第二章碳水化合物的測定

CarbohydratesDetermination

碳水化合物是自然界最豐富的有機物質是生物界三大物質之一（Pro,Fat）第一節(jié)概述一、碳水化合物的化學組成、分類和性質1、化學組成(chemicalcomposition)

碳水化合物是C、H、O三元素組成一類多羥基醛或多羥基酮化合物。

2、分類化學分類：

1）、單糖（葡萄糖、果糖）

2）、低聚糖（蔗糖、乳糖、麥芽糖）

3）、多糖

營養(yǎng)性多糖（淀粉、糖原）----有效碳水化合物

4）、構造性多糖（纖維素、半纖維素、木質素、果膠）----無效碳水化合物在食物成分表中，碳水化合物含量通常以總碳水化合物或無氮抽出物來表示，二者都以減差法計算。

總碳水化合物（%）=100-（水分+粗蛋白質+灰分+粗脂肪）%

無氮抽出物（%）=100-（水分+粗蛋白質+灰分+粗脂肪+粗纖維素）%

3、性質（chemicalproperty）

不分單、雙糖

（1）糖的顯色反應

單糖與濃鹽酸或濃硫酸作用，脫去三分子水生成糖醛。

（2）還原性

一些低分子糖具有還原性（蔗糖沒有還原性，因為蔗糖沒有半縮醛羥基）。

（3）旋光性

在一定的條件下，可以測出各種糖類的旋光性。二、糖類的功能（一）供能與節(jié)約蛋白質

糖類對機體最重要的作用是供能，特別是葡萄糖可很快被代謝，提供能量，滿足機體的需要。1g葡萄糖氧化可供能17KJ(4Kcal)。食物中糖類供給充分，可使蛋白質作為抗體等的能量免于消耗。糖類與蛋白質共同攝食時，體內貯留的氮比單獨攝入蛋白質時多。攝入糖類后可增加機體ATP的合成，有利于蛋白質的活化和合成蛋白質。（三）維持神經(jīng)系統(tǒng)的功能與解毒

維持神經(jīng)系統(tǒng)的功能

血中的葡萄糖水平下降（低血糖），腦缺乏葡萄糖可產生不良反應；糖有解毒作用，機體肝糖元豐富則對某些細菌毒素的抵抗能力增強。盡管心臟和肌肉等可利用脂肪酸為燃料，也可利用由肝臟產生酮體，但大腦所需的葡萄糖則必需由能轉化為糖的氨基酸（生糖氨基酸）提供。

解毒作用葡萄糖醛酸是葡萄糖代謝的氧化產物，它對某些藥物的解毒作用非常重要，嗎啡、水楊酸和磺胺類藥物等都通過它與之結合，生產葡萄糖醛酸衍生物排泄而解毒。碳水化合物的分類單糖

葡萄糖

葡萄糖主要由淀粉水解而來。還可來自蔗糖、乳糖等的水解，它是機體吸收、利用最好的單糖。

果糖

蜂蜜和許多水果中含有果糖。機體中的果糖主要由腸道的二糖酶將蔗糖分解為葡萄糖和果糖得來；肝臟是實際利用果糖唯一的器官，可將果糖迅速轉化，在整個循環(huán)血液中果糖的含量最低。果糖的代謝可不受胰島素制約，故糖尿病人可食用果糖，但大量食用可導致副作用，會出現(xiàn)惡心、上腹部疼痛及不同血管區(qū)的血管擴張現(xiàn)象，此外，大量給予果糖還可引起肝臟中三酰甘油酯合成增多，并可導致高三酰甘油脂血癥。果糖的甜度最高，是通常糖類中最甜的物質。人們利用異構化酶將葡萄糖轉化為果糖，制成不同規(guī)格的果葡糖漿。

雙糖

蔗糖

人們每天食用蔗糖的量達100g以上，可引起體重過高、糖尿病、齲齒，可能還有動脈硬化和心肌梗塞的發(fā)病率高。

動物試驗表明，大量食用低分子糖有害，應該以高分子糖類為主滿足機體對糖類的需要，當然也不可忽視低分子糖類的滲透作用不足影響腸道菌叢的因素。

乳糖是哺乳動物乳汁的主要成分，其含量依動物不同而異，通常人乳含約7%，牛乳含約5%。乳糖是嬰幼兒主要食用的糖類物質，乳糖對嬰幼兒的重要意義，在于它能夠保持腸道中最合適的腸菌叢數(shù)，能促進鈣的吸收，故在嬰幼兒食品中可添加適量的乳糖。成年人食用大量的乳糖，不易消化，食物中乳糖含量高于15%時可導致滲透性腹瀉。

多糖

可被消化、吸收的多糖

淀粉淀粉有直鏈淀粉和支鏈淀粉之不同，都是植物的貯藏物質，也是人類食物中最重要的供能物質。

淀粉在腸道內逐漸水解，需要一定的時間，因此，機體不會突然出現(xiàn)葡萄糖過量，血糖水平上升較慢，且不會達到極限高度。煮熟的淀粉往往可全部消化，生淀粉則不然，有人即不耐受生土豆淀粉。

