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1、第九章 糖类物质的测定,第一节 概述,一、糖类物质的定义和分类二、食品中糖类物质的分布与含量三、食品中糖类物质测定意义四、食品中糖类物质的测定方法,一、糖类物质的定义和分类定义糖类物质过去常被称为碳水化合物，这是因为在其分子结构中是由碳、氢、氧三种元素组成，且氢与氧的比例数和水一样，故名，但是也有例外，所以称为糖类物质比较准确一些。,糖类物质是食品工业主要原料和辅助材料，也是大多数食品的主要成分之一。包括:（1）单糖：葡萄糖、果糖等。（2）低聚糖：蔗糖、麦芽糖、乳糖、麦芽低聚糖、低聚果糖、低聚半乳糖等。（3）多糖同多糖：由同一种单糖构成的多聚糖，如淀粉、糊精、纤维素等；杂多糖：由不同单糖分子和
2、糖醛酸分子组成的多聚糖，如果胶、黄原胶、半纤维素等。,如以能否被人类消化利用来分类，则可分为：（1）有效糖类物质（有效碳水化合物）葡萄糖、果糖等单糖、普通低聚糖及淀粉等多糖；（2）无效糖类物质（无效碳水化合物）果胶、半纤维素、纤维素等多聚糖及有些低聚糖，如水苏糖等。,二、食品中糖类物质的分布与含量糖类物质的自然界分布很广，在各种食品中存在的形式和含量不同。葡萄糖、果糖是食品中最主要的单糖，主要存在于水果蔬菜中，含量差别很大。新疆的葡萄，单糖含量可达10%以上，蜂蜜中的单糖含量可达75%。,蔗糖普遍存在于具有光合作用的植物中，含量最高的为甘蔗及甜菜，可达8%-15%(15%-20%)；果蔬中也大
3、多含有，如西瓜、菠萝含量可达4%-8%。乳糖仅存在于哺乳动物中，乳汁中可达4%以上。麦芽糖自然界中并不存在，由淀粉水解产生。,其它低聚糖，如低聚果糖、低聚木糖、低聚半乳糖等在自然界中含量均很少，大多通过酶法合成。属功能性成分。淀粉广泛存在农作物中，主要分布在籽粒、根茎和块茎中，水果中以香蕉含量较高。纤维素、半纤维素、果胶：麸糠、麸皮等组织中。,三、食品中糖类物质测定意义1、食品中主要含量指标；2、标志着食物的热量；3、食品中的风味物质（质构、形态、口感、物化性质等）；4、食品工业生产中重要控制参数和指标。,四、食品中糖类物质的测定方法直接法：根据糖类物质的理化性质作为分析原理制定的各种分析方法
4、。间接法：根据已知食品的组成，扣除测定的水分、蛋白质、粗脂肪、总灰分等含量以后，利用差减法计算出来的，通常以无氮抽提物或总碳水化合物来表示。,（一）直接法直接法比间接法更基本更实际，主要包括：物理法包括前文已介绍的相对密度法、折光法、旋光法等。化学法还原糖法、比色法等，本章重点介绍。,层析法纸层析、薄层层析、柱层析等，包括气相色谱（GC）、高效液相色谱（HPLC）、糖离子色谱等。酶分析利用酶的专一性，例如用淀粉酶测定淀粉含量；葡萄糖氧化酶测定葡萄糖；-半乳糖脱氢酶测定乳糖、半乳糖等。其它方法电泳法、生物传感器法等。,第二节 可溶性糖类的测定,一、可溶性糖的提取和澄清二、还原糖的测定,一、可溶性
5、糖的提取和澄清（一）提取的目的：将被测组分（可溶性糖）提取完全，非糖成分（干扰组分）尽量排除。常用提取剂：1、水（40-50）2、70%-75%乙醇溶液,主要考虑：1、提取液含糖量最好控制在0.050.35g/100g左右；2、含脂肪样品，如乳酪、巧克力、蛋黄酱、调味品等，需先经脱脂后再用水提取；3、含有大量淀粉及糊精的食品，用水提取时，应避免糊精和淀粉的溶出（用70%75%乙醇溶液最适宜）；,4、鲜活产品，如谷物、薯类、果蔬等，应避免提取过程中淀粉酶的水解（先经灭酶）；5、含酒精和二氧化碳的样品，通常先经蒸发浓缩，除去酒精和二氧化碳后再处理，对于酸性样品应防止低聚糖（蔗糖）被部分水解。,（二
