食品分析与检验资料分析.doc
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1、蛋白质测定 衡量食品的营养成分时,要测定蛋白质含量,但由于蛋白质组成及其性质的复杂性,在食品分析中,通常用食品的总氮量表示,蛋白质是食品含氮物质的主要形式,每一蛋白质都有其恒定的含氮量,用实验方法求得某样品中的含氮量后,通过一定的换算系数。即可计算该样品的蛋白质含量。 一般食品蛋白质含氮量为l0如肉、蛋、豌豆、玉米等,其换算系数为6.25,小麦取5.70,大米5.95、乳制品6.38、大豆5.17,动物胶5.55。原理:凯氏定氮法:食品经加硫酸消化使蛋白质分解,其中氮素与硫酸化合成硫酸铵。然后加碱蒸馏使氨游离,用硼酸液吸收后,再用盐酸或硫酸滴定根据盐酸消耗量,再乘以一定的数值即为蛋白含量,其化
2、学反应式如下。 (1) 2NH2(CH2)2COOH+13H2S04 (NH4)2S04+6C02+12S02+ 16H2 (2)(NH4)2SO4+2NAOH-2NH2+2H2O+NA2SO4(3)2NH3+4H3BO3-(NH4)2B4O7+5H2O(4)(NH4)2B407+H2S04+5H20-(NH4)9SO4+4H2BO2试剂与仪器:1、硫酸钾 2、硫酸铜3、硫酸 4、2硼酸溶液 5、40氢氧化钠溶液6、混合指示剂:把溶解于95乙醇的0.l溴甲酚绿溶液10毫升和溶于95乙醇的0.l甲基红溶液2毫升混合而成7、0.OIN HCL标准溶液或001N硫酸标准溶液8、凯氏微量定氮仪一套。9
3、、定氮瓶100m1或50ml一只。10、三角瓶150ml 3只。11、量筒50ml、lOml、lOOml。12、吸量管10ml只。13、酸式滴定管1支。14、容量瓶100毫升1只。15、小漏斗1只。四、操作方法:1、样品处理:精密称取0.2-2.0g固体样品或2-5g半固体样品或吸取10-20ml液体样品(约相当氮30-40mg),移入干燥的100ml或500ml定氮瓶中,加入0.2g硫酸铜,3g硫酸钾及20毫升硫酸,稍摇匀后于瓶口放一小漏斗,将瓶以45度角斜支于有小孔的石棉网上,小火加热,待内容物全部炭化,泡沫完全停止后,加强火力,并保持瓶内液体微沸,至液体呈蓝绿色澄清透明后,再继续加热0.
4、5小时。取下放冷,小心加20ml水,放冷后,移入100ml容量瓶中,并用少量水洗定氮瓶,洗液并入容量瓶中,再加水至刻度,混匀备用。取与处理样品相同量的硫酸铜、硫酸钾、硫酸铵同一方法做试剂空白试验。2、按图装好定氮装置,于水蒸气发生器内装水约2/3处加甲基红指示剂数滴及数毫升硫酸,以保持水呈酸性,加入数粒玻璃珠以防暴沸,用调压器控制,加热煮沸水蒸气发生瓶内的水。3、想接收瓶内加入10ml 2%硼酸溶液及混合指示剂1滴,并使冷凝管的下端插入液面下,吸取10.0ml样品消化液由小玻璃杯流入反应室,并以10ml水洗涤小烧杯使流入反应室内,塞紧小玻璃杯的棒状玻璃塞。将10ml 40%氢氧化钠溶液倒入小玻
5、璃杯,提起玻璃塞使其缓慢流入反应室,立即将玻璃盖塞紧,并加水于小玻璃杯以防漏气。夹紧螺旋夹,开始蒸馏,蒸气通入反应室使氨通过冷凝管而进入接收瓶内,蒸馏5min。移动接收瓶,使冷凝管下端离开液皿,再蒸馏1min,然后用少量水冲洗冷凝管下端外部。取下接收瓶,以0.01N硫酸或0.01N盐酸标准溶液定至灰色或蓝紫色为终点。同时吸取10.0ml试剂空白消化液按3操作。计算:X =((V1-V2)*N*0.014)/( m*(10/100)) +F*100X:样品中蛋白质的含量,g;V1:样品消耗硫酸或盐酸标准液的体积,ml;V2:试剂空白消耗硫酸或盐酸标准溶液的体积,ml;N:硫酸或盐酸标准溶液的当量
