第四章--食品营养成分的分析1

第四章食品营养成分的分析第一节水分的测定1.1概述1.1.1水的作用1.1.2水分的存在状态1.1.3水分测定的意义1.2水分测定的方法1.2.1干燥法1.2.2蒸馏法1.2.3卡尔•费休法1.1.1水的作用水是维持动、植物和人类生存必不可少的物质之一溶解可溶性物质构成溶液分散淀粉、蛋白质等亲水性高分子形成凝胶分散脂肪成为乳浊液水不但是生物体内化学反应的介质，本身也是生物化学反应的反应物。1.1.2水分的存在状态结合水：构成水、邻近水、多层水自由水：滞化水:被组织中的显微和亚显微结构与膜所阻留毛细管水:在生物组织的细胞间隙和制成食品的结构组织中通过毛细管力所系留的水自由流动水:动物的血浆、淋巴和尿液以及植物导管和细胞内液泡等内部的水1.1.3水分的测定的意义水分是影响食品质量的因素，控制水分是保障食品不变质的手段。水分的测定干燥法直接干燥法减压干燥法蒸馏法卡尔•费休法其他测定水分方法红外线干燥法1.2.1直接干燥法原理：在一定的温度（95～105℃）和压力（常压）下，将样品在烘箱中加热干燥，除去水分，干燥前后样品的质量之差为样品的水分含量。水分重量=原样品重量-干燥后重量适用范围:1.在95～105℃时除水外不含或仅含微量易挥发性物质2.不含或少含在高温下易氧化的物质,热稳定样品的制备、测定及结果计算1.样品预处理：a.采集，处理，保存过程中，要防止组分发生变化，特别要防止水分的丢失或受潮。b.固体样品:磨碎（粉碎），谷类达18目，其他30～40目。c.含水量﹥16%的谷类食品:采用两步干燥法。如面包，切成薄片，自然风干15~20h,磨碎，过筛，烘干。d.液态样品:水浴上先浓缩，然后进干燥箱。e.浓稠液体（糖浆、炼乳等）：应先准确称样，再加入已知质量的海砂或无水硫酸钠，搅拌均匀后干燥至恒重2.常压干燥法操作过程：烘箱预热→称量皿恒重m3→准确称样+称量皿重m1→干燥1h→冷却30min→称量→干燥1h→冷却30min→称量→反复至恒重,准确称样+称量皿重m2恒重——最后两次重量之差＜2mg。基本保证水分蒸发完全。3.水分的计算：水分%=1003121mmmm操作条件的选择:（1）称量皿的选择（铝制、玻璃）玻璃称量皿——能耐酸碱，不受样品性质的限制，常用于常压干燥法。铝制称量皿——质量轻，导热性强，但对酸性食品不适宜，常用于减压干燥法或原粮水分的测定。选择称量皿的大小要合适，一般样品≯1/3高度。称量皿放入烘箱内，盖子应该打开,斜放在旁边，取出时先盖好盖子,用纸条取,放入干燥器内,冷却后称重。称样量固态、浓稠态样品控制在2～5克；含水分较高的样品控制在15～20克1.2.2减压干燥法原理:利用水的沸点随压力的下降而下降,将样品称量后放入真空干燥箱内，在选定的真空度与加热温度下干燥至恒重，干燥后样品所失去的质量百分比即为水分含量适用范围：适用于在较高温度下易热分解、变质或不易除去结合水的食品，如糖浆、果糖、味精、麦乳精、高脂肪食品、果蔬及其制品等的水分含量测定操作装置1.2.3蒸馏法原理：两种互不相溶的液体构成的二元体系的沸点低于其中各组份分沸点。将食品中的水分与有机溶剂如甲苯、苯、二甲苯等，共沸蒸出，冷凝并收集馏出液，由于水与其他组分密度不同，馏出液在有刻度的接收管中分层,根据水的体积计算水分含量。例：有关沸点：水——100℃苯——80.2℃水+苯——69.25℃操作方法1.准确称取适量样品2.00~5.00克置于蒸馏瓶2.加入预先蒸馏的甲苯(或二甲苯)50~75ml使样品浸没(防止大量起泡:戊醇或异戊醇)3.从冷凝管顶端注入甲苯(或二甲苯),使之充满水分接受刻度管4.加热慢慢蒸馏,使每秒钟约蒸馏出2滴馏出液5.待大部分水分蒸馏出后,加速蒸馏使每秒约蒸出4滴馏出液6.接收管内的体积不再增加时,停止蒸馏,读取接受管水层的容积读刻度前注意:从冷凝管顶端注入少许甲苯(或二甲苯)冲洗;铜丝引流;事先涂硅油水分穿过有机层时可能出现乳浊液,分层不明显,可加入异丁醇或戊醇适用范围：广泛用于各类果蔬、油类等多种样品的水分的测定；特别是香料，此法是唯一公认的水分含量的标准分析方法。