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掌握容量分析法的要點
一、
糕點、糖果中還原糖的測定
1、高錳酸鉀法
該法是國家標(biāo)準(zhǔn)分析方法,它適用于各類食品中還原糖的測定,對于深色樣液也同樣適用。這種方法的主要特點是準(zhǔn)確度高,重現(xiàn)性好,這兩方面都優(yōu)于直接滴定法。但操作復(fù)雜、費時,需查特制的高錳酸鉀法糖類檢索表(見附錄)
1)原理:將還原糖與過量的堿性酒石酸銅溶液反應(yīng),還原糖使二價銅還原為氧化亞銅。經(jīng)過濾取得氧化亞銅,用Fe2(SO4)3溶液將其氧化溶解,而三價鐵鹽被還原為亞鐵鹽,再用高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)液滴定所產(chǎn)生的亞鐵鹽。根據(jù)高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的消耗量計算氧化亞銅的質(zhì)量,從附錄中查得與氧化亞銅量相當(dāng)?shù)倪€原糖量,再計算樣品中的還原糖含量。
2)試劑:堿性酒石酸銅甲液:稱取35.639g硫酸銅(CuSO4·5H2O),加適量水溶解,加0.5ml濃H2SO4,再加水稀釋至500ml,用精制石棉過濾;堿性酒石酸銅乙液:稱取173g酒石酸鉀鈉及50gNaOH,加適量水溶解,并稀釋至500ml,用精制石棉過濾,貯存于橡膠塞玻璃瓶內(nèi);精制石棉:先將石棉用3mol/LHCl浸泡2~3h,用水洗凈;再用100g/LNaOH溶液浸泡2~3h,傾去溶液,之后用堿性酒石酸銅乙液浸泡數(shù)小時,用水洗凈;再以3mol/LHCl浸泡數(shù)小時,以水洗至不呈酸性。然后加水振搖,使其成微細(xì)的漿狀軟纖維,用水浸泡并貯存于玻璃瓶中,即可用作填充古氏坩堝用;0.02mol/L高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液:稱取3.3g高錳酸鉀溶于1050ml水中,緩緩煮沸20~30min,冷卻后置于暗處密閉保存數(shù)日,用垂融漏斗過濾,保存于棕色瓶中。用基準(zhǔn)草酸鈉標(biāo)定其準(zhǔn)確濃度;1mol/LNaOH溶液:稱取4gNaOH,加水溶解并稀釋至100ml;Fe2(SO4)3溶液:稱取50g Fe2(SO4)3,加入200ml水溶解后,慢慢加入100ml H2SO4,冷卻后加水稀釋至1000ml;3mol/LHCl:量取30ml濃HCl,加水稀釋至120ml
3)儀器:25ml古氏坩堝或G4垂融坩堝;真空泵或水力真空管
4)測定方法
①樣品處理
A、乳及乳制品、含蛋白質(zhì)的冷食類:稱取約2~5g固體樣品(25~50ml液體樣品)置于250ml容量瓶中,加50ml水,搖勻后加10ml堿性酒石酸銅甲液及4ml1mol/LNaOH溶液至刻度,混勻,靜置30min,用干燥濾紙過濾,棄去初濾液,濾液供測定用。
B、酒精性飲料:吸取100ml樣品,置于蒸發(fā)皿中,用1mol/LNaOH溶液中和至中性,蒸發(fā)至原體積的1/4后,移入250ml容量瓶中。加50ml水,混勻。以下按A項“加10ml堿性酒石酸銅甲液”起,依同樣方法操作。
C、含淀粉較多的食品:稱取10~20g樣品,置于250ml容量瓶中,加200ml水,在45℃水浴中加熱1h,并時時振搖,冷卻后加水至刻度,混勻,靜置。吸取20ml上清液置于另一250ml容量瓶中。以下按A項“加10ml堿性酒石酸銅甲液”起,依同樣方法操作。
D、汽水等含CO2的飲料:吸取100ml樣品置于蒸發(fā)皿中,在水浴上除去CO2后,移入250ml容量瓶中,并用水洗滌蒸發(fā)皿,洗液并入容量瓶中,再加水至刻度,混勻后備用。
②測定:吸取50ml處理后的樣品溶液置于400ml燒杯內(nèi),加25ml堿性酒石酸銅甲液及25ml乙液,蓋上表面皿,置電爐上加熱,使在4min內(nèi)沸騰,再準(zhǔn)確沸騰2min,趁熱用G4垂融坩堝或鋪好石棉的古氏坩堝抽濾,并用60℃熱水洗滌燒杯及沉淀,至洗液不呈堿性為止。將古氏坩堝或G4垂融坩堝放回400ml燒杯中,加25ml Fe2(SO4)3溶液及25ml水,用玻璃棒攪拌至氧化亞銅*溶解,以0.02mol/LKMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至微紅色為終點。同時吸取50ml水,加入與測樣品時相同量的堿性酒石酸甲液、乙液、Fe2(SO4)3溶液及水,按同一方法做試劑空白試驗。