6、）澄清目的：除去提取液中存在的干扰物质。可能存在的干扰物：色素、蛋白质、单宁质、有机酸、氨基酸、果胶质、可溶性淀粉等。,1、对选用的澄清剂的要求。(1)能充分除去干扰物质；(2)对被测糖分不改变其含量和理化性质；(3)不干扰后面的分析测定。,2、可供选用的澄清剂：（1）中性乙酸铅（最常用）可除去蛋白质、单宁、果胶、有机酸等杂质，但脱色力较差；适用于浅色糖液、果蔬制品、焙烤食品等；（2）乙酸锌亚铁氰化钾（生成氰亚铁酸锌沉淀)吸附或带去干扰物质，对除去蛋白质能力强，脱色力差；（3）硫酸铜氢氧化钠溶液：碱性条件下，铜离子使蛋白质沉淀，适合于富含蛋白质样品，如乳品等；,（4）碱性乙酸铅：澄清能力强，可
7、除去胶质、蛋白质、色素、单宁等大分子物质，但可能会损失部分糖分、适用于深色糖浆、废糖蜜等；（5）氢氧化铝（铝乳）：能凝聚胶体、吸附能力强；（6）活性炭：吸附能力强、适用深色溶液的脱色，对糖的损失较大，不常用。,3、澄清剂的用量：用量适当,用量太少，杂质除去不完全；用量太多可能造成较大误差。,二、还原糖的测定 单糖是糖类物质的基础，通过测定单糖的含量，可换算为总糖、双糖及多糖。单糖具有还原性（游离醛基或酮基）。麦芽糖和乳糖分子中含有一个半缩醛羟基，也有还原性。利用糖的还原性制定的测定方法称为还原糖法：还原糖（还原剂）+氧化剂产物,氧化剂的种类：（1）Cu2+：二价铜离子在碱性条件下具有氧化还原糖
8、的能力，故称为碱性铜盐法。如：蓝爱农（Lane-Eynon）法及其改良法（如GB/T5009.7等），高锰酸钾法贝尔德蓝（Bertrand法），门森-瓦尔格法（Munson-Walker法）等，约有几十种各种各样的改良法。,（2）Fe3+：Fe3+的氧化能力略强于Cu2+，也可作为氧化剂与还原糖起反应，称为碱性氧氰化钾法（Alkaline Ferricyanid solutions）（3）碘量法（Iodometric Methods）最初由Willstarter和Schudel(1918)提出，被建议用于醛糖（aldoses）的测定，与Lane-Eynon法结合，可用作区分葡萄糖与果糖的量。,
9、（一）碱性铜盐法试剂：分甲、乙两液组成，甲液为硫酸铜溶液，乙液为酒石酸钾钠、氢氧化钠等配成的溶液，临用时吸取等量混合：CuSO4+2NaOHCu(OH)2+Na2SO4,COONaCOONa CHOH CH O CHOH+Cu(OH)2 CH O+2H2O COOK COOK此试剂最经典的称为斐林氏试剂，由Fehling-Soxhlet(1878)提出：甲液69.28g CuSO45H2O溶于水后定容至1L;乙液346g酒石酸钾钠，100g氢氧化钠溶于水后定容至1L。经过改良现有许多种配方，如下面的直接滴定法。,Cu,1、直接滴定法原理：葡萄糖（样品溶液,约0.1%浓度）+碱性铜试剂产物方法：
10、2min内加热至沸腾，在1min内，以1滴/2s的速 度滴至终点。指示剂：次甲基蓝（分子式见书P115）氧化态（蓝色）还原态（无色）,计算：还原糖含量（以葡萄糖计)=式中：m110ml碱性酒石酸钾钠铜溶液相当的葡萄糖质量(由标定时求出，mg）；m2样品质量（g）；V0样品溶液总体积，ml；V测定时平均消耗样品溶液的体积，ml。,第二节 可溶性糖类的测定,一、可溶性糖的提取和澄清二、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,二、还原糖的测定（一）碱性铜盐法 1、直接滴定法2、高锰酸钾滴定法（贝尔德蓝Bertrand法）本法称为还原糖的测定方法的经典的方法，为国标GB/T
11、5009.7中的第一法。方法的准确度和重现性都优于直接滴定法，适用于各类食品中还原糖的测定。但操作复杂、费时、需使用专用的检索表（见教材中附表11，相当于氧化亚铜质量的葡萄糖、果糖、乳糖、转化糖质量表）。,本法由Bertrand于1906年提出，故名。原理：还原糖+碱性铜试剂（斐林试剂）Cu2O(沉淀)过滤（古氏坩埚）洗涤（热水，60）溶解（酸性硫酸铁溶液）Fe2+（与Cu2+等当量）Fe3+（用KMnO4标准溶液滴定生成的Fe2+，根据消耗的ml数，计算Cu2O量）,(一定量),(一定量,过量),(一定量),反应式：Cu2O+Fe2(SO4)3+H2SO4=2CuSO4+2FeSO4+H2O