6、浓度;0.014:1N硫酸或盐酸标准溶液1ml相当于氮克数;m:样品的质量(体积),g(ml);F:氮换算为蛋白质的系数。注:(1)样品应是均匀的,固体样品应预先研细混匀,液体样品应振摇或搅拌均匀。(2)样品放入定氮瓶内时,不要沾附颈上,万一沾附可用少量水冲下,以免被检样消化不完全,结果偏低。(3)消化时如不容易呈透明溶液,可将定氮瓶放冷后,慢慢加入30%过氧化氢2-3ml,促使氧化。(4)在整个消化过程中,不要用强火,保持和缓的沸腾,使火力集中在凯氏瓶底部,以免附在壁上的蛋白质在无硫酸存在的情况下。使氮有损失。(5)如硫酸缺少,过多的硫酸钾会引起氨的损失,这样会形成硫酸氢钾,而不与氨作用,因
7、此当硫酸过多的被消耗或样品中脂肪含量过高时,要增加硫酸的量。(6)加入硫酸钾的作用为增加溶液的沸点,硫酸铜为催化剂,硫酸铜在蒸馏时作碱性反应的指示剂。(7)混合指示剂在碱性溶液中呈绿色,在中性溶液中呈灰色,在酸性溶液中呈红色。如果没有溴甲酚绿,可单独使用0.1%甲基红乙醇溶液。(8)氨是否完全蒸馏出来,可用PH试纸试馏出液是否为碱性。(9)吸收叶也可以用0.01当量的酸代表硼酸,过剩的酸液用0.01N碱液滴定,计算时,A为试剂空白消耗碱液数,B为样品消耗碱液数,N为碱液浓度,其余均相同。(10)以硼酸为氨的吸收液,可省去标定碱液的操作,且硼酸的体积要求并不严格,亦可免去用移液管,操作比较简便。
8、(11)向蒸馏瓶中加入浓碱时,往往出现褐色沉淀物,这是由于分解促进碱与加入的硫酸铜反应,生成氢氧化铜,经加热后又分解生成氧化铜的沉淀。有时铜离子与氨作用,生成深兰色的结合物Cu(NH3)4+常采用的水份测定方法如下:1、热干燥法:常压干燥法(此法用的广泛);真空干燥法(有的样品加热分解时用);红外线干燥法;真空器干燥法(干燥剂法);2、蒸馏法3、卡尔费休法4、水分活度AW的测定下面我们分别讲述测定水分的方法。一、常压干燥法1、特点与原理特点:此法应用最广泛,操作以及设备都简单,而且有相当高的精确度。原理:食品中水分一般指在大气压下,100左右加热所失去的物质。但实际上在此温度下所失去的是挥发性
9、物质的总量,而不完全是水。2、干燥法必须符合下列条件(对食品而言):水分是唯一挥发成分这就是说在加热时只有水分挥发。例如,样品中含酒精、香精油、芳香脂都不能用干燥法,这些都有挥发成分。水分挥发要完全对于一些糖和果胶、明胶所形成冻胶中的结合水。它们结合的很牢固,不宜排除,有时样品被烘焦以后,样品中结合水都不能除掉。因此,采用常压干燥的水分,并不是食品中总的水分含量。食品中其它成分由于受热而引起的化学变化可以忽略不计。例:还原糖+氨基化合物变色(美拉德反应)+H2O还有H2C4H4O6(酒石酸)+ 2NaHCO3 NaC4H4O6(酒石酸钠)+2H2O+2CO2发酵糖(NaHCO3+KHC4H4O
10、6)H2O+CO2+ NaKC4H4O6高糖高脂肪食品不适应只看符合上面三点就可采用烘箱干燥法。烘箱干燥法一般是在100105下进行干燥。我们讲的上面三点,应该是具体的具体分析,对于一个分析工作人员,或者是一个技术员,虽然干燥法必须符合三点要求,那么我们在只有烘箱的情况下,而且蓑红样品不见得符合以上讲的三点,难道就不测水分吗?例如,啤酒厂要经常测啤酒花的水分,啤酒花中含有一部分易挥发的芳香油。这一点不符合我们的第一点要求,如果用烘箱法烘,挥发物与水分同时失去,造成分析误差。此外,啤酒花中的酸在烘干过程中,部分发生氧化等化学反应,这又造成分析上的误差,但是一般工厂还是用烘干法测定,他们一般采取低
11、温长时间(8085烘4小时),或者高温短时(105烘1小时)所以应根据我们所在的环境和条件选择合适的操作条件,当然我们应该首先明白有没有挥发物和化学反应等所造成的误差。3、烘箱干燥法的测定要点取样(称样)在采样时要特别注意防止水分的变化,对有些食品例如奶粉、咖啡等很容易吸水,在称量时要迅速,否则越称越重。干燥条件的选择三个因素:温度;压力(常压、真空)干燥;时间。一般是温度对热不稳定的食品可采用70105;温度对热稳定的食品采用120135。4、操作方法清洗称量皿烘至恒重称取样品放入调好温度的烘箱(100105)烘1.5小时于干燥器冷却称重再烘0.5小时称至恒重(两次重量差不超过0.002g即