5)結(jié)果計算
①根據(jù)滴定所消耗KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積,計算相當(dāng)于樣品中還原糖的氧化亞銅的質(zhì)量,即
m=(v-v0)×c×143.08×5/2=(v-v0)×c×357.7式中 m——氧化亞銅的質(zhì)量(mg) v——測定用樣品液所消耗KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積 (ml) v0——試劑空白試驗消耗KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積 (ml) c——KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度(mol/l) 143.08——氧化亞銅的摩爾質(zhì)量(mg/m mol)
②根據(jù)上式計算所得氧化亞銅的質(zhì)量查附錄得出相當(dāng)?shù)倪€原糖的質(zhì)量,再按下式計算樣品中還原糖的含量,即w(還原糖)=m1×100/〔(1000×m×v2/v1)〕=m1×v1/(10×m×v2) 式中: w(還原糖)——還原糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%) m——樣品的質(zhì)量 (g) m1——查表得出的相當(dāng)還原糖的質(zhì)量 (mg) v1——樣品處理液的總體積(ml) v2——測定用樣品處理溶液的體積 (ml)
6)說明
①必須注意反應(yīng)條件的控制,加入堿性酒石酸銅甲、乙液后必須控制在4min內(nèi)沸騰,維持沸騰2min,時間要準(zhǔn)確,否則會引起較大誤差,重現(xiàn)性不好。
②煮沸過程中若發(fā)現(xiàn)溶液藍(lán)色消失,說明糖度過高,需減少樣品處理液的用量,重新操作,而不應(yīng)增加堿性酒石酸銅溶液的用量。
③抽濾過程中應(yīng)防止氧化亞銅沉淀暴露于空氣中,需使沉淀始終在液面下避免氧化。
④樣品處理中利用CuSO4在堿性條件下作為澄清劑,除去蛋白質(zhì)等成分。
2、直接滴定法
1)原理:樣品經(jīng)除去蛋白質(zhì)后,在加熱條件下,直接滴定經(jīng)標(biāo)定的堿性酒石酸銅溶液,還原糖將二價銅還原為氧化亞銅。以亞甲基藍(lán)為指示劑,在終點稍過量的還原糖將藍(lán)色的氧化型亞甲基藍(lán)還原為無色的還原型亞甲基藍(lán),根據(jù)試樣所消耗的體積計算還原糖的含量。
直接滴定法已經(jīng)過多次改進(jìn),只要嚴(yán)格遵守實驗條件,分析結(jié)果的準(zhǔn)確度和重現(xiàn)性是能夠滿足定量分析的要求。
2)試劑
①費林氏劑甲液:稱取15g硫酸銅(CuSO4·5H2O)及0.05g四甲基藍(lán),溶于水中并稀釋至1000ml
②費林氏劑乙液:稱取50g酒石酸鉀鈉及75gNaOH,溶于水中,再加入4g亞鐵氰化-鉀,*溶解后,用水稀釋至1000ml,貯存于橡膠塞玻璃瓶內(nèi)。
③乙酸鋅溶液:稱取乙酸鋅結(jié)晶21.9g,加3ml冰醋酸,加水溶解至100ml
④106g/l亞鐵氰化-鉀溶液
⑤葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液:準(zhǔn)確稱取1.0000g經(jīng)過96±2℃干燥2h的純葡萄糖,加水溶解后加入5mlHCl,并以水稀釋至1000ml。此溶液每1ml相當(dāng)于1.0mg葡萄糖。
3)操作方法
①樣品處理:準(zhǔn)確稱取樣品(粉碎后的)2.5~5.0g置于250ml容量瓶中,加水50ml,搖勻后慢慢加入5ml乙酸鋅溶液,混勻后再慢慢加入5ml亞鐵氰-化鉀溶液,振搖,加水定容并搖勻后靜置30min,用干濾紙過濾,棄去初始濾液,過濾液備用。
