【正文】 食品分析 Food Analysis 食品學(xué)院 叢 健 Tel： 61900381 Email： 第四章 食品的一般成分分析 ? 水分的測(cè)定 ? 灰分的測(cè)定 ? 脂類的測(cè)定 ? 碳水化合物的測(cè)定 ? 蛋白質(zhì)和氨基酸的測(cè)定 ? 維生素的測(cè)定 ? 酸性物質(zhì)的測(cè)定 第五節(jié) 蛋白質(zhì)和氨基酸的測(cè)定 ? 蛋白質(zhì)是含氮的有機(jī)化合物 ， 分子量很大 。 主要由 C、 H、 O、 N、 S五種元素組成 。 某些蛋白質(zhì)中還含有微量的 P、 Cu、 Fe、 I 等 。 ? 在食品和生物材料中常包括蛋白質(zhì) ， 可能還包括有非蛋白質(zhì)含氮的化合物 ， （ 如核酸 、 含氮碳水化合物 、 生物堿等；含氮類脂 、 卟啉和含氮的色素 ） 。 蛋白質(zhì)和氨基酸的測(cè)定 ? 蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ) ， 人體 11%~13%總熱量來自蛋白質(zhì) 。 無論動(dòng)物 、 植物都含有蛋白質(zhì) ， 只是含量及類型不同 。 ? 蛋白質(zhì)是食品的最重要質(zhì)量指標(biāo) ， 其含量與分解產(chǎn)物直接影響食品的色 、 香 、 味 。 一般說來 ， 動(dòng)物性食品的蛋白質(zhì)含量高于植物性食品 。 例如 牛肉 %， 豬肉 %， 兔肉 21%， 雞肉 20%， 牛乳 %， 帶魚 %， 大豆 40%， 面粉 %， 菠菜 %， 黃瓜 %， 蘋果 % 蛋白質(zhì)的測(cè)定 ? 蛋白質(zhì)的測(cè)定方法分三大類： 一類是利用蛋白質(zhì)的共性即含氮量、肽鍵和折射率等測(cè)定蛋白質(zhì)含量； 另一類是利用蛋白質(zhì)中的氨基酸殘基、酸性和堿性基因以及芳香基團(tuán)等測(cè)定蛋白質(zhì)含量 還有一類是使用色譜和質(zhì)譜，通過色譜的分離，和質(zhì)譜的質(zhì)量分析進(jìn)行測(cè)定。 ? 食品和其原料中蛋白質(zhì)含量的測(cè)定，主要（也是最常用的）用凱氏定氮法測(cè)定總氮量，然后乘一個(gè)蛋白質(zhì)換算系數(shù)。這里也包括非蛋白的氮，所以只能稱為粗蛋白的含量（但馬鈴薯等非蛋白氮多的要單測(cè)）。 具體測(cè)定方法 ? 凱氏定氮法 —— 最常用的 ， 國(guó)內(nèi)外應(yīng)用普遍 。 ? 雙縮脲反應(yīng) 、 染料結(jié)合反應(yīng) 、 酚試劑法 ? 紅外分析儀 、 紫外分光光度法 ? 液相色譜和飛行時(shí)間質(zhì)譜 蛋白質(zhì)的定量測(cè)定 ? 一般情況下，蛋白質(zhì)的含氮量一般為 15%~ %，有的上下浮動(dòng)。據(jù)此，可以測(cè)出總氮 N，從而推算樣品中蛋白質(zhì)含量。 ? 此數(shù)值（ ）稱為蛋白質(zhì)系數(shù) ，用 F表示。 不同種類食品的蛋白質(zhì)系數(shù)有所不同 ，如玉米，蕎麥，青豆，雞蛋等為 ，花生為 ，大米為 ，大豆及其制品為 ，小麥粉為 ，牛乳及其制品為 。 蛋白質(zhì)含量??? %16NN凱氏定氮法 ? 由 Kieldhl于 1833年提出，現(xiàn)發(fā)展為常量、微量、自動(dòng)定氮儀法，半微量法及改良凱氏法。 ? 是通過測(cè)出樣品中的總含氮量再乘以相應(yīng)的蛋白質(zhì)系數(shù)而求出蛋白質(zhì)的含量 。 ? 此法的結(jié)果稱為 粗蛋白質(zhì) 含量 ： 由于樣品中含有少量非蛋白質(zhì)含氮化合物， 如核酸、生物堿、含氮類脂、卟啉以及含氮色素等非蛋白質(zhì)的含氮化合物。 ? 