12、为恒重)油脂或高脂肪样品,由于脂肪氧化,而后面一次重量反而增加,应以前一次重量计算。对于易焦化和容易分解的食品,可以选用比较低的温度或缩短干燥时间。对于液体与半固体样品,要在称量皿中加入海砂,使样品疏松,扩大蒸发的接触面,并且用一个玻璃棒作为容器。先放到沸水浴中烘,烘的差不多,再放到烘箱烘,否则不加海砂样品容易使表面形成一层膜,造成水分不易出来,另外易沸腾的液体飞沫使重量损失。计算:水分=G2G1 / W固形物(%)=100水分%G1恒重后称量皿重量(g)G2恒重后称量皿和样品重量(g)W样品重量(g)固形物指食品内将水分排除以后的全部残留物。其组分有蛋白质、脂肪、粗纤维、无氮抽出物和灰分等。
13、5、烘箱干燥法产生误差的原因 样品中含有非水分易挥发性物质(酒精、醋酸、香精油、磷脂等); 样品中的某些成分和水分的结合,使测的结果偏低(如蔗糖水解为二分子单糖),主要是限制水分挥发; 食品中的脂肪与空气中的氧发生氧化,使样品重量增重; 在高温条件下物质的分解(果糖对热敏感);果糖C6H12O6大于70C6H6O3+ 3H2O 被测样品表面产生硬壳,妨碍水分的扩散;尤其是对于富含糖分和淀粉的样品; 烘干到结束样品重新吸水。二、真空干燥法1、原理:利用较低温度,在减压下进行干燥以排除水分,样品中被减少的量为样品的水分含量。本法适用于在100以上加热容易变质及含有不易除去结合水的食品。其测定结果比
14、较接近真正水分。2、操作方法准确称2.005.00g样品于烘至恒重的称量皿至真空烘箱70、真空度93.398.6KPa(700740mmHg)烘5小时于干燥皿冷却称至恒重计算:水分=G/ WG样品中干燥后的失重(g)W样品重量(g)真空干燥法测水分,一般用于100以上容易变质、破坏或不易除去结合水的样品,如糖浆、味精、砂糖、糖果、蜂蜜、果酱和脱水蔬菜等样品都可采用真空干燥法测定水分。三、蒸馏法测定水分(迪安斯达克)蒸馏发出现在二十世纪初,当时它采用沸腾的有机液体,将样品中水分分离出来,此法直到如今仍在适用。1、原理:把不溶于水的有机溶剂和样品放入蒸馏式水分测定装置中加热,试样中的水分与溶剂蒸汽
15、一起蒸发,把这样的蒸汽在冷凝管中冷凝,由水分的容量而得到样品的水分含量。2、步骤:准确称2.005.00g样品于250ml水分测定蒸馏瓶中加入约5075ml有机溶剂接蒸馏装置徐徐加热蒸馏至水分大部分蒸出后在加快蒸馏速度至刻度管水量不在增加读数计算:水分=V/WV刻度管中水层的容量mlW样品的重量(g)3、常用的有机溶剂及选择依据常用的有机溶剂有比水清的,也有比水重的。苯甲苯二甲苯 CCl4密度 0.88 0.86 0.86 1.59沸点 80 80 140 76.8选择依据:对热不稳定的食品,一般不采用二甲苯,因为它的沸点高,常选用低沸点的有机溶剂,如苯。对于一些含有糖分,可分解释放出水分的样
16、品,如脱水洋葱和脱水大蒜可采用苯,要根据样品的性质来选择有机溶剂。4、蒸馏法的优缺点优点:热交换充分 受热后发生化学反应比重量法少 设备简单,管理方便缺点:水与有机溶剂易发生乳化现象 样品中水分可能完全没有挥发出来 水分有时附在冷凝管壁上,造成读数误差对分层不理想,造成读数误差,可加少量戊醇或异丁醇防止出现乳浊液。这种方法用于测定样品中除水分外,还有大量挥发性物质,例如,醚类、芳香油、挥发酸、CO2等。目前AOAC规定蒸馏法用于饲料、啤酒花、调味品的水分测定,特别是香料,蒸馏法是唯一的、公认的水分检验分析方法。四、卡尔费休法众所周知,卡尔费休法是测定各种物质中微量水分的一种方法,这种方法自从1
17、935年由卡尔费休提出后,一直采用I2、SO2、吡啶、无水CH3OH(含水量在0.05%以下)配制而成,并且国际标准化组织把这个方法定为国际标准测微量水分,我们国家也把这个方法定为国家标准测微量水分。1、原理:在水存在时,即样品中的水与卡尔费休试剂中的SO2与I2产生氧化还原反应。I2+ SO2+ 2H2O 2HI + H2SO4但这个反应是个可逆反应,当硫酸浓度达到0.05%以上时,即能发生逆反应。如果我们让反应按照一个正方向进行,需要加入适当的碱性物质以中和反应过程中生成的酸。经实验证明,在体系中加入吡啶,这样就可使反应向右进行。3 C5H5N+H2O+I2+SO2 2氢碘酸吡啶+硫酸酐吡