12、 10FeSO4+2KMnO4+8H2SO4=5Fe2(SO4)3+2MnSO4+K2SO4+8H2O 根据以上反应式，1mol Cu2+生成molFe2+,10molFe2+消耗 2molKMnO4,故1molCu2+相当于1/5molKMnO4。,计算还原糖时，先计算出生成的Cu2O量，再根据糖量表（附表11，也称为门森-瓦尔格糖量表），查出相应的还原糖量。氧化亚铜（Cu2O）质量：X(mg)=C*(V-V0)*71.54式中：X氧化亚铜的质量，mg;C1/5 KMnO4标准溶液的浓度，mol/L;V测定时样品液消耗高锰酸钾溶液的体积，ml;V0试剂空白消耗高锰酸钾标准溶液的体积，ml;7
13、1.541ml，1mol/L 1/5 KMnO4溶液相当于氧化亚 铜的质量，mg。（1/2 Cu2O，143.08/2）再计算样品中还原糖含量（见教材P118）,如果 Cu2O(沉淀)过滤 洗涤 称重（直接得出Cu2O的质量）称为门森瓦尔格（MunsonWalker）法，称重（质量）,被认为是准确度最高的方法，但操作十分费时。,3、萨氏法 还原糖+碱性铜试剂（萨氏试剂）Cu2O（一定量）（一定量）（一定量，过量）酸性下与I2溶液（定量，过量）过量的I2，用硫代硫酸钠溶液滴定,特点：由于萨氏试剂的碱度降低，可提高还原糖的还原当量，可测出微量的还原糖，自1933年Somogyi提出后，经过不断改进
14、，形成了教材中介绍的方法（P119P120），可用于微量样品或样品中微量还原糖（0.0153mg），如成晶白砂糖中的还原糖，生物材料中的还原糖等。,4、蓝爱农法（Lane-Eynon Method）还原糖（样品溶液）+斐林氏溶液 反应产物（滴加）（Cu2+，一定量）,次甲基蓝,特点：斐林氏试剂与高锰酸钾法相同，滴定操作与直接滴定法类似（以甲基蓝为指示剂），但测定过程有严格规定，包括检液浓度，沸腾时间，滴定速度，总测定时间（3min之内）等，计算结果用查表法，终点不易判断，对于初学者不易掌握，故现在大多采用共改良法直接滴定法。,（二）铁氰化钾法本法以Fe3+在碱性条件下与还原糖起反应：2K3Fe
15、(CN)6+R-C-O+2KOH=2K4Fe(CN)6+R-C-OH+H2O（亚铁氰化钾）（糖酸）,O,O,终点的确定有两种方法。1、当加入的一定量过量的铁氰化钾与还原糖反应，剩余的铁氰化钾在乙酸的存在下，与过量的碘化钾作用析出碘：2K3Fe(CN)6+2KI+8CH3COOH=2K4 Fe(CN)6+I2+8CH3COOK 析出的碘用硫代硫酸钠滴定：2Na2S2O3+I2=2NaI+Na2S4O6,为使反应顺利向右进行，用硫酸锌沉淀反应中生成的亚铁氰化钾：2K4Fe(CN)6+3ZnSO4=K2Zn3Fe(CN)62+3K2SO4测定时，先做空白（不加样的溶液）得出V0，再做样品得出V1，然
16、后根据（V0-V1）之差，查表（附表12）可得出试样中还原糖的浓度，此法被GB/T5513-1985所采用。,2、碱性铁氰化钾与还原糖反应原理同上，其过程为：吸取一定量碱性铁氰化钾（通常10mL）,加样品检液后（不足量）沸腾1min，加次甲基蓝指示剂，然后用样品检液滴至蓝色消失为终点，此法最早由Hanes于1929年提出。,C=M/V式中：C样品溶液还原糖含量，mg/mL;M10mL铁氰化钾溶液所相当的还原糖量，mg(标定求得)；V测定时，所消耗的样品检液毫升数，mL。,（三）碘量法碘溶液也是一种氧化剂，其氧化能力较弱，仅在碱性条件下与醛糖起反应：过量的I2用 Na2S2O3 溶液滴定求出。,