糊精

食品工業(yè)中常用大麥芽為酶原水解淀粉，得到糊精和麥芽糖的混合物，稱為飴糖。食入后在體內消化、水解為葡萄糖后被利用。

糊精與淀粉不同，具有易溶于水，強烈保水及易于消化等特點，在食品工業(yè)中常被用來增稠、穩(wěn)定或保水。在制作羊羹時添加少許糊精可以防止結晶析出，避免外觀不良。

有報告稱，魚和肉燒焦時產生的致癌物質的毒性可以用來自牛蒡、蘿卜、筍和蔥頭等20種蔬菜分離所得的食物纖維抑制。其原因是食物纖維可吸附毒物，同時又加快腸道蠕動，促進有害物質排出。食物纖維可以螯合膽固醇，從而抑制機體對膽固醇的吸收。腸中纖維增多會誘導出大量好氣菌群，防止產生結腸癌。

食品加工對糖類的影響

淀粉的糊化

將淀粉加水、加熱，使之產生半透明、膠狀物質的作用稱糊化作用。

瀝濾損失

食品加工后，燙漂后的瀝濾，可使單糖、雙糖和某些多糖受到一定的損失。

焦糖化作用焦糖化作用是糖類在不含氨基化合物時加熱到其熔點以上（高于135℃）的結果，生成焦糖等褐色物質。蔗糖通常被用來制作焦糖色素與風味物質。羰氨反應（美拉德反應）是食品中有氨基化合物存在時，還原糖伴隨熱加工，或長期貯存與之發(fā)生反應，生成褐色聚合物。在食品加工和貯藏過程中，還原糖（主要是葡萄糖）同游離氨基酸或蛋白質分子中的游離氨基酸等含氨基化合物發(fā)生羰氨反應，生成類黑精色素和褐變風味物質。三、測定意義

碳水化合物主要包括水溶性糖、淀粉、纖維素、半纖維素、果膠物質等。

纖維素、半纖維素、木質素、果膠物質均為植物的結構物質。

農產品中主要糖分有單糖(葡萄糖和果糖)及雙糖(蔗糖)，它們都溶于水也溶于酒精，統(tǒng)稱水溶性糖或可溶性糖。其分析意義，可分為三類：水溶性總糖的測定

農產品中通常含有多種糖類，有具還原性的葡萄糖、果糖、麥芽糖和乳糖等糖類，也有不具還原性的蔗糖等糖類。對這些糖分別加以測定是困難的，通常也是沒有必要的。農產品生產中通常要測定其總量。因此提出“總糖”的概念?？偺侵饕妇哂羞€原性的糖(葡萄糖、果糖、乳糖和麥芽糖等)和在測定條件下能水解為還原性單糖的蔗糖的總量。它與生物化學中所說的總糖不同，它不包括淀粉等多糖物質，因在測定條件下，淀粉等多糖的水解作用很微弱。（一）滴定法：

*原理：

植物性水溶性糖浸出液中包括葡萄糖、果糖和蔗糖。蔗糖必須經(jīng)稀HCl（6MHCl）水解生成轉化糖（等量的葡萄糖和果糖）后與原有的還原糖一起測定，即為水溶性總糖，可以直接用直接滴定法或高錳酸鉀容量法或銅還原碘量法（Somogyi法）測定。

測定方法樣品經(jīng)除去蛋白質后，其中蔗糖經(jīng)鹽酸水解轉化為還原糖，再按還原糖測定方法測定，水解前后還原糖的差值，為蔗糖含量.實際上測定還原糖包括兩部分：一是樣品中原有的還原糖、二是蔗糖經(jīng)酸水解后的還原糖。注意事項：

（1）測定中應嚴格控制水解條件，既要保證蔗糖的完全水解又要避免其它多糖的分解。水解結束后應立即取出，迅速冷卻中和。

（2）總糖測定結果一般以轉化糖計。為減少誤差，堿性酒石酸銅溶液的標定需采用蔗糖標準溶液，可用葡萄糖表示,費林試劑需另用葡萄糖標定。堿性酒石酸銅溶液的標定：

①稱取經(jīng)105℃烘干至恒重的蔗糖1.0000g，以蒸餾水溶解，移入500ml容量瓶中，稀釋至刻度，搖勻，標準溶液1ml相當于純蔗糖2mg。

②吸取蔗糖標準溶液50ml于100ml容量瓶中，加5ml6M鹽酸在68℃—70℃水浴中加熱15min，冷卻后加2滴甲基紅指示劑，用20％氫氧化鈉中和至中性，加水至刻度，搖勻。此液lml相當于1mg蔗糖。③取經(jīng)水解的蔗糖標準溶液，按直接滴定法標定堿性酒石酸銅溶液。