计算：水分（%）=(V∕W)×100V——接收管内水的体积。W——样品质量1.2.4卡尔·费休法（KarlFischer)原理：费休法的基本原理是利用I2氧化SO2时，需要有定量的水参加反应：I2+SO2+2H2OH2SO4+2HI但此反应具可逆性，当硫酸浓度达0.05%以上时，即能发生逆反应I2+SO2+2H2O+3C5H5N→2C5H5NHI+C5H5NSO3氢碘酸吡啶硫酸吡啶硫酸吡啶很不稳定，与水发生副反应，形成干扰。生成的硫酸吡啶很不稳定，能与水发生副发应，消耗一部分水而干扰测定C5H5NSO2O+H2OC5H5NHSO4HC5H5NSO2O+CH3OHC5H5NHSO4•CH3若有甲醇存在，则硫酸吡啶可生成稳定的甲基硫酸氢吡啶；于是促使测定水的滴定反应得以定量完成。费休法的滴定总反应式可写为：（I2+SO2+3C5H5N+CH3OH）+H2O2C5H5N•HI+C5H5N•HSO4CH3将I2、SO2、C5H5N、CH3OH配在一起成为费休试剂。滴定操作中可用两种方法确定终点当用费休试剂滴定样品达到化学计量点时，再过量1滴费休试剂中的游离碘即会使体系呈现浅黄甚至棕黄色，据此即作为终点而停止滴定，此法适用于含有1%以上水分的样品.双指示电极安培滴定法，也叫永停滴定法,其原理是将两枚相似的微铂电极插在被滴样品溶液中，给两电极间施加10~25mV电压，在开始滴定直至化学计量点前，因体系中只存留碘化物而无游离碘，电极间的极化作用使外电路中无电流通过（即微安表指针始终不动），而当过量1滴费休试剂滴入体系后，由于游离碘的出现使体系变为去极化，则溶液开始导电，外路有电流通过，微安表指针偏转至一定刻度并稳定不变，即为终点，此法更适宜于测定深色样品及微量、痕量水分时采用。适用范围费休法广泛地应用于各种液体、固体及一些气体样品中水分含量的测定，均能得到满意的结果，在很多场合，此法也常被作为水分特别是痕量水分（低至ppm级）的标准分析方法，用以校正其他测定方法。在食品分析中，采用适当的预防措施后此法能用于含水量从1ppm到接近100%的样品的测定，已应用于面粉、砂糖、人造奶油、可可粉、糖蜜、茶叶、乳粉、炼乳及香料等食品中的水分测定，结果的准确度优于直接干燥法，也是测定脂肪和油品中痕量水分的理想方法。样品的测定卡尔•费休试剂的标定样品的测定结果计算水分（%）=WVTWVT101001000式中：T——卡尔•费休试剂对水的滴定度，mg/ml；V——滴定所消耗的卡尔•费休试剂体积，ml；W——样品质量，g。第二节酸的测定2.1概述2.1.1酸度分类2.1.2酸度测定的意义2.2酸度的测定2.2.1总酸度的测定2.2.2有效酸度（pH）值的测定2.2.3挥发酸的测定2.1.1酸度的分类总酸度——指食品中所有酸性成分的总量.有效酸度——指被测溶液中H+的浓度。挥发酸——指食品中易挥发的有机酸，如甲酸、乙酸（醋酸）、丁酸等低碳链的直链脂肪酸2.1.2酸度测定的意义有机酸影响食品的色、香、味及稳定性食品中有机酸的种类和含量是判断其质量好坏的一个重要指标利用食品中有机酸的含量和糖含量之比，可判断某些果蔬的成熟度2.2酸度的测定2.2.1总酸度的测定原理:用标准碱液滴定食品中的酸，中和生成盐，用酚酞做指示剂反应式：RCOOH+NaOH→RCOONa+H2O适用范围适用于各种浅色食品的总酸的测定注意事项1.样品颜色较深时可加水稀释,如果样液颜色过深或浑浊，则宜用电位滴定法2.样品浸提、定容用的蒸馏水中不能含有二氧化碳，一般将蒸馏水煮沸并迅速冷却3.因食品中含有多种有机酸，总酸度的测定结果通常以样品中含量最多的那种酸表示。要在结果中注明以哪种酸计。