18、啶生成硫酸酐吡啶不稳定,能与水发生反应,消耗一部分水而干扰测定,为了使它稳定,我们可加无水甲醇。硫酸酐吡啶+ CH3OH(无水)甲基硫酸吡啶我们把这上面三步反应写成总反应式为:I2+SO2+H2O+3吡啶+CH3OH2氢碘酸吡啶+甲基硫酸吡啶从反应式可以看出1mol水需要1mol碘,1mol二氧化硫和3mol吡啶及1mol甲醇而产生2mol氢碘酸吡啶、1mol甲基硫酸吡啶。这是理论上的数据,但实际上,SO2、吡啶、CH3OH的用量都是过量的,反应完毕后多余的游离碘呈现红棕色,即可确定为到达终点。I2SO2C5H5N = 13102、卡尔费休试剂的配制与标定若以甲醇作溶剂,则试剂中I2、SO2、
19、C5H5N(含水量在0.05%以下)三者的克分子数比例为I2SO2C5H5N = 1310这种试剂有效浓度取决于碘的浓度。新配制的试剂其有效浓度不断降低,其原因是由于试剂中各组分本身也含有一些水分,但试剂浓度降低的主要原因是由一些副反应引起的,较高消耗了一部分碘。这也说明了配制这种试剂要单独配,分甲乙两种试剂并且分别贮存,临用时再混合,而且要标定。甲液 I2的CH3OH溶液乙液 SO2的CH3OH吡啶溶液这种方法对试剂要求严格,要求甲醇、吡啶都是无水的,并且要求有KF水分测定仪(上海化工研究所制)配制: 称85gI2于干燥的有塞棕色烧瓶中加670ml无水CH3OH塞上瓶塞振摇使I2全部溶解加2
20、70ml吡啶混匀于冰水浴冷却通干燥的SO2气体60g塞上瓶塞于暗处24小时后标定使用标定:先加50ml无水甲醇于反应器中接通电源启动电磁搅拌器用KF试剂滴入甲醇中使甲醇中尚残留的痕量水分与试剂达到终点(即指针到达一定刻度,不记录KF试剂用量)保持一分钟用10l注射器从反应器加料口注入10l蒸馏水(相当于0.01g水)电流表指针接近零点用KF试剂滴定到原定终点记录F =G*100/VFKF试剂的水当量(mg/ml)VKF滴定消耗试剂的体积(ml)G水的重量(g)3、步骤对于固体样,如糖果必须预先粉碎,称0.300.50g样于称样瓶中取50ml甲醇 于反应器中,所加甲醇要能淹没电极,用KF试剂滴定
21、50ml甲醇中痕量水 滴至指针与标定时相当并且保持1min不变时打开加料口将称好的试样立即加入塞上皮塞搅拌用KF试剂滴至终点保持1min不变记录计算:水分=FV/WFKF试剂的水当量(mg/ml)V滴定所消耗的卡尔费休试剂(ml)W样品重量(g)注: 此法适用于食品中糖果、巧克力、油脂、乳糖和脱水果蔬类等样品; 样品中有强还原性物料,包括维生素C的样品不能测定; 卡尔费休法不仅可测得样品中的自由水,而且可测出结合水,即此法测得结果更客观地反映出样品中总水分含量。 固体样品细度以40目为宜,最好用粉碎机而不用研磨,防止水分损失。五、水分活度值的测定食品中水分活度的检验方法很多,如蒸汽压力法、电湿
22、度计法、附感敏器的湿动仪法、溶剂萃取法、扩散法、水分活度测定仪法和近似计算法等。一般常用的是水分活度测定仪法(AW测定仪法)、溶剂萃取法和扩散法。水分活度测定仪法操作简便,能在较短时间得到结果。1、AW测定仪法原理:在一定温度下主要利用AW测定仪中的传感器根据食品中水的蒸汽压力的变化,从仪器的表头上读出指针所示的水分活度。在样品测定前需用氯化钡和溶液校正AW测定仪的AW为9.000。步骤仪器校正两张滤纸浸于氯化钡饱和液中用小夹子轻轻地把它放在仪器的样品盒内然后将传感器的表头放在样品盒上,轻轻地拧紧于20恒温烘箱加热恒温3小时后将校正螺丝校正AW为9.00样品测定取样于1525恒温后(果蔬样品迅
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