凱氏定氮法 是 測(cè)定總有機(jī)氮量較為準(zhǔn)確 、 操作較為簡(jiǎn)單的方法之一，可用于所 有動(dòng)、植物食品 的分析及各種加工食品 的分析 ，可同時(shí)測(cè)定多個(gè)樣品，故國(guó)內(nèi)外應(yīng)用較為普遍，是個(gè)經(jīng)典分析 方法，至今仍 被作為 標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法 。 三聚氰胺事件 ? ，美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局 (FDA)在中國(guó)出口的寵物食品原料小麥蛋白粉中查出三聚氰胺（ C3N3H6），被懷疑是寵物中毒死亡的元兇。 ? 之后，中國(guó)政府開始嚴(yán)打三聚氰胺、蛋白精。 ? 飼料級(jí)蛋白精是以工業(yè)氮和異丁醛為原料在酸催化劑的情況下，經(jīng)縮合反應(yīng)而生成的，異丁叉二氮英文名： isobuty ildene diurea。（或尿素糊化淀粉，其蛋白高達(dá) 100） 常量凱氏定氮法原理 ? 樣品與濃硫酸和催化劑一同加熱消化 ， 使蛋白質(zhì)分解 ，其中碳和氫被氧化為二氧化碳和水逸出 ， 而樣品中的有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨與硫酸結(jié)合成硫酸銨 。 然后加堿蒸餾 ，使氨蒸出 。 ① 用 H3BO3吸收后再以標(biāo)準(zhǔn) HCl溶液滴定 。 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)酸消耗量可以計(jì)算出蛋白質(zhì)的含量 。 ② 也可以用過量的標(biāo)準(zhǔn) H2SO4或標(biāo)準(zhǔn) HCl溶液吸收后再以標(biāo)準(zhǔn) NaOH滴定過量的酸 。 常量凱氏定氮裝置 ① 樣品消化 2 NH2(CH2)2 COOH + 13H2SO4 → (NH4)2 SO4 + 6CO2 + 12SO2 + 16H2O ?濃硫酸的作用 ： 脫水作用 — 使有機(jī)物脫水并碳化為 C、 H、 N 氧化作用 — 將有機(jī)物炭化后的碳氧化為二氧化碳 ， 硫 酸則被還原成二氧化硫 2H2SO4 ＋ C ＝ 2SO2＋ 2H2O ＋ CO2 二氧化硫使氮還原為氨，本身則被氧化為三氧化硫，氨隨之與硫酸作用生成硫酸銨留在酸性溶液中。 ? 加入硫酸鉀的作用 ：提高溶液沸點(diǎn) 而加 快 有機(jī)物的分解 （ 3400C— 4000C） K2SO4+H2SO4=2KHSO4 2KHSO4=K2SO4+H2O↑+SO 3 但硫酸鉀加入量不能太大 ， 否則消化體系溫度過高 ， 又會(huì)引起已生成的銨鹽發(fā)生熱分解而造成損失： （ NH4） 2SO4=NH3↑+(NH 4)HSO4 2(NH4)HSO4=2NH3↑+ 2SO3↑+ 2H2O 除硫酸鉀外也可加入硫酸鈉 ， 氯化鉀等鹽類來提高沸點(diǎn) ， 但效果不如硫酸鉀 。 ? 加入硫酸銅的作用 催化作用 ：加速有機(jī)物的氧化分解 C＋ 2CuSO4 → Cu2SO4 ＋ SO2↑ ＋ CO2↑ Cu2SO4 ＋ 2H2SO4 → 2CuSO4 ＋ 2H2O ＋ SO2↑ 此反應(yīng)不斷進(jìn)行 ， 待有機(jī)物被消化完 后 ， 不再有硫酸亞銅 （ 褐色 ） 生成 ， 溶液呈現(xiàn)清澈 的藍(lán) 綠色 。 。 消化完全指示 ：藍(lán)綠色； 蒸餾時(shí)堿性反應(yīng)完全指示 ：變深藍(lán)色或產(chǎn)生黑色沉淀 。 ② 蒸餾 在消化完全的樣品溶液中加入濃氫氧化鈉使呈堿性，加熱蒸餾，即可釋放出氨氣 (NH4)2 SO4 + 2NaOH → 2NH3 ↑ + Na2SO4 + 2H2O ③ 吸收 用硼酸溶液，并加入混合指示劑，硼酸呈微弱酸性（ Ka1= 1010），與氨形成強(qiáng)堿弱酸鹽，酒紅色 → 藍(lán)綠色 2NH3 + 4H3BO3=(NH4)2B4O7+5H2O ④ 滴定 待吸收完全后 ， 再用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定 , 藍(lán)綠色 → 灰紅色 (NH4)2B4O7+2HCl+5H2O=2NH4Cl+4H3BO3 ? 適用范圍： 此法可應(yīng)用于各類食品中蛋白質(zhì)含量測(cè)定 ? 儀器、試劑 : 500mL凱氏燒瓶、凱氏定氮裝臵 消化用： ① 濃硫酸 ② 硫酸鉀 ③ 硫酸銅 蒸餾用： ④ 40%氫氧化鈉溶液 吸收用： ⑤ 4%硼酸 滴定用： ⑥ HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液 ⑦ %甲基紅乙醇溶液與 %溴甲酚綠乙醇溶液混合指示劑 計(jì)算 式中 ： W— 蛋白質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù) ， %； c— 鹽酸標(biāo)準(zhǔn) 溶 液的濃度 ， mol/L； V1— 空白滴定消耗標(biāo)準(zhǔn)液量 ， mL； V2— 試劑滴定消耗標(biāo)準(zhǔn)液量 ， mL； m— 樣品質(zhì)量 ， g； — 氮的毫摩爾質(zhì)量 ， g/mmol； F— 蛋白質(zhì)系數(shù) 。 10010010)( 12??????mFVVcW微量凱氏定氮裝置 微量凱氏定氮裝置 微量凱氏定氮法操作步驟 樣品消化 → 蒸餾 → 吸收 → 滴定 ①樣品消化 : 步驟：準(zhǔn)確稱取一定量的樣品，加入硫酸銅 、硫酸鉀 10g和濃硫酸 20mL、玻璃珠數(shù)粒 → 小心移入干燥潔凈的 500mL凱氏燒瓶中 (固體或粉末用紙卷成紙筒送入 )，輕輕搖勻，以 45186。斜支于有小孔的石棉網(wǎng)上 → 用電爐以小火加熱 (或先燒瓶放在距電爐較遠(yuǎn)處 )，待內(nèi)容物全部炭化、泡沫停止產(chǎn)生后 → 加大火力 (或?qū)糠旁陔姞t上 )，保持瓶?jī)?nèi)液體微沸 → 至液體變藍(lán)綠色透明后 → 繼續(xù)加熱微沸 30min→ 關(guān)閉電爐，取下燒瓶、冷卻 → 轉(zhuǎn)移至100mL容量瓶中，加水定容。 ② 蒸餾與吸收： ? 按圖安裝好 微量定 氮蒸餾裝臵 。 于水蒸氣發(fā)生瓶?jī)?nèi)裝水至 2/3容積處 ， 加 甲基橙 指示劑數(shù)滴及硫酸數(shù)毫升 ， 以保持水呈 酸性 ， 加入數(shù)粒玻璃珠 。 ? 在 接受瓶中 加入 10mL 40g/L硼酸及 2滴混合指示劑 ， 將冷凝管下端插入液面以下 。 ? 準(zhǔn)確吸取消化液 10mL于反應(yīng)管內(nèi) ， 經(jīng)漏斗再加入 10mL氫氧化鈉溶液 ， 用少量蒸餾水沖洗漏斗 ，夾好漏斗夾并水封 ， 加熱煮沸水蒸氣發(fā)生瓶?jī)?nèi)的水 進(jìn)行蒸餾 。 ? 指示劑變綠色后繼續(xù)蒸餾 10min， 將冷凝管尖端提離液面繼續(xù)蒸 1min。 ③ 滴定 將接受瓶?jī)?nèi)的硼酸液用 溶液滴定至終點(diǎn)。同時(shí)做一試劑空白（除不加樣品，從消化開始操作完全相同）。 ? 注意問題： ① 加入樣品不要沾附在凱氏燒瓶瓶頸； ② 消化開始時(shí)不要用強(qiáng)火 ， 要控制好熱源 ， 并注意不時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)凱氏燒瓶 ， 以便利用冷凝酸液將附在瓶壁上的固體殘?jiān)聪虏⒋龠M(jìn)其消化完全； ③ 樣品中若含脂肪或糖較多 ， 在消化前應(yīng)加入少量辛醇或液體石蠟或硅油作消泡劑