④若需要單純測定食品中蔗糖量，可分別測定樣品水解前的還原糖量及水解后的還原糖量，兩者之差再乘以換算系數(shù)0.95即為蔗糖量。即1g轉化糖量相當于0.95g蔗糖。⑤總糖量也常用比重法、折光法等簡易的物理方法測定。

⑥測定結果計算到小數(shù)點后二位,兩次平行試驗結果相對誤差；含量在5%以下的不得超過3%；含量在5%～10%的不得超過2%；含量在10%以上的不得超過1%。鮮樣以鮮基表示,風干樣以風干基表示。注意事項

(1)蔗糖在本法規(guī)定的水解條件下，可以完全水解，而其他雙糖和淀粉等的水解作用很小。所以必須嚴格控制水解條件，以確保結果的準確性與重現(xiàn)性。此外果糖在酸性溶液中易分解，故水解結束后應立即取出并迅速冷卻中和。

(2)應測定水解前樣品中還原糖的量，水解后增加的還原糖的量為蔗糖水解產生的。(3)根據(jù)蔗糖的水解反應方程式：

蔗糖的相對分子質量為342，水解后生成2分子單糖，其相對分子質量之和為360。蔗糖水解物中增加了一分子水，使產物總量增大。(4)用還原糖法測定蔗糖時，為減少誤差，測得的還原糖應以轉化糖（D-葡萄糖和D-果糖的混合物,由于水解前后旋光度發(fā)生改變（由右旋變?yōu)樽笮哉崽堑乃猱a物叫做轉化糖）表示，故用直接法滴定時，堿性酒石酸銅溶液的標定需采用蔗糖標準溶液按測定條件水解后進行標定。

(5)若選用高錳酸鉀滴定時，查附表時應查轉化糖項

342/360＝0.95

即1g轉化糖相當于0.95g蔗糖量（二）旋光法

*方法原理

甘蔗和甜菜等作物所含的糖幾乎全是蔗糖。

旋光法測糖的原理是基于糖類分子具有不對稱碳原子，可使通過的光的偏振面旋轉。當光的波長、溫度和液層厚度一定時，溶液中蔗糖的濃度與偏振光面旋轉角度成正比。

各種糖類都有其特定的比旋，因此，可用旋光計或檢糖計測定蔗糖的含量。

例如蔗糖水溶液的比旋[α]D20是+66.5，葡萄糖是+52.8，果糖是-92.8，麥芽糖是+118等。P20=Pt[1+0.0003(t-20)]

國際上為統(tǒng)一蔗糖旋光法測定的標準，檢糖度的標度采用國際度（°S）表示，即指26g純蔗糖在20℃時溶成100ml水溶液（比重為1.100）通過2dm熒光管的旋光角度規(guī)定為100°S。2.注意事項：

(1)糖液待測液的制取的水浴溫度不能超過80℃。

(2)除蛋白質用堿性醋酸鉛（該液為膠體，須密封保存）

對于待測不澄清的樣品，常需加入澄清劑處理，廣泛使用堿式醋酸鉛（BAL）及其它鉛化物作為澄清劑。國外把硫酸鋁試用于甜菜制糖分析澄清，國內也有報道使用鋁鹽加堿作為甜菜制糖分析澄清，如堿式氯化鋁等。

(3)在一般樣品測定中，根據(jù)可溶性糖的總量，還原糖的量計算蔗糖的含量。（三）分光光度法

在酸性介質中,蔗糖還原磷鉬黃生成磷鉬藍,對該反應進行了詳細的研究,確定了最佳反應條件;結果表明,所生成的磷鉬藍最大吸收波長在820ｎｍ,蔗糖溶液在0.57～22.56mg/L服從比爾定律,表觀摩爾吸光系數(shù)為1.17×104l/（mol.cm）,定量下限為0.57mg/L;該法靈敏度高、選擇性好,用于甘蔗汁樣品的測定,結果令人滿意;蔗糖與磷鉬黃的反應機理：

在硫酸溶液中,蔗糖與磷鉬黃反應的實質,是蔗糖先水解,然后水解產物果糖與磷鉬黃反應生成磷鉬藍,磷鉬藍主要是由果糖還原磷鉬黃產生,而不是葡萄糖。試驗結果表明，磷鉬藍分光光度法是一種較好的蔗糖測定方法:

(１)不用有毒試劑

(２)靈敏度高,定量下限達到0.57mg/L

(３)有較好的線性關系,線性范圍寬(0.57～22.56mg/L)

(４)精度高、回收率理想

(５)設備簡單,測試成本低

(６)選擇性好,抗干擾能力強思考題：

1、比較幾種可溶性糖的測定方法的優(yōu)缺點、原理及注意事項？

2、說明還原糖測定的原理。用直接滴定法測定還原糖為什么樣品要進行預測定?怎樣提高測定結果的準確度?