17、CH2OHCH2OH(CHOH)4+I2+2NaOH(CHOH)4+2NaI+2H2OCHO(一定量，过量）COOH(一定量）,在一定范围内，上述反应完全按化学反应式进行，故可根据所消耗的碘量直接计算出还原糖含量：1mmol碘相当于葡萄糖180mg,麦芽糖342mg,乳糖360mg。此法最早由Willstarter和Schudel于1918年提出，经不断改良，现广泛用于醛糖的测定，与直接滴定法结合，可作果糖含量的测定。,（四）其他方法（比色法）还原糖（或其反应产物）+显色剂显色物质 比色测定,应用得较多有：1、酚-硫酸法葡萄糖或糖类物质 糠醛或糖醛衍生物（单糖或多糖）黄至橙色化合物（用比色法测
18、定）,浓硫酸,苯酚,脱水,2、3，5二硝基水杨酸（DNS）比色法（P124）还原糖+DNS 有色物(黄色)(棕红色)3、半胱氨酸咔唑法（P125）糠醛或其衍生物+半胱氨酸咔唑试剂有色络合物（560nm最大吸收）,NaOH,丙三醇,三、蔗糖的测定蔗糖属非还原性双糖，但可水解为一个葡萄糖和一个果糖，称为转化糖，可用还原糖法测定。对于纯度较高的蔗糖溶液，也可用相对密度法、析光法，旋光法等物理法测定。,1、盐酸水解法。（GB/T5009.8)C12H22O11+H2O 2C6H12O6（蔗糖，342）（转化糖，360）故由转化糖的含量换算成蔗糖含量时，应乘以系数：342/360=0.95,2、酶比色法
19、（P128）蔗糖+H2O 葡萄糖+果糖 葡萄糖酸+H2O2 有色物质(比色测定)详见GB/T16286-1996，用专用试剂盒，高选择性。,-D-果糖苷酶,-FS,显色剂,过氧化氢酶,葡萄糖氧化酶(GOD),四、总糖的测定1、食品中“总糖”的测定在许多食品中共同存在有多种单糖和低聚糖，这些糖有的是来自原料，有的是在生产过程中因为某种目的而人为加入的，有的则是在加工过程中形成的（如蔗糖水解）。这些糖分通常不必也不需要加以区分和单独测定，只需要测定其总量，故出现了“总糖”这一概念.总糖是指单糖（葡萄糖、果糖、双糖（蔗糖、麦芽糖、乳糖）的总量。,2、总糖的测定是以还原糖的测定为基础（蔗糖的水解条件同
20、三）。常用的方法有直接滴定法，蒽酮比色法等，常以转化糖计。,五、可溶性糖的分离与定量前面介绍的都有是几种糖的总量，如需要对每一种糖分别进行定性和定量，则普通的物理方法、化学方法不能胜任。现在一般都采用层析法，包括纸层析，薄层层析、气相色谱、高效液相色谱、离子色谱、电泳层析等。,1、气相色谱糖类物质属于非挥发性物质，如能制成具有挥发性的衍生物，则可采用气相色谱法（GC）测定。常用的衍生物有：三氯硅烷（TMS）衍生物、三氟乙酰（TEA）衍生物、乙酰衍生物和甲基衍生物等，以前两种最常用。详见教材P131-P132或有关专门书籍。,2、高效液相色谱此法发展很快，在可溶性糖的分离与定性定量中，应用最普遍
21、。样品溶液经适当的前处理后，选择适当的分离柱、流动相几乎可作为所有的游离糖的测定。如QB/T2491-2000介绍的例子。,第三节 淀粉的测定,淀粉的单体成分为葡萄糖，聚合度为100-3000。按聚合形式可分为直链淀粉和支链淀粉。一般淀粉均含有这两种淀粉，但糯大米、糯玉米、糯高梁几乎100%为支链淀粉。这两种淀粉的比例不同，改变了淀粉或作用的食用品质。,淀粉具有晶体结构，不同来源的淀粉，其形状和大小各不相同。淀粉不溶于30%以上浓度的乙醇溶液。淀粉水溶液具有旋光性，比旋光度为+201.5。-+205。淀粉可在酸或酶的作用下水解，最终产物是葡萄糖。淀粉的测定就是根据这些性质制定的。,一、酸水解法
