下，淀粉等多糖的水解作用很微弱。,（一）滴定法：

13、 * 原理： 植物性水溶性糖浸出液中包括葡萄糖、果糖和蔗糖。蔗糖必須經(jīng)稀HCl（6M HCl）水解生成轉(zhuǎn)化糖（等量的葡萄糖和果糖）后與原有的還原糖一起測(cè)定，即為水溶性總糖，可以直接用直接滴定法或高錳酸鉀容量法或銅還原碘量法（Somogyi法）測(cè)定。,測(cè)定方法,樣品經(jīng)除去蛋白質(zhì)后，其中蔗糖經(jīng)鹽酸水解轉(zhuǎn)化為還原糖，再按還原糖測(cè)定方法測(cè)定，水解前后還原糖的差值，為蔗糖含量. 實(shí)際上測(cè)定還原糖包括兩部分：一是樣品中原有的還原糖、二是蔗糖經(jīng)酸水解后的還原糖。,注意事項(xiàng)：（1）測(cè)定中應(yīng)嚴(yán)格控制水解條件，既要保證蔗糖的完全水解又要避免其它多糖的分解。水解結(jié)束后應(yīng)立即取出，迅速冷卻中和。（2）總糖測(cè)定結(jié)果一般

14、以轉(zhuǎn)化糖計(jì)。為減少誤差，堿性酒石酸銅溶液的標(biāo)定需采用蔗糖標(biāo)準(zhǔn)溶液，可用葡萄糖表示,費(fèi)林試劑需另用葡萄糖標(biāo)定。,堿性酒石酸銅溶液的標(biāo)定：稱取經(jīng)105烘干至恒重的蔗糖1.0000g，以蒸餾水溶解，移入500ml容量瓶中，稀釋至刻度，搖勻，標(biāo)準(zhǔn)溶液1ml相當(dāng)于純蔗糖2mg。吸取蔗糖標(biāo)準(zhǔn)溶液50ml于100ml容量瓶中，加5ml6M鹽酸在6870水浴中加熱15min，冷卻后加2滴甲基紅指示劑，用20氫氧化鈉中和至中性，加水至刻度，搖勻。此液lml相當(dāng)于1mg蔗糖。, 取經(jīng)水解的蔗糖標(biāo)準(zhǔn)溶液，按直接滴定法標(biāo)定堿性酒石酸銅溶液。 若需要單純測(cè)定食品中蔗糖量，可分別測(cè)定樣品水解前的還原糖量及水解后的還原糖量

15、，兩者之差再乘以換算系數(shù)0.95即為蔗糖量。即1g轉(zhuǎn)化糖量相當(dāng)于0.95g蔗糖。, 總糖量也常用比重法、折光法等簡(jiǎn)易的物理方法測(cè)定。 測(cè)定結(jié)果計(jì)算到小數(shù)點(diǎn)后二位,兩次平行試驗(yàn)結(jié)果相對(duì)誤差；含量在5%以下的不得超過(guò)3%；含量在 5%10%的不得超過(guò) 2%；含量在10%以上的不得超過(guò) 1%。鮮樣以鮮基表示,風(fēng)干樣以風(fēng)干基表示。,注意事項(xiàng)(1)蔗糖在本法規(guī)定的水解條件下，可以完全水解，而其他雙糖和淀粉等的水解作用很小。所以必須嚴(yán)格控制水解條件，以確保結(jié)果的準(zhǔn)確性與重現(xiàn)性。此外果糖在酸性溶液中易分解，故水解結(jié)束后應(yīng)立即取出并迅速冷卻中和。(2)應(yīng)測(cè)定水解前樣品中還原糖的量，水解后增加的還原糖的量為蔗糖

16、水解產(chǎn)生的 。,(3)根據(jù)蔗糖的水解反應(yīng)方程式： 蔗糖的相對(duì)分子質(zhì)量為342，水解后生成2分子單糖，其相對(duì)分子質(zhì)量之和為360。蔗糖水解物中增加了一分子水，使產(chǎn)物總量增大。,(4)用還原糖法測(cè)定蔗糖時(shí)，為減少誤差，測(cè)得的還原糖應(yīng)以轉(zhuǎn)化糖（D-葡萄糖和D-果糖的混合物, 由于水解前后旋光度發(fā)生改變（由右旋變?yōu)樽笮哉崽堑乃猱a(chǎn)物叫做轉(zhuǎn)化糖）表示，故用直接法滴定時(shí)，堿性酒石酸銅溶液的標(biāo)定需采用蔗糖標(biāo)準(zhǔn)溶液按測(cè)定條件水解后進(jìn)行標(biāo)定。(5)若選用高錳酸鉀滴定時(shí)，查附表時(shí)應(yīng)查轉(zhuǎn)化糖項(xiàng) 342/3600.95 即1g轉(zhuǎn)化糖相當(dāng)于0.95g蔗糖量,（二）旋光法* 方法原理 甘蔗和甜菜等作物所含的糖幾乎

17、全是蔗糖。 旋光法測(cè)糖的原理是基于糖類分子具有不對(duì)稱碳原子，可使通過(guò)的光的偏振面旋轉(zhuǎn)。當(dāng)光的波長(zhǎng)、溫度和液層厚度一定時(shí)，溶液中蔗糖的濃度與偏振光面旋轉(zhuǎn)角度成正比。,各種糖類都有其特定的比旋，因此，可用旋光計(jì)或檢糖計(jì)測(cè)定蔗糖的含量。 例如蔗糖水溶液的比旋D20是+66.5，葡萄糖是+52.8，果糖是-92.8，麥芽糖是+118等。,P20 = Pt1+0.0003(t-20),國(guó)際上為統(tǒng)一蔗糖旋光法測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)，檢糖度的標(biāo)度采用國(guó)際度（S）表示，即指26g純蔗糖在20時(shí)溶成100ml水溶液（比重為1.100）通過(guò)2dm熒光管的旋光角度規(guī)定為100S。,2.注意事項(xiàng)：(1)糖液待測(cè)液的制取的水浴溫度

18、不能超過(guò)80。(2)除蛋白質(zhì)用堿性醋酸鉛（該液為膠體，須密封保存） 對(duì)于待測(cè)不澄清的樣品，常需加入澄清劑處理，廣泛使用堿式醋酸鉛（BAL）及其它鉛化物作為澄清劑。 國(guó)外把硫酸鋁試用于甜菜制糖分析澄清，國(guó)內(nèi)也有報(bào)道使用鋁鹽加堿作為甜菜制糖分析澄清，如堿式氯化鋁等。(3)在一般樣品測(cè)定中，根據(jù)可溶性糖的總量，還原糖的量計(jì)算蔗糖的含量。,（三）分光光度法 在酸性介質(zhì)中,蔗糖還原磷鉬黃生成磷鉬藍(lán),對(duì)該反應(yīng)進(jìn)行了詳細(xì)的研究,確定了最佳反應(yīng)條件;結(jié)果表明,所生成的磷鉬藍(lán)最大吸收波長(zhǎng)在820,蔗糖溶液在0.5722.56 mg/L服從比爾定律,表觀摩爾吸光系數(shù)為1.17104l/（mol.cm）,定量下限為0.57 mg