②標(biāo)定堿性酒石酸銅溶液:吸取5.00ml堿性酒石酸銅甲液及5.00ml堿性酒石酸銅乙液,置于250ml錐形瓶中,加水10ml,加入玻璃珠3粒,從滴定管加約9ml標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖液,使其在2min內(nèi)加熱至沸。趁熱以0.5滴/s的速度繼續(xù)滴加糖液,直至溶液顏色剛好褪去為終點,記錄消耗葡萄糖液的體積。平行操作3次,得m平均消耗葡萄糖液的體積。
計算每10ml(甲、乙各5ml)堿性酒石酸銅溶液相當(dāng)于葡萄糖的質(zhì)量(mg),即
m=v×c
式中 m——10ml堿性酒石酸銅溶液相當(dāng)于葡萄糖的質(zhì)量(mg)
v——標(biāo)定時消耗葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液的總體積
c——葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度(mg/ml)
③樣品溶液的預(yù)測定:吸取費林氏甲、乙液各5ml,置于150ml三角瓶中,加水10ml、玻璃珠2粒,控制在2min內(nèi)加熱至沸,趁沸以先快后慢的速度,從滴定管中加樣液,趁沸以0.5滴/s的速度繼續(xù)滴定至藍(lán)色剛好褪去為終點,記錄消耗樣液的體積。
④樣品溶液的測定:吸取費林氏甲、乙液各5ml,置于150ml三角瓶中,加水10ml、玻璃珠2粒,從滴定管中加入比預(yù)測定體積少1ml的樣液,使其在2min內(nèi)加熱至沸,趁沸以0.5滴/s的速度繼續(xù)滴定至藍(lán)色剛好褪去為終點,記錄消耗樣液的體積。同法平行操作3次,得出平均消耗樣液的體積。
4)結(jié)果計算
w(還原糖)=m1×100×250/(m×v×1000)=25×m1/(m×v)
式中: w(還原糖)——還原糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%)
m——樣品的質(zhì)量 (g)
v——測定時平均消耗樣品溶液的體積 (ml)
m1——10ml堿性酒石酸銅溶液相當(dāng)于葡萄糖的質(zhì)量 (mg)
250——樣品溶液的總體積 (ml)
5)說明
①醋酸鋅及亞鐵氰化-鉀作為蛋白沉淀劑;堿性酒石酸銅甲、乙液應(yīng)分別配制,分別儲存,不能事先混合儲存。
②測定中的滴定速度、加熱時間及熱源穩(wěn)定程度、錐形瓶壁厚度對測定精密度影響很大,在預(yù)測及正式測定過程中試樣條件應(yīng)力求一致。平行測定的樣品溶液所消耗體積相差應(yīng)不超過0.1ml
③整個滴定過程應(yīng)保持在微沸狀態(tài)下進(jìn)行,繼續(xù)滴定終點的體積應(yīng)控制在0.5~1ml之內(nèi),否則應(yīng)重做。
④樣品中還原糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不宜過高或過低,需根據(jù)預(yù)測加以調(diào)節(jié),以0.1%為宜。
⑤滴定至終點,指示劑被還原糖所還原,藍(lán)色消失,呈淡黃色,稍放置,接觸空氣中的氧,指示劑被氧化,會重新變成藍(lán)色,此時不應(yīng)再滴定
⑥配制標(biāo)準(zhǔn)液的葡萄糖應(yīng)先在50~60℃下干燥30min然后置于98~100℃烘箱中烘至恒重
⑦堿性酒石酸銅的氧化能力較強,可將醛糖和酮糖都氧化,所以測得的是總還原糖的質(zhì)量
⑧本法對糖進(jìn)行定量的基礎(chǔ)是堿性酒石酸銅溶液中Cu2+的量,所以,樣品處理時不能采用CuSO4,NaOH作為澄清劑,以免樣液中誤入Cu2+得出錯誤的結(jié)果
⑨在堿性酒石酸銅乙液中加入亞鐵氰-化鉀,是為了使所生成的Cu2O紅色沉淀與之形成可溶性的無色絡(luò)合物,使終點便于觀察。
⑩次甲基藍(lán)也是一種氧化劑,但在測定條件下其氧化能力比Cu2+弱,故還原糖先與Cu2+反應(yīng),待Cu2+*反應(yīng)后,稍過量的還原糖才會與亞甲基藍(lán)發(fā)生反應(yīng),溶液顏色消失,指示到達(dá)終點。
二、糕點、糖果中總糖的測定