式中：C－标准NaOH溶液的浓度，mol/L；V－滴定消耗标准NaOH溶液体积，mL；m－样品质量或体积，g或mL；V0－样品稀释液总体积，mL；V1－滴定时吸取的样液体积，mL；K－换算系数，即1mmolNaOH相当于主要酸的克数。01100CVKVmV总酸度换算系数的选择分析样品主要有机酸换算系数葡萄及其制品酒石酸0.075柑橘类及其制品柠檬酸0.064或0.070（带一分子结晶水）苹果、核果及其制品苹果酸0.067乳品、肉类、水产品及其制品乳酸0.090酒类、调味品乙酸0.060菠菜草酸0.0452.2.2挥发酸的测定挥发酸包含游离的和结合的两部分1.直接滴定法—通过水蒸气蒸馏，把挥发酸分离出来，然后用标准碱液滴定。特点：操作方便，较常用于挥发酸含量较高的样品。2.间接法测定—将挥发酸蒸发排除后，用标准碱滴定不挥发酸，最后从总酸中减去不挥发酸，即得挥发酸含量。总酸=挥发酸+不挥发酸特点：适用于样品中挥发酸含量较少，或在蒸馏操作的过程中蒸馏液有所损失或被污染。水蒸气蒸馏法(一）原理样品经适当的处理后，加适量磷酸使结合态挥发酸游离出来，用水蒸气蒸馏分离出总挥发酸，经冷却、收集后，以酚酞做指示剂，用标准碱液滴定至微红色，30秒不褪色为终点，根据标准碱的消耗量计算出样品总挥发酸含量。适用范围：适用于各类饮料、果蔬及其制品、发酵制品、酒等中间挥发酸含量的测定。①一般果蔬及饮料可直接取样。②含CO2的饮料、发酵酒类，须排除CO2，方法是取80～100ml(g)样品于锥形瓶中，在用电磁搅拌器的同时，于低真空下抽气2～4分钟以除去CO2;③固体样品（如干鲜果蔬及其制品）及冷冻、粘稠等制品，先取可食部分加入定量水（冷冻制品须先解冻），用高速组织捣碎机捣成浆状，再称取处理样品10克，加无CO2蒸馏水溶解并稀释至25ml。样品处理方法食品中总挥发酸通常以醋酸的重量百分数表示。计算如下：结果计算X%=[(V1-V2)×C×0.06]×100∕m式中：X—以醋酸计，g∕100g(ml)样品。N—标准碱液的浓度，mol∕L。V1—样品蒸馏液滴定时所消耗的0.01mol∕LNaOH溶液的ml数。V2—对空白蒸馏液滴定时消耗的标准碱的量。m—样品质量或体积，g或ml。0.06—换算为醋酸的系数。说明①样品中挥发酸如采用直接蒸馏法比较困难，因挥发酸与水构成有一定百分比的混溶体，并有固定的沸点。在一定沸点下，蒸汽中的酸与溶液中的酸之间有一个平衡关系，（即蒸发系数x),在整个平衡时间内x不变，故一般不采用直接蒸馏法。而水蒸气蒸馏中，挥发酸和水蒸气分压成比例地自溶液中一起蒸馏出来，加速挥发酸的蒸馏速度。②在蒸馏前应先将水蒸气发生器中的水煮沸10分钟，或在其中加入2滴酚酞指示剂并加NaOH至呈浅红色，以排除其中的CO2,并用蒸汽冲洗整个装置。③溶液中总挥发酸包括游离态与结合态2种。而结合态挥发酸又不容易挥发出来，所以要加少许磷酸，使结合态挥发酸挥发出来。④整个装置连接要好，防止挥发酸泄露。2.2.3有效酸度（pH）值的测定在食品酸度测定中，有效酸度(pH值)的测定，往往比测定总酸度更有实际意义，更能说明问题，表示食品介质的酸碱性。测H﹢的活度(近似认为是浓度)。pH值的测定方法：①电位法(pH计法)②比色法③化学法:利用蔗糖的转化速度，重氮基醋酸乙酯或乙缩醛的分解速度来求pH值。电位法(pH计法)1.原理以玻璃电极为指示电极，饱和甘汞电极为参比电极，插入待测样液中，组成原电池，玻璃电极所显示的电位可因溶液氢离子浓度不同而改变，甘汞电极的电位保持不变，因此电极之间产生电位差（电动势），该电池电动势的大小，与溶液pH值有直线关系。E=E°-0.0591pH(25℃）即在25℃时，每相差一个pH值单位就产生59.1mV的电池电动势，利用酸度计测量电池电动势动势并直接以pH表示，故可从酸度计上读出出样品溶液的pH值。2.适用范围本方法适用于各种饮料、果蔬及其制品，以及肉、蛋类等食品中pH值的测定。测定值可准确到0.01pH单位。3主要仪器①PHS-3C型酸度计，PHS—25型酸度计,PHS