22、通常用盐酸水解（GB/T5009.9）（C6H1005）n+nH2O=nC6H12O6 162 180按还原糖法得出葡萄糖总量后，乘以系数162/180=0.9后，即为淀粉含量。本法适用于淀粉含量较高，半纤维素、果胶、多缩戊糖等其他多糖成分较少的样品。因为后者在酸性条件下也可被水解生成木糖，戊糖等还原糖，造成结果偏高。,二、酶水解法 如含有上述非淀粉成分物质较多的麸皮、米糠、粗淀粉应选用酶水解法：样品经除去脂肪和可溶性糖类后，在淀粉酶的作用下，淀粉水解为麦芽糖和低分子量的糊精（水溶性），过滤后，再用盐酸进一步水解成葡萄糖，然后用还原糖法测定。,三、其他方法1、旋光法：普通淀粉的比旋光度常用20
23、3计，豆类淀粉200。2、称量法：把样品与氢氧化钾酒精溶液共热，使蛋白质、脂肪溶解，而淀粉、粗纤维不溶。过滤后，用氢氧化钾溶液溶解淀粉，使之与粗纤维分离。然后用酸性乙酸（用乙酸酸化）使淀粉重新沉淀，过滤、洗涤（乙醇）、干燥（105），扣除灰分后即为淀粉含量。此法常用于午餐肉，红肠等食品中淀粉含量的测定。,3、其他（加压硫酸水解法，酶比色法、蒽酮比色法等）,四、淀粉其他性质的测定1、直链淀粉含量比例的测定原理：直链淀粉与碘溶液形成深蓝色复合物，支链淀粉则生成棕红色复合物，在淀粉总量一定，改变直链支链淀粉的比例，可制成一毓由深蓝到紫红的不同色阶，在620nm测吸光度制作标准曲线，可得出样品中直链淀
24、粉的质量分数。见教材P142或GB/T15684。,2、淀粉化度的测定淀粉的化度也叫糊化程度，即食植物性食品（方便面）有此指标。化的淀糊（已糊化淀粉）可被淀粉酶水解生成还原糖，而生淀粉（未糊化）不被淀粉酶作用（不能生成还原糖），可被过滤除去。由二者之差，可计算出淀粉的化程度。,第四节 粗纤维的测定,食品中的粗纤维在化学上不是单一组分的物质，包括有纤维素、半纤维素、木质素等多种组分的混合物，常指不被稀酸、稀碱所溶解的一类物质。近代提出了“膳食纤维”概念，指不被人的消化系统所消化、分解、吸收的一类物质，包括纤维素、半纤维素、木质素、戊聚糖、果胶、树胶等。纤维或膳食纤维有生理功能，所以引起人们的重视
25、。,一、粗纤维的测定定义：用热的稀酸、稀碱依次处理，除去蛋白质、脂肪，再用乙醇或乙醚除去单宁、色素及脂肪，扣除灰分，即为粗纤维。方法：物理处理过程，称量测定（纤维素测定仪）。详见教材P144-146，以及GB/T5009.10。,二、不溶性膳食纤维的测定定义指食品中的不溶性于水的纤维素、半纤维素、木质素等。方法：用热的中性洗涤剂溶液浸煮样品，可除去糖分、蛋白质、淀粉、果胶等物质。再经淀粉酶溶解除去结合态淀粉，最后用水、丙酮洗涤除去残存的脂肪、色素、所残存的干物质即定义为不溶性膳食纤维。见GB/T9822-988,GB/T12394-190等。,第五节 果胶物质的测定,果胶也是一类物质的总称，是
26、由半乳糖醛酸、乳糖、阿拉伯糖、葡萄糖醛酸等组成。不同品种，其组成有差异。,果胶质可分为原果胶、果胶、果胶脂酸、果胶酸。在植物中不同部位，或被果胶酶或酸的水解程度不同而分布。果胶在食品植物材料的加工有重要的理化性质。果胶可生成凝胶生产果酱、果冻等果胶具有增稠、乳化作用生产果汁、防止沉淀、稳定作用果胶具有润滑、吸水、持水功能。果胶可与许多金属离子生成沉淀。果胶分子中含有甲氧基，在酶的作用下（酵母）可生成甲醇（劣质果酒）。,一、称量法原理：果胶不溶于70%乙醇，除去杂质后可被皂化生成果胶酸钠，再酸化生成果胶酸，再与钙盐生成果胶酸钙，经烘干后称量，换算为果胶酸的含量。二、咔唑比色法原理：果胶经水解生成半乳糖醛酸，在强酸中与咔唑试剂发生缩合反应，生成紫红色化合物，用比色法测定，结果以半乳糖醛酸计表示果胶物质的含量。,思考题,1、说明糖类物质的分类、结构、性质及与测定方法的关系。2、还原糖法具有那些大类方法？简述他们的各自特点。3、用直接滴定法测定还原糖含量依据什么原理？有那些注意多事项？,4、为什么说高锰酸钾滴定法的准确度和重现性均优于直接滴定法。5、比较食品中淀粉含量测定时两种水解方法（酸水解法，酶酸水解法）的适用范围及优缺点。6、说明粗纤维素、膳食纤维、果胶质的定义及其测定原理。,