測定總糖通常以還原糖的測定方法為基礎(chǔ),將食品中的非還原性雙糖,經(jīng)酸水解成還原性單糖,再按還原糖的測定法測定,測出以轉(zhuǎn)化糖計的總糖量。若需要單純測定食品中的蔗糖量,可分別測定樣品水解前的還原糖量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,即1g轉(zhuǎn)化糖量相當(dāng)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、折光法等簡易的物理方法測定總糖量。
1、原理:樣品除去蛋白質(zhì)后,加入稀HCl,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。
2、儀器:1)恒溫水浴箱2)其他儀器同還原糖的測定
3、試劑:1)6mol/LHCl溶液2)甲基紅指示劑:稱取0.1g甲基紅溶于100ml60%(體積分?jǐn)?shù))乙醇中3)200g/LNaOH溶液
4、測定方法
1)樣品處理:按還原糖測定法中的方法進(jìn)行
2)樣品中總糖量的測定:吸取50ml樣品處理液置于100ml容量瓶中,加6mol/LHCl溶液5ml,在68~70℃水浴中加熱15min,冷卻后加2滴甲基紅指示劑,用200g/LNaOH溶液中和至中性,加水至刻度線,混勻,按還原糖測定法中直接滴定法或高錳酸鉀法進(jìn)行測定
5、結(jié)果計算
樣品中總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計算公式為 w(總糖)=m1×100/〔(1000×m×(50/v1)×(v2/100)〕=m1×v1/(5×m×v2)
式中: w(總糖)——總糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%) m——樣品的質(zhì)量 (g) m1——直接滴定法中10ml堿性酒石酸銅相當(dāng)于轉(zhuǎn)化糖的質(zhì)量 (mg) 或高錳酸鉀法中查表得出相當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)化糖質(zhì)量(mg) v1——樣品處理液的總體積(ml) v2——測定總糖量取用水解液的體積 (ml)
6、說明
1)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性及重現(xiàn)性取決于水解的條件,要求樣品在水解過程中,只有蔗糖被水解而其他化合物不被水解。
2)在用直接滴定法測定蔗糖時,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)液,按測定條件水解后進(jìn)行標(biāo)定。
3)堿性酒石酸銅溶液的標(biāo)定
①稱取105℃烘干至恒重的純蔗糖1.0000g,以蒸餾水溶解,移入500ml容量瓶中,稀釋至刻度,搖勻。此標(biāo)準(zhǔn)液1ml相當(dāng)于純蔗糖2mg
②吸取蔗糖標(biāo)準(zhǔn)液50ml置于100ml容量瓶中,加6mol/LHCl溶液5ml,在68~70℃水浴中加熱15min,冷卻后加2滴甲基紅指示劑,用200g/LNaOH溶液中和至中性,加水至刻度線,混勻,此標(biāo)準(zhǔn)液1ml相當(dāng)于蔗糖1mg
③取經(jīng)水解的蔗糖標(biāo)準(zhǔn)液,按直接滴定法標(biāo)定堿性酒石酸銅溶液,則10ml堿性酒石酸銅溶液相當(dāng)于轉(zhuǎn)化糖的質(zhì)量為m2=v×m1/0.95 式中: m1——1ml蔗糖標(biāo)準(zhǔn)水解液相當(dāng)于蔗糖的質(zhì)量(mg) m2——10ml堿性酒石酸銅液相當(dāng)于轉(zhuǎn)化糖的質(zhì)量(mg) v——標(biāo)定中消耗蔗糖標(biāo)準(zhǔn)水解液的體積(ml) 0.95——蔗糖換算為轉(zhuǎn)化糖的系數(shù)
4)利用酶的專一性也可進(jìn)行酶法水解,如采用β-果糖苷酶(轉(zhuǎn)化糖)進(jìn)行水解,這種方法的應(yīng)用,關(guān)鍵在于酶制劑本身的純度及活力,目前